Aplikasi material keramik canggih

Aplikasi pada Pesawat Berkecepatan Tinggi

Pesawat berkecepatan tinggi merupakan peralatan strategis yang diperebutkan pengembangannya oleh kekuatan militer utama. Penerbangan supersonik dan struktur tajamnya menyebabkan masalah pemanasan aerodinamis yang serius. Lingkungan termal khas untuk pesawat berkecepatan tinggi melibatkan suhu tinggi dan beban termo-mekanik yang kompleks dan berat. Paduan suhu tinggi yang ada saat ini tidak lagi dapat memenuhi persyaratan, sehingga memunculkan komposit matriks keramik. Secara khusus, material keramik komposit SiCf/SiC telah banyak digunakan pada komponen struktural panas seperti bilah turbin, baling-baling pemandu nosel, dan cincin luar turbin mesin pesawat. Kepadatan material kompositnya sekitar 1/4 dari paduan suhu tinggi, menghasilkan pengurangan berat yang signifikan. Selain itu, material ini dapat beroperasi pada suhu hingga 1400°C, sangat menyederhanakan desain sistem pendingin dan meningkatkan daya dorong.

Aplikasi pada Pelindung Ringan

Pelindung komposit ringan sangat penting untuk menjaga kemampuan bertahan hidup peralatan modern. Pengembangan serat keramik dan komposit matriks keramik yang diperkuat serat merupakan fundamental bagi penerapan pelindung komposit ringan. Saat ini, material keramik pelindung utama yang digunakan meliputi B4C, Al2O3, SiC, dan Si3N4. Keramik silikon karbida, dengan sifat mekanik yang sangat baik dan efektivitas biaya, telah menjadi salah satu material keramik antipeluru yang paling menjanjikan. Berbagai aplikasinya di berbagai bidang perlindungan lapis baja, termasuk peralatan prajurit individu, senjata lapis baja militer, helikopter bersenjata, kendaraan khusus polisi dan sipil, memberikan prospek aplikasi yang luas. Dibandingkan dengan keramik Al2O3, keramik SiC memiliki kepadatan yang lebih rendah, yang bermanfaat untuk meningkatkan mobilitas peralatan.

Aplikasi pada Senjata Ringan

Senjata ringan, sebagai komponen penting persenjataan, umumnya meliputi pistol, senapan, senapan mesin, peluncur granat, dan peralatan individu khusus (peluncur roket individu, rudal individu, dll.). Fungsi utamanya adalah meluncurkan proyektil ke area target untuk membunuh atau menghancurkan target musuh. Kondisi operasi senjata ringan meliputi suhu tinggi, suhu rendah, ketinggian tinggi, panas lembap, debu, hujan, debu-hujan, semprotan garam, dan perendaman dalam air sungai. Ketahanan terhadap korosi sangat penting. Saat ini, proses anti-korosi utama untuk senjata ringan meliputi pewarnaan biru, anodisasi keras, teknologi penetrasi terkontrol ion, lapisan karbon seperti intan, dan nitridasi plasma. Khususnya untuk senjata dan peralatan yang digunakan di lingkungan laut, persyaratan ketahanan korosi di lingkungan semprotan garam selama lebih dari 500 jam menimbulkan tantangan signifikan bagi perawatan pelapisan tradisional.

Aplikasi pada Laras Senjata

Laras senjata adalah komponen inti dari senjata proyektil. Struktur internal laras senjata meliputi ruang tembak, kerucut paksa, dan alur laras, dengan ruang tembak dan alur laras dihubungkan oleh kerucut paksa. Laras senjata tradisional umumnya terbuat dari baja paduan berkekuatan tinggi. Selama penembakan, bagian dalam laras senjata mengalami efek gabungan dari gas propelan dan proyektil, yang menyebabkan retakan dan pelepasan lapisan pada dinding bagian dalam laras. Kerusakan pada lubang laras senjata adalah akibat dari aksi berulang gas propelan dan proyektil bersuhu tinggi, bertekanan tinggi, dan berkecepatan tinggi pada dinding laras. Kerucut paksa dan moncong biasanya merupakan bagian pertama yang mengalami kerusakan.

Untuk meningkatkan masa pakai laras senjata, pelapisan krom pada lubang laras adalah metode yang paling umum, tetapi suhu ketahanan oksidasi lapisan pelapisan krom tidak melebihi 500°C. Dengan peningkatan tekanan ruang tembak selama penembakan dan peningkatan eksponensial dalam persyaratan masa pakai laras senjata, tekanan dan suhu yang ditanggung oleh laras senjata juga meningkat. Memanfaatkan kekerasan tinggi, kekuatan tinggi, dan kelembaman kimia suhu tinggi dari keramik dapat secara efektif mengurangi erosi laras senjata dan memperpanjang masa pakainya.

Aplikasi pada Amunisi

Komponen utama amunisi adalah hulu ledak dan sumbu. Sebagai komponen paling langsung untuk menyebabkan kerusakan, hulu ledak terutama terdiri dari selongsong, elemen fragmentasi, muatan bahan peledak, dan sumbu. Terus meningkatkan daya mematikan hulu ledak selalu menjadi tujuan yang dikejar dalam pengembangan senjata. Khususnya untuk granat efek area, fragmen yang dihasilkan oleh ledakan hulu ledak adalah elemen pembunuh terminal, dan teknologi fragmentasi yang efisien selalu menjadi tantangan penelitian di bidang ini.