Průhledný hliník nahradí pancéřové sklo

Oxid hlinitý (nebo AlON) je keramika sestávající z hliníku, kyslíku a dusíku. Materiál je opticky transparentní (> 80%) v ultrafialovém, viditelném a polovičním vlnovém rozsahu elektromagnetického spektra. V zahraničí vyrábí společnost Surmet Corporation pod značkou ALON. V poslední době ruští vědci vyvinuli technologii pro výrobu transparentního hliníku, poněkud odlišného od importovaných analogů.

Popis

Vývoj jedinečné slitiny otevřela nové perspektivy v obranném průmyslu, vědě a stavebnictví. Podle oficiálních údajů, ALON:

• 4krát silnější než tvrzené křemenné sklo;
• 85% tvrdší než safír;
• téměř o 15% spolehlivější než spinel vyrobený z hlinitanu hořečnatého.

Mimochodem, minerální spinel je přímým konkurentem průhledného hliníku a nižší než oxynitrid v řadě parametrů.

Alon je nejtěžší komerčně dostupné reprezentativní polykrystalický transparentní hmotou. Kombinace optických a mechanických vlastností je tento materiál vedoucí kandidáta pro lehké vysoce výkonné, vyztužené výrobky, jako jsou neprůstřelné a nevýbušném skla, infračervené prvky pro optické systémy. Také oxinitridu hliníku vyrábí transparentní odolná proti nárazu okna, okna, panely, kupole, tyče, trubky a jiné předměty za použití obvyklých technik zpracování keramických prášek.

Mechanické vlastnosti

Oxynitrid hliníku má vynikající vlastnosti:

• Modul pružnosti: 334 GPa.
• Modul smyku: 135 GPa.
• Poissonův poměr: 0,24.
• Tvrdost Knoop: 1800 kg / mm² při zatížení 0,2 kg.
• Odolnost proti poruše: 2 MPadm-m^1/2.
• Pevnost v ohybu: 0,38-0,7 GPa.
• Pevnost v tlaku: 2,68 GPa.

Optické a tepelné vlastnosti

Při zkoušení průsvitného hliníku byly získány následující ukazatele:

• Specifické teplo: 0,781 J / K
• Tepelná vodivost: 12,3 W / (mmdot-K).
• Koeficient tepelné roztažnosti: 4,7 × 10^-6./ ° C
• Rozsah průhlednosti: 200-5000 nm.

ALON je také odolný proti záření a poškození různými kyselinami, zásadami a vodou.

Příjem

Průsvitný oxynitrid hliníku se vyrábí práškovým slinováním podobným ostatním keramickým materiálům. Zatímco americké námořnictvo je zaneprázdněno vývojem nového materiálu odolného proti korozi nazývaného umělý spinel, Surmet Corporation již vydává vlastní verzi "obrněného skla" nazvaného ALON.

Speciální prášek vyvinutý v laboratořích Raytheon je umístěn ve formě a udržován při velmi vysokých teplotách. Složení směsi se může mírně lišit: obsah hliníku je asi 30% až 36%, což má nepatrný vliv na vlastnosti (rozdíl je pouze 1-2%).

Proces ohřevu způsobuje rychlé ztenčení a ochlazení prášku, přičemž molekuly jsou volně umístěny, jako by byly ještě v tekuté formě. Je to tato krystalová struktura, která poskytuje průhledný hliník s úrovní pevnosti a odolnosti proti poškrábání srovnatelné se zafiírem.

Vyráběné výrobky jsou vystaveny tepelnému zpracování (zhutnění) za zvýšených teplot, následované broušením a leštěním až do dosažení průhlednosti. Materiál odolává teplotám do 2100 ° C v inertních plynech. Broušení a leštění podstatně zlepšují odolnost proti nárazu a jiné mechanické vlastnosti.

Domácí analog

Rusští vědci vytvořili průhledný hliník v roce 2017. Podle odborníků z NIIU "MEPI" se výrobní technologie výrazně zlepšila. Při výrobě kompaktů se používá technika jiskrového plazmového slinování.

Na rozdíl od zahraničních spolupracovníků domácí vývojáři procházejí elektrickým výbojem nikoli přes externí topný článek, ale přímo přes formu. Vědci tvrdí, že domácí průhledné pancíř pro pevnostní charakteristiky je srovnatelný s kubickým zirkonem, ale má vysokou rázovou houževnatost.

Srovnání hliníkové zbroje s protiskluzovým sklem

Tradiční neprůstřelné sklo sestává z několika vrstev polykarbonátu vložených mezi dvě vrstvy skla. Podobně průhledné hliníkové pancéřování se skládá ze tří vrstev:

• vnější vrstva - oxynitrid hliníku;
• střední vrstva - sklo;
• zadní vrstva - polymerní substrát.

Nicméně podobnost končí. Hliníkový pancíř může zastavit stejné kulky z malého kalibru zbraně, a tradiční neprůstřelným sklem, ale je to stále jasné, i po střele bez charakteristického trhliny. Kromě toho je síla ALONu mnohem vyšší.

Armor vyrobený z oxynitridu hliníku lze vyrábět v téměř jakémkoli tvaru. Nebojí se písku, štěrku ani prachu. Odolnost vůči abrazivním materiálům je velmi vysoká. Přes vynikající vlastnosti průhledného hliníku tento materiál nebyl široce používán. Největší odstrašující prostředek je cena (3-5krát dražší než tradiční skleněná střela). ALON se v současné době používá hlavně pro čočky pozorovacích přístrojů a raketových senzorů.