세라믹 방탄재료의 방탄물성은 변형속도가 매우 높은 10^(6~8)/s정도에서의 측정되는 물성이고, 물리/기계적물성은 변형속도가 10^(2)/s정도에서 측정되는 물성으로 근본적으로 맞지 않기 때문에 방탄물성과 물리/기계적 물성의 상관관계를 찾기는 매우 어려운 실정이다. 그러나 세라믹 재료의 물리/기계적 물성은 잘 알려져 있을 뿐만 아니라 측정하기가 방탄물성이나 동적물성에 비해 쉽고 또한 제조방법과 미세조직과의 연관성도 잘 알려져 있다. 즉 방탄물성과 물리/기계적 물성의 상관관계를 잘 알게 되면 방탄물성이 좋은 재료의 제조를 물리/기계적 물성에 의해 가능하게 된다. 그러므로 상관관계가 매우 낮지만 두 물성과의 상관관계를 가능한 한 찾아보고자 하였다. 본 연구에서는 방탄재료로 활용 가능할 것으로 예상되는 여러 구조용 ...
세라믹 방탄재료의 방탄물성은 변형속도가 매우 높은 10^(6~8)/s정도에서의 측정되는 물성이고, 물리/기계적물성은 변형속도가 10^(2)/s정도에서 측정되는 물성으로 근본적으로 맞지 않기 때문에 방탄물성과 물리/기계적 물성의 상관관계를 찾기는 매우 어려운 실정이다. 그러나 세라믹 재료의 물리/기계적 물성은 잘 알려져 있을 뿐만 아니라 측정하기가 방탄물성이나 동적물성에 비해 쉽고 또한 제조방법과 미세조직과의 연관성도 잘 알려져 있다. 즉 방탄물성과 물리/기계적 물성의 상관관계를 잘 알게 되면 방탄물성이 좋은 재료의 제조를 물리/기계적 물성에 의해 가능하게 된다. 그러므로 상관관계가 매우 낮지만 두 물성과의 상관관계를 가능한 한 찾아보고자 하였다. 본 연구에서는 방탄재료로 활용 가능할 것으로 예상되는 여러 구조용 세라믹스의 물리/기계적 물성과 방탄물성과의 상호 연관성을 분석하였다. 물리/기계적 물성을 측정한 후 30mm 고체추진포에서 10.7의 L/D비를 갖는 텅스텐 긴 관통자를 비행시켜 운동에너지(KE)탄에 대한 방탄물성을 측정하였으며, K215 자탄을 기폭시켜 성형작약(HEAT)탄에 대한 방탄물성을 측정하였다. 영률/밀도, 경도/밀도, 꺽임강도/밀도 및 HEL(Hugoniot Elastic Limit)/밀도가 증가할수록 방탄물성이 대체적으로 증가하는 경향을 보였으나, 인성/밀도는 연관성이 적었다. 특히 KE탄에 대한 방탄물성은 물리/기계적 물성이 증가하면 증가하는 경향을 보였다. 운동에너지탄 및 성형작약탄에 대응 가능한 세라믹 방탄재료개발을 위해 두 탄종에 대한 재료의 미세조직을 설계하였고 이 미세조직을 구현하기 위해 가장 널리 연구되고 적용된 세라믹(Al_(2)O_(3), SiC, B_(4)C, TiB_(2) , AlN)중 경제적이고 방탄물성이 우수한 알루미나를 Matrix로 하여 압축-팽창률이 좋은 실리카를 첨가하여 방탄물성이 우수한 세라믹 방탄재료를 개발하고자 하였다. 세라믹 방탄재료를 개발하기 위해 알루미나 함량을 변화시켜 3가지 조성을 선정하였으며 각각 조성에 적합한 소결온도를 설정하였다. 물리/기계적 물성을 측정한 후 방탄물성을 측정하여 분석하였다. 그 결과 46% Al_(2)O_(3) - 51%SiO_(2) (CS-2B)가 가장 높은 방탄물성을 나타내었으며 99%알루미나에 비해 매우 우수한 방탄재료로 평가되었다. 방탄물성이 우수한 알루미나-실리카계 방탄재료(CS-2B)의 방탄물성을 향상시키기 위해 소결밀도, 냉각속도, 소결온도를 변화시켜 기계적물성과 방탄물성을 측정하여 방탄물성이 우수한 방탄재료를 도출함은 물론 그 특성을 분석하여 방탄물성에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 소결밀도 및 냉각속도 변화에서는 성능향상이 되지 않았지만 소결온도 변화에서는 1235℃에서 소결한 방탄재료가 가장 높은 방탄물성을 나타내었으며 기 개발된 알루미나-실리카계 방탄재료(CS-2B)에 비해 22% 방탄물성이 향상되었다. 본 연구에서는 물리/기계적 물성과 방탄물성과의 연관성을 도출하고 경제적이고 방탄물성이 우수한 알루미나-실리카계 방탄재료개발은 물론 미세조직, 물리/기계적 물성 및 방탄물성과의 연관성을 분석하여 방탄재료개발의 토대를 마련하였다.
