Durchsichtiges Aluminium ersetzt Panzerglas

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Aluminiumoxynitrid (oder AlON) ist eine Keramik, die aus Aluminium, Sauerstoff und Stickstoff besteht. Das Material ist optisch transparent (> 80 %) im ultravioletten, sichtbaren und Halbwellenbereich des elektromagnetischen Spektrums. Es wird im Ausland von der Surmet Corporation unter der Marke ALON hergestellt. Kürzlich haben russische Wissenschaftler eine Technologie zur Herstellung von transparentem Aluminium entwickelt, die sich etwas von importierten Analoga unterscheidet.

Beschreibung

Die Entwicklung einer einzigartigen Legierung hat neue Perspektiven in der Rüstungsindustrie, Wissenschaft und Bauindustrie eröffnet. Nach offiziellen Angaben, ALON:

• 4 mal stärker als gehärtetes Quarzglas;
• 85% härter als Saphir;
• fast 15 % h altbarer als Magnesiumaluminatspinell.

Übrigens ist das Mineral Spinell ein direkter Konkurrent von transparentem Aluminium undOxynitrid in einer Reihe von Parametern unterlegen.

ALON ist die härteste im Handel erhältliche polykristalline klare Keramik. Die Kombination aus optischen und mechanischen Eigenschaften macht dieses Material zu einem führenden Kandidaten für leichte, hochleistungsfähige gepanzerte Produkte wie kugelsicheres und explosionssicheres Glas, Elemente für optische Infrarotsysteme. Aluminiumoxynitrid wird auch verwendet, um transparente, stoßfeste Fenster, Bullaugen, Platten, Kuppeln, Stäbe, Rohre und andere Produkte unter Verwendung traditioneller Keramikpulververarbeitungstechnologien herzustellen.

Mechanische Eigenschaften

Aluminiumoxynitrid hat eine hervorragende Leistung:

• Elastizitätsmodul: 334 GPa.
• Schermodul: 135 GPa.
• Poissonzahl: 0, 24.
• Knoop-Härte: 1800kg/mm2 bei 0,2kg Belastung.
• Bruchfestigkeit: 2 MPa m1/2.
• Biegefestigkeit: 0,38-0,7 GPa.
• Druckfestigkeit: 2,68 GPa.

Optische und thermische Eigenschaften

Beim Testen von transparentem Aluminium wurden folgende Indikatoren erh alten:

• Wärmekapazität: 0,781 J/K.
• Wärmeleitfähigkeit: 12,3 W/(m·K).
• Wärmeausdehnungskoeffizient: 4,7×10-6/°C.
• Transparenzbereich: 200-5000 nm.

ALON ist auch beständig gegen Strahlung und Schäden durch verschiedene Säuren, Laugen und Wasser.

Empfangen

Transparentes Aluminiumoxinitrid wird wie andere Keramikmaterialien durch Pulversintern hergestellt. Während die US-Marine damit beschäftigt ist, ein neues kugelsicheres Material namens künstlichen Spinell zu entwickeln, bringt die Surmet Corporation bereits ihre eigene Version von „kugelsicherem Glas“namens ALON auf den Markt.

In Raytheon-Labors entwickelt, wird ein spezielles Pulver geformt und bei sehr hohen Temperaturen geh alten. Die Zusammensetzung der Mischung kann leicht variieren: Der Aluminiumgeh alt beträgt ca. 30 % bis 36 %, was die Leistung geringfügig beeinflusst (der Unterschied beträgt nur 1-2 %).

Der Erwärmungsprozess bewirkt, dass sich das Pulver schnell verflüssigt und abkühlt, wodurch die Moleküle lose angeordnet bleiben, als wären sie noch in flüssiger Form. Es ist diese Kristallstruktur, die transparentem Aluminium eine Festigkeit und Kratzfestigkeit verleiht, die mit Saphir vergleichbar ist.

Hergestellte Produkte werden einer Wärmebehandlung (Verdichtung) bei erhöhten Temperaturen unterzogen, gefolgt von Schleifen und Polieren, bis sie transparent sind. In Edelgasen hält das Material Temperaturen bis 2100 °C stand. Schleifen und Polieren verbessern die Schlagfestigkeit und andere mechanische Eigenschaften erheblich.

Haush altsäquivalent

Russische Wissenschaftler haben 2017 transparentes Aluminium hergestellt. Laut Spezialisten von NRNU MEPhI war die Produktionstechnologiestark verbessert. Bei der Herstellung von Presslingen wird die Technik des Funken-Plasma-Sinterns verwendet.

Im Gegensatz zu ausländischen Kollegen leiten einheimische Entwickler eine elektrische Entladung nicht durch ein externes Heizelement, sondern direkt durch eine Form. Wissenschaftler sagen, dass inländische transparente Rüstungen in ihrer Festigkeit mit Zirkonia vergleichbar sind, aber gleichzeitig eine hohe Schlagfestigkeit aufweisen.

Vergleich Aluminiumpanzerung mit Panzerglas

Herkömmliches Panzerglas besteht aus mehreren Polycarbonatschichten, die zwischen zwei Glasschichten eingebettet sind. Ebenso besteht eine transparente Aluminiumpanzerung aus drei Schichten:

• Außenschicht - Aluminiumoxinitrid;
• Mittelschicht - Glas;
• Rückenschicht - Polymerträger.

Aber hier endet die Ähnlichkeit. Eine Aluminiumpanzerung kann die gleichen Kugeln aus kleinkalibrigen Waffen abwehren wie herkömmliches kugelsicheres Glas, aber sie ist immer noch transparent, selbst wenn sie ohne die charakteristischen Risse abgefeuert wird. Außerdem ist die Stärke von ALON viel höher.

Aluminiumoxinitrid-Panzerung kann in fast jede Form gebracht werden. Sie hat keine Angst vor Sand, Kies oder Staub. Die Beständigkeit gegenüber abrasiven Materialien ist sehr hoch. Trotz der hervorragenden Eigenschaften von transparentem Aluminium ist dieses Material nicht weit verbreitet. Die größte Abschreckung sind die Kosten (3-5 Mal teurer als herkömmliches Panzerglas). ALON wird derzeit hauptsächlich für Objektive von Beobachtungsinstrumenten und Sensoren verwendet. Raketen.