陶瓷裝甲的發展(下)

(上期回顧)

本文上篇主要介紹了陶瓷裝甲的基本特點，幾種常見的非透明陶瓷作為防護裝甲材料的應用等，下篇將介紹3種透明陶瓷作為防彈玻璃的應用，并呈現如何如何揚長避短地發揮陶瓷裝甲的優勢等內容。

透明陶瓷取代防彈玻璃的應用

近年來，應用于諸如“悍馬”等車輛的防彈玻璃的發展很受重視。但防彈玻璃要達到一定的防護級別，其厚度就要有一定的保證，而厚度的增大又會導致質量相應增大，尤其是提供大面積防護的透明防彈玻璃更是如此。如要達到STANAG 3級防護標準(防護7.62mm槍彈)，普通防彈玻璃的厚度需100mm。如果將達到STANAG 3級防護標準的普通防彈玻璃安裝在日本豐田公司的“陸地巡游艦”越野車上，僅防彈玻璃的質量就達到250kg，再加上安裝防彈玻璃所需的鋼框等附件，其總質量就會更大。

而透明陶瓷的硬度比普通防彈玻璃高得多，因此，達到相同防護級別的透明陶瓷的質量和厚度均小于普通防彈玻璃。目前，有3種透明陶瓷可應用于車輛裝甲：單晶氧化鋁(藍寶石)、單晶氮氧化鋁(AION)及鋁酸鎂(尖晶石)。

其中。單晶氮氧化鋁陶瓷由粉末在氮氣保護環境中成型、燒結而成。單晶氮氧化鋁沒有晶界，光線透過時不會發生折射，可以替代防彈玻璃，它的維氏硬度達到2500～3000(普通玻璃的維氏硬度僅為400～500)。但單晶氮氧化鋁加工起來費時費力。

鋁酸鎂陶瓷由粉末通過熱壓或無壓力燒結而成。在加工過程中，還需要對燒結物進行恒壓熱處理，以提高機械性能和增加透明度。與普通熱處理相比，恒壓熱處理的優點是使鋁酸鎂陶瓷的晶體取向保持一致，以保持穩定的結構，提高強度和透明度。

除上述3種透明陶瓷外，德國一家公司正在進行另外一種透明陶瓷技術的開發，他們開發的先進模塊化防護裝甲(AMAP：Advanced ModularArmored Protection)包括多種型號，其中AMAP-T型產品(T代表透明)可以達到STANAG 4級防護標準。4級防護水平意味著可以防御大多數7.62×54Rmm鋼心穿甲彈的近距離打擊，或者是防御初速為911m/s的14.5×114mm B32穿甲燃燒彈在200m距離上的打擊。

透明陶瓷的價格非常昂貴，目前應用范圍還很有限。

提高陶瓷裝甲性能新方法

相對而言，車輛對陶瓷裝甲的質量要求不似人體護甲那么嚴格，另外，車輛裝甲需要具備抗多次打擊的能力和較高的可維修性。最早，前蘇聯對陶瓷裝甲的應用是將其嵌入主戰坦克半圓形炮塔的正面，用來對抗穿甲彈。T-72和T-80主戰坦克上也采用了類似的方式。后來，大多數陶瓷裝甲以貼片的形式安裝在裝甲車輛上。例如，美國海軍陸戰隊的LAV 8×8輪式裝甲車輛就采用了貼片式陶瓷裝甲。這種貼片式陶瓷裝甲為六邊形結構，通過壓敏粘合劑粘在車體上，可以根據需要增加陶瓷裝甲片的層數，以提高防護級別。除了粘合的方法，還可以利用維可牢(Velcro)搭鏈將陶瓷裝甲片安裝在裝甲車上，這種方式的優點是安裝迅速，在作戰時將陶瓷裝甲片與車體扣牢即可。

粘接陶瓷裝甲的方式對粘合劑的性能有很高的要求，否則可能會出現陶瓷裝甲片滑動甚至脫落的現象。除了粘合劑的性能，陶瓷裝甲片的形狀也很講究，通常采用六邊形，這樣可以將邊緣破壞效應降至最小。最近，英國國防部國防科技試驗室發明了一種獲得專利的可采用鑲嵌方式安裝的六邊形陶瓷裝甲片，當一片陶瓷裝甲片因打擊受損后，其能夠與相鄰的陶瓷裝甲片分開，防止破壞作用的蔓延。

其他使裝甲具備抗多次打擊能力的新方法還包括采用功能分級材料(FGM：Functionaly Graded Material)。這種材料最早見于1960年代后期，最近再次受到軍方青睞。功能分級材料是一種可以最大限度地利用陶瓷優點的單一結構材料，其抗打擊層非常堅硬，通常由金屬含量從前往后依次增加的多個燒結層構成。這種材料的作用機理與前文講過的分解層/吸收層的防彈原理相同。例如，美國陸軍試驗室正在試驗一種硼化鈦(titanium monoboride)材料，其由7層構成，從前表層往后，鈦的含量逐漸提高，最后一層是金屬鈦。據稱，該種材料能達到較為理想的防護級別。

在面對單一打擊時，陶瓷裝甲的確能夠發揮優良的防護作用，不過，與鋼、鈦和鋁相比，單一結構陶瓷材料的抗多重打擊能力仍然較差。彈頭穿過金屬材料時形成的彈孔直徑不超過彈徑的2倍，而對于陶瓷裝甲，不管它面積有多大，穿甲效應將波及整個陶瓷裝甲。

未來發展

未來陶瓷裝甲將如何發展?陶瓷裝甲的主要“瓶頸”在于抗多重打擊能力的性能較差，目前正在通過采取一定的方式提高其這一性能。例如選用合適的陶瓷材料，將陶瓷裝甲設計成相互獨立的矩陣排列形式，減少貼片式陶瓷裝甲的大小，使用硬度小但強度高的按合材料等。隨著研究人員對陶瓷防彈機理研究的不斷深入，陶瓷的優點將愈加明顯，防護性能將進一步提升。(全文完)

編輯 劉蘭芳