세라믹 방탄재료의 방탄물성은 변형속도가 매우 높은 10^(6~8)/s정도에서의 측정되는 물성이고, 물리/기계적물성은 변형속도가 10^(2)/s정도에서 측정되는 물성으로 근본적으로 맞지 않기 때문에 방탄물성과 물리/기계적 물성의 상관관계를 찾기는 매우 어려운 실정이다. 그러나 세라믹 재료의 물리/기계적 물성은 잘 알려져 있을 뿐만 아니라 측정하기가 방탄물성이나 동적물성에 비해 쉽고 또한 제조방법과 미세조직과의 연관성도 잘 알려져 있다. 즉 방탄물성과 물리/기계적 물성의 상관관계를 잘 알게 되면 방탄물성이 좋은 재료의 제조를 물리/기계적 물성에 의해 가능하게 된다. 그러므로 상관관계가 매우 낮지만 두 물성과의 상관관계를 가능한 한 찾아보고자 하였다. 본 연구에서는 방탄재료로 활용 가능할 것으로 예상되는 여러 구조용 세라믹스의 물리/기계적 물성과 방탄물성과의 상호 연관성을 분석하였다. 물리/기계적 물성을 측정한 후 30mm 고체추진포에서 10.7의 L/D비를 갖는 텅스텐 긴 관통자를 비행시켜 운동에너지(KE)탄에 대한 방탄물성을 측정하였으며, K215 자탄을 기폭시켜 성형작약(HEAT)탄에 대한 방탄물성을 측정하였다. 영률/밀도, 경도/밀도, 꺽임강도/밀도 및 HEL(Hugoniot Elastic Limit)/밀도가 증가할수록 방탄물성이 대체적으로 증가하는 경향을 보였으나, 인성/밀도는 연관성이 적었다. 특히 KE탄에 대한 방탄물성은 물리/기계적 물성이 증가하면 증가하는 경향을 보였다. 운동에너지탄 및 성형작약탄에 대응 가능한 세라믹 방탄재료개발을 위해 두 탄종에 대한 재료의 미세조직을 설계하였고 이 미세조직을 구현하기 위해 가장 널리 연구되고 적용된 세라믹(Al_(2)O_(3), SiC, B_(4)C, TiB_(2) , AlN)중 경제적이고 방탄물성이 우수한 알루미나를 Matrix로 하여 압축-팽창률이 좋은 실리카를 첨가하여 방탄물성이 우수한 세라믹 방탄재료를 개발하고자 하였다. 세라믹 방탄재료를 개발하기 위해 알루미나 함량을 변화시켜 3가지 조성을 선정하였으며 각각 조성에 적합한 소결온도를 설정하였다. 물리/기계적 물성을 측정한 후 방탄물성을 측정하여 분석하였다. 그 결과 46% Al_(2)O_(3) - 51%SiO_(2) (CS-2B)가 가장 높은 방탄물성을 나타내었으며 99%알루미나에 비해 매우 우수한 방탄재료로 평가되었다. 방탄물성이 우수한 알루미나-실리카계 방탄재료(CS-2B)의 방탄물성을 향상시키기 위해 소결밀도, 냉각속도, 소결온도를 변화시켜 기계적물성과 방탄물성을 측정하여 방탄물성이 우수한 방탄재료를 도출함은 물론 그 특성을 분석하여 방탄물성에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 소결밀도 및 냉각속도 변화에서는 성능향상이 되지 않았지만 소결온도 변화에서는 1235℃에서 소결한 방탄재료가 가장 높은 방탄물성을 나타내었으며 기 개발된 알루미나-실리카계 방탄재료(CS-2B)에 비해 22% 방탄물성이 향상되었다. 본 연구에서는 물리/기계적 물성과 방탄물성과의 연관성을 도출하고 경제적이고 방탄물성이 우수한 알루미나-실리카계 방탄재료개발은 물론 미세조직, 물리/기계적 물성 및 방탄물성과의 연관성을 분석하여 방탄재료개발의 토대를 마련하였다.
