Aplicações dos materiais cerâmicos avançados
Aplicações em Aeronaves de Alta Velocidade
As aeronaves de alta velocidade são equipamentos estratégicos que as principais potências militares competem para desenvolver. O seu voo supersónico e estruturas angulares acarretam sérios problemas de aquecimento aerodinâmico. O ambiente térmico típico das aeronaves de alta velocidade envolve temperaturas elevadas e cargas termomecânicas complexas e severas. As ligas de alta temperatura existentes já não cumprem os requisitos, o que levou ao aparecimento de compósitos de matriz cerâmica. Em particular, os materiais cerâmicos compósitos SiCf/SiC têm sido amplamente utilizados em componentes estruturais de alta temperatura, tais como pás de turbina, palhetas guia de bocal e anéis exteriores de turbina de motores aeronáuticos. A densidade do material compósito é aproximadamente 1/4 da densidade das ligas de alta temperatura, resultando numa redução significativa de peso. Além disso, podem operar a temperaturas até 1400 °C, simplificando bastante o design do sistema de refrigeração e aumentando o impulso.
Aplicações em Blindagem Ligeira
A blindagem leve composta é crucial para manter a capacidade de sobrevivência dos equipamentos modernos. O desenvolvimento de fibras cerâmicas e compósitos de matriz cerâmica reforçados com fibras é fundamental para a aplicação de blindagem leve composta. Atualmente, os principais materiais cerâmicos de proteção utilizados incluem o B4C, Al2O3, SiC e Si3N4. As cerâmicas de carboneto de silício, com as suas excelentes propriedades mecânicas e relação custo-benefício, tornaram-se um dos materiais cerâmicos à prova de bala mais promissores. As suas diversas aplicações em vários campos de proteção balística, incluindo equipamento individual para soldados, armas blindadas do exército, helicópteros armados, veículos especiais policiais e civis, conferem-lhes amplas perspetivas de aplicação. Comparativamente às cerâmicas de Al2O3, as cerâmicas de SiC apresentam uma menor densidade, o que é benéfico para melhorar a mobilidade do equipamento.
Aplicações em Armas Ligeiras
As armas ligeiras, como componente importante do armamento, incluem geralmente pistolas, espingardas, metralhadoras, lança-granadas e equipamento especial individual (lança-mísseis individuais, mísseis individuais, etc.). A sua principal função é lançar projéteis em direção ao alvo para matar ou destruir alvos inimigos. As condições de funcionamento das armas ligeiras incluem alta temperatura, baixa temperatura, alta altitude, calor húmido, poeira, chuva, chuva com poeira, névoa salina e imersão em água de rio. A resistência à corrosão é crucial. Atualmente, os principais processos anticorrosivos para armas de pequeno porte incluem o brunimento, a anodização dura, a tecnologia de penetração controlada por iões, os revestimentos de carbono tipo diamante e a nitretação por plasma. Especialmente para armas e equipamentos utilizados em ambientes marítimos, a exigência de resistência à corrosão em ambientes de névoa salina durante mais de 500 horas representa um desafio significativo para os tratamentos de revestimento tradicionais.
Aplicações em Canos de Armas
O cano de uma arma é um componente essencial das armas de projécteis. A estrutura interna do cano inclui a câmara, o cone de forçagem e o raiamento, sendo a câmara e o raiamento ligados pelo cone de forçagem. Os canos das armas tradicionais são geralmente feitos de aço-liga de alta resistência. Durante o disparo, o interior do cano é submetido aos efeitos combinados dos gases propulsores e dos projécteis, o que leva ao aparecimento de fissuras e ao desprendimento do revestimento na parede interna do cano. Os danos no interior do cano da arma resultam da ação repetida de gases propulsores e projéteis a alta temperatura, alta pressão e alta velocidade contra a parede do cano. O cone de forçagem e a boca do cano são geralmente as primeiras peças a falhar.
Para aumentar a vida útil do cano da arma, o revestimento de crómio do interior é o método mais comum, mas a temperatura de resistência à oxidação da camada de crómio não ultrapassa os 500 °C. Com o aumento contínuo da pressão na câmara durante o disparo e o aumento exponencial das exigências de vida útil do cano da arma, a pressão e a temperatura suportadas pelo cano também aumentam. A utilização da elevada dureza, elevada resistência e inércia química a altas temperaturas da cerâmica pode reduzir eficazmente a erosão do cano da arma e prolongar a sua vida útil.
Aplicações em Munições
Os principais componentes da munição são a ogiva e a espoleta. Sendo o componente que mais diretamente causa danos, a ogiva é constituída principalmente pelo invólucro, elementos de fragmentação, carga explosiva e espoleta. A melhoria contínua da letalidade da ogiva sempre foi um objetivo perseguido no desenvolvimento de armas. Especialmente para as granadas de efeito de área, os fragmentos produzidos pela explosão da ogiva são os elementos letais terminais, e a tecnologia de fragmentação eficiente sempre representou um desafio de investigação nesta área.