裝甲材料的案例
鋁合金裝甲應用背景
為提高裝甲抗沖擊性能，當前世界各國的步兵戰車普遍開始了重型化的發展趨勢，但隨之而來的是車輛機動性的減弱。在面對裝甲車輛機動性和防護性能之間的矛盾時，鋁合金裝甲因其比強度高于一般合金鋼，能夠達到較好的均衡性。裝甲材料性能要求不僅僅是在受到彈體沖擊時必須具備的抗沖擊性能，還要求有抗板后破碎的綜合性能，也就是不但要防止被擊穿，還要防止碎裂。因此，需要對鋁合金板在彈體沖擊下的彈道極限和失效模式進行分析，采用的方法大致可分為實驗、理論分析和數值模擬三種。
無人機與坦克哪個更有優勢呢？看完實戰數據，才知道兩者各有優勢
在很多戰爭當中，很多國家基本上沒有出動武裝直升機，這是因為有的國家裝備了大量先進防空導彈，這種武器對于武裝直升機而言威脅巨大，而無人機則不會有這個顧慮，因為無人機的造假較為低廉，而且無人機攻擊坦克這種大型裝甲武器更為有效。
那么無人機就真的能夠碾壓坦克嗎？
事實并非如此，首先如果坦克方是小國家的話，那么出動無人機可以完勝，這是因為對方沒有先進的防空系統和干擾系統，例如亞美尼亞。
再加上小國沒有高級的復合裝甲材料，所以在主動防御狀態下，根本無法抵御無人機的攻擊，這一點看看那些非洲的坦克就知道了，基本上只能欺負一下地面部隊，對于無人機而言，基本上沒有任何的抵抗力。
其實無人機的主要用途并不是攻擊坦克，而是對地面步兵小隊進行斬首，例如美軍在阿富汗對塔利班進行攻擊，基本上都是用無人機，再加上無人機的造價便宜，跟價值幾十萬美金的防空導彈相比，損失一架根本不心疼。
那么坦克就真的不如無人機嗎？答案是否定的。
首先，坦克的用途非常廣泛，而且作戰體系方面也具備多種優勢，最重要的是，如果坦克真的作用不大的話，“世界攪屎棍”的美國也不可能堅持研發，并裝備在軍隊中。
無人機打坦克的優勢只不過是因為坦克不是高速度移動目標，在加上無人機比武裝直升機便宜，如果戰場上敵方出動戰斗機的話，那么無人機就是個“弟弟”，根本沒有任何的優勢，甚至只會處于被虐的處境。
其實很多時候，無人機能夠大放異彩，主要原因就是因為對方是小國，例如美國打阿富汗，阿塞拜疆打亞美尼亞，這些戰力都是強國打弱國，如果美國與中國開戰，你看美國敢不敢出動無人機對坦克進行攻擊，事實擺在這里，只不過有一些軍迷只看到了片面的消息，再加上網絡上的信息魚龍混雜，