Dans l'imaginaire collectif, la céramique est fragile. Cependant, grâce aux technologies de traitement modernes, elle s'est « transformée », devenant un matériau nouveau, dur et très résistant, notamment dans le domaine de…pare-ballesParmi les matériaux aux propriétés physiques particulières, la céramique brille particulièrement et devient un matériau pare-balles très prisé.
①Leblindéprincipe des matériaux céramiques
Le principe de base de la protection blindée est d'absorber l'énergie du projectile, de le ralentir et de le neutraliser. La plupart des matériaux de construction traditionnels, comme les métaux, absorbent l'énergie par déformation plastique de leur structure, tandis que les matériaux céramiques l'absorbent par micro-écrasement.
Le processus d'absorption d'énergie des céramiques pare-balles peut être grossièrement divisé en trois étapes :
(1) Phase d'impact initial : Le projectile percute la surface en céramique, ce qui rend l'ogive émoussée et absorbe de l'énergie pendant le processus d'écrasement et de formation de petits fragments durs sur la surface en céramique ;
(2) Stade d'érosion : Le projectile émoussé continue d'éroder la zone fragmentée, formant une couche continue de fragments de céramique ;
(3) Étapes de déformation, de fissuration et de rupture : Finalement, une contrainte de traction se crée dans la céramique, provoquant son éclatement. La plaque arrière se déforme alors et toute l’énergie restante est absorbée par cette déformation. Lors de l’impact du projectile sur la céramique, le projectile et la céramique sont tous deux endommagés.
② Exigences relatives aux propriétés des matériaux des céramiques pare-balles
Du fait de sa fragilité intrinsèque, la céramique se fracture lors de l'impact d'un projectile plutôt que par déformation plastique. Sous l'effet d'une charge de traction, la rupture se produit d'abord dans les zones hétérogènes telles que les pores et les joints de grains. Par conséquent, afin de minimiser la concentration des contraintes microscopiques, les céramiques de blindage doivent être de haute qualité, présenter une faible porosité (jusqu'à 99 % de la densité théorique) et une structure à grains fins.
| Propriété | Impact sur les performances pare-balles |
| Densité | La qualité du système de blindage |
| Dureté | Le degré de dommages causés au projectile |
| Module d'élasticité | transmission des ondes de contrainte |
| Intensité | Résistance aux coups multiples |
| ténacité à la rupture | Résistance aux coups multiples |
| Modèle de fracture | La capacité d'absorber l'énergie |
| Microstructure (taille des grains, seconde phase, transition de phase ou amorphe (induite par contrainte), porosité) | Affecte toutes les performances décrites dans la colonne de gauche |
Propriétés des matériaux et leurs effets sur les propriétés pare-balles
La céramique en carbure de silicium présente une densité relativement faible, une dureté élevée et constitue une céramique structurale économique ; c'est pourquoi elle est également la céramique pare-balles la plus utilisée en Chine.
Parmi ces céramiques, les céramiques en carbure de bore ont la densité la plus faible et la dureté la plus élevée, mais leurs exigences en matière de technologie de traitement sont également très élevées, nécessitant un frittage à haute température et à haute pression, ce qui explique leur coût plus élevé que celui de ces trois céramiques.
Date de publication : 22 novembre 2023