مهندسی مواد - سرامیک های نظامی و فضایی

كاربردهاي نظامي سراميك

سراميكهاي با عملكرد بالا جزئي از سلاحها و سيستمهاي دفاعي مدرن مي باشند. سراميكهاي الكترونيكي و اپتيكي در سيستمهاي هدايت موشكي، هواپيما و خودروهاي زميني نظامي، مورد كاربرد واقع ميشوند. در بيشتر سيستمهاي ارتباط راداري نظامي، از سراميكها استفاده ميشود. براي مثال، رادار در سيستم موشكي پاتريوت از قطعات سراميكي به عنوان سنسورها، استفاده مي نمايد. سراميكها بصورت افزايشي در حال كاربرد در هواپيماهاي نظامي هستند. هواپيما حمل و نقل NATO C-130 از زره سراميكي در اطاقك خلبان استفاده مي كند كه از جنس كولار / شيشه است. سراميكها همچنين در تجهيزات مانورهاي نظامي مورد استفاده قرار گرفته اند، براي مثال در هلي كوپتر آپاچي. سراميكهاي سبك وزن به عنوان زره ها،‌ در بسياري از هلي كوپترهاي تهاجمي نظامي مدرن، به كار ميروند.كاربردهاي كامپوزيت C-C شامل قطعات براي موشكها و هواپيماهاي نظامي است. كاربردهاي با اهميت آن عبارتند از بدنه هاي واردشونده (به اتمسفر)، نازلهاي راكت، و مخروطهاي خروجي براي موشكهاي استراتژيك؛ ديسكهاي ترمز براي هواپيماهاي نظامي و تجاري. مزاياي كامپوزيتهاي C-C عبارتند از: استحكام ويژه بالا، استحكام دما بالا، تافنس (چقرمگي) بالا، شوك حرارتي برتر، انتقال حرارت و خواص اصطحكاكي سرعت بالا.

مواد سراميكي در كاربرد :كاربردهاي زره» از جنگ جهاني اول، مورد استفاده بوده اند. احتمالا اولين حضور سراميكها در زره توسط آلمانيها بوده كه پوشش لعاب سخت را بر روي تانكها اعمال نموده اند تا آنها را در مقابل سلاحهاي كوچك و تركشهاي خمپاره در جنگ جهاني اول، محافظت نمايد. در فاصله جنگ جهاني دوم، پتنتهايي ( ثبت اختراع) براي زره سراميكي در هواپيما اعطاء گرديد،‌و موادي نظير دورون( ماده اي كه بحد زيادي از الياف شيشه اسپين ( تنيده) شده چقرم كه بصورت پارچه بافته شده و با يك پلاستيك سخت آغشته گرديده)، مورد آزمايش قرار گرفتند. در طي جنگ كره، زره با هسته سيليسي ( زره فولادي ريخته شده در اطراف يك هسته سيليكاتي) براي حفاظت تانكها در مقابل گلوله هاي توپ، توسعه يافت. در طي جنگ ويتنام، Al2O3 يا B4C يا كامپوزيتهايي نظير دورون و پلاستيك تقويت شده با شيشه، همراه شد كه جهت حفاظت در مقابل سلاحهاي سبك ( شامل مهمات سوراخ كننده زره) در هلي كوپترهاي رزمي، و هواپيماي شخصي،‌استفاده گرديدند. در طي دهه 1980 كاشي هاي سراميكي جهت حفاظت وسايط نقليه زميني در مقابل تهديدات سينيتيكي و انرژي شيميايي مختلف، نظير فشنگها ، نفوذكننده هاي با انرژي سينيتكي توسعه يافتند. زره سراميكي همچنين توسط واحدهاي ويژه ضد تروريستي،‌عمليات ضد انقلابي، كه تيراندازان از تفنگهاي با قدرت بالا استفاده مي نمايند، ممكن است بكار رود.

زره سراميكي توليدي يا آزمايشي مدرن معمولا داراي كامپوزيتهاي زمينه سراميكي نظير Al2O3- SiC شيشه بروسيليكات تقويت شده با ذرات SiC يا B4C، LANXIDE و سراميكهاي بهبود يافته منوليتيك شامل Al2O3، B4C، SiC، TiB2،AlN هستند. مواد سراميكي عمدتا در كاربردهاي زره به خاطر عملكرد بالستيك برتر، و وزن پائين، استفاده مي گردند. معمولا سراميكهاي زره د رتلفيق با كامپوزيتهاي فلزي يا پليمري به عنوان صفحات پشتيبان، استفاده مكي گردند. براي مثال، يك كمپاني صفحات سراميكي را توليد مي كند كه به عنوان لايه خارجي زره كامپوزيتي سبك وزن براي حفاظت پرسنل پليس و نظامي، استفاده مي شود. صفحات سراميكي سخت مي توانند فشنگ سوراخ كننده زره را بشكند، و پشتيبانهاي بافته شده ذرات خرد شده را مي كيرند. تقريبا نصف وزن مجموعه فولاد است، و آن به خوبي عمل مي نمايد. بازار مربوط به زره سراميكي پيشرفته، داراي محركه تخصصي و عملكرد بالا است، زيرا هزينه آن گران است.

کابرد سرامیک‌ها در صنعت هوا - فضا
سرامیک‌های با عملکرد بالا جزئی از سلاح‌ها و سیستم‌های دفاعی مدرن می‌باشند. سرامیک‌های الکترونیکی و اپتیکی در سیستم‌های هدایت موشکی، هواپیما و خودروهای زمینی نظمی، مورد کاربرد واقع می‌شوند. در بیشتر سیستم‌ەای ارتباط را دارای نظامی، از سرامیک‌ها استفاده می‌شود. برای مثال رادار سیستم موشکی پاتریوت از قطعات سرامیکی به‌عنوان سنسورها، استفاده می‌نماید. سرامیک‌ها در هواپیماهای نظامی کاربرد بسیار زیادی دارند.
هواپیمای حمل و نقل ۱۳۰ - NATO C از زره سرامیکی در اطاقک خلبان استفاده می‌کند که از جنس کولار ۱ شیشه است. به‌طور کلی از سرامیک‌ها در تجهیزات نظامی استفاده شده است در این خصوص می‌توان بهبالگردهای آپاچی اشاره نمود. هم‌چنین از سرامیک‌های سبک وزن به‌عنوان زره در بسیاری از هلی‌کوپترهای تهاجمی، نظامی مدرن، نیز استفاده شده است. شایان ذکر است از کامپوزیت C - C نیز برای ساخت قطعات موشک و هواپیماهای نظامی استفاده می‌گردد. از مهمترین کاربرد سرامیک‌ها می‌توان به ساخت بدنه وسایل پرنده وارد شونده به جو زمین، نازل‌های رکت، و مخروطی‌های خروجی برای موشک‌های استراتژیک دیسک‌ەای ترمز برای هواپیماهای نظامی و تجاری، اشاره نمود.
مزایای کامپوزیت‌های C - C عبارتند از:
ـ استحکام دما بالا تافنس ۲ (چقرمگی) بالا
ـ شوک حرارتی برتر
ـ انتقال حرارت
و خواص اصطکاکی سرعت بالا در فاصله جنگ جهانی دوم، پتنتهائی (ثبت اختراع) برای زره سرامییک در هواپیما اعطاء گردید، و موادی نظیر دورون ۳ مورد آزمایش قرار گرفتند. در طی جنگ جهانی ویتنام AL۲O۳ یا B۴C با کامپوزیت‌هائی نظیر دورون لاستیک تقویت شده با شیشه، همراه شد که جهت حفاظت در مقابل سلاح‌های سبک (شامل مهمات سوراخ کننده زره) در هلی‌کوپترهای رزمی، و هواپیماهای شخصی، استفاده گردیدند.
یک کاربرد مهم سازه‌ای و الکتریکی - رادیوئی سرامیک‌ها، در رادم‌ها ۴ می‌باشد. این‌ها مخروط‌هائی توخالی هستند که در خارج هواپیماها، موشک‌ها، سفینه‌های فضائی به‌عنوان یک در پوش و پنجره محافظ برای تجهیزات آشکارسازی و هدایت الکترونیکی استفاده می‌شود. در سرعت مافوق صوت، از حرارت دیدن پوسته‌ای، مقدار قابل ملاحظه‌ای اصطکاک اتمسفری بروز می‌نماید که استفاده از مواد دیرگداز را ضروری می‌نماید.
مواد سرامیکی مورد استفاده برای این کاربرد عبارتند از:
ـ Sio۲, Mgo
ـ Al۲o۳ ذوبی
ـ Zns, Znse, Cdte
ـ Mgf۲ از Corning Pyroceram برای بیش از ۳۰ سال در بسیاری از موشک‌های هدایت راداری مورد استفاده قرار گرفته است. زمینه‌های شیشه سرامیک از شیشه بروسیلیکات، آلومینو سیلیکات لیتیم یا آلومینوسیلیکات کلسیم تقویت شده با الیاف C یا Sic که در کاربردهای هوافضای مختلفی مورد استفاده قرار گرفته‌اند که شامل سیلندرهای کمپرسوری، سوپاپ‌ها، سیستم‌های ترمز، پره‌های توربین و نگه‌دارنده‌ها برای آینه‌های ماهواره می‌باشند.
 مرجع:
سراميكهاي مهندسي ، مورات بنگيسو

ادامه نوشته