In this work, ballistic properties for several engineering ceramics expected to be used as armor materials have been investigated. To evaluate the protection level of these materials we have performed experiments by means of the long-rod kinetic energy(KE) projectile made of a tungsten heavy alloy a...
In this work, ballistic properties for several engineering ceramics expected to be used as armor materials have been investigated. To evaluate the protection level of these materials we have performed experiments by means of the long-rod kinetic energy(KE) projectile made of a tungsten heavy alloy as well as high explosive anti-tank(HEAT) jet of copper. With increasing ratios of Young`s modulus, hardness and flexural strength divided by density of each ceramic, ballistic properties are generally increased. Especially it appeared that the ballistic efficiency against KE projectile was linearly increased, as HEL/density ratio increased. We made a new ceramic armor material with brilliant ballistic properties by adding some silica of the high compression-expansion ratio into alumina that has the most economical and high ballistic efficiency. Three different compositions have been chosen to make of ceramics and sintered at various temperatures. The physical and mechanical properties were measured to corelate with their ballistic properties which were evaluated from the experimental data: the depth of penetration by both KE and HEAT projectiles. The ceramic composed of 46% Al_(2)O_(3) - 51% SiO_(2) was selected because of showing the highest ballistic efficiency among three compositions that have better properties than alumina. The ceramic was again manufactured with varying the level of forming pressure and sintering temperature. The ceramic sintered at 1235℃ appeared to be the highest ballistic efficiency against HEAT projectile and was thereafter resulted in improving the ballistic efficiency up to 22% higher than that of alumina-silica armor material invented before.
In this work, ballistic properties for several engineering ceramics expected to be used as armor materials have been investigated. To evaluate the protection level of these materials we have performed experiments by means of the long-rod kinetic energy(KE) projectile made of a tungsten heavy alloy as well as high explosive anti-tank(HEAT) jet of copper. With increasing ratios of Young`s modulus, hardness and flexural strength divided by density of each ceramic, ballistic properties are generally increased. Especially it appeared that the ballistic efficiency against KE projectile was linearly increased, as HEL/density ratio increased. We made a new ceramic armor material with brilliant ballistic properties by adding some silica of the high compression-expansion ratio into alumina that has the most economical and high ballistic efficiency. Three different compositions have been chosen to make of ceramics and sintered at various temperatures. The physical and mechanical properties were measured to corelate with their ballistic properties which were evaluated from the experimental data: the depth of penetration by both KE and HEAT projectiles. The ceramic composed of 46% Al_(2)O_(3) - 51% SiO_(2) was selected because of showing the highest ballistic efficiency among three compositions that have better properties than alumina. The ceramic was again manufactured with varying the level of forming pressure and sintering temperature. The ceramic sintered at 1235℃ appeared to be the highest ballistic efficiency against HEAT projectile and was thereafter resulted in improving the ballistic efficiency up to 22% higher than that of alumina-silica armor material invented before.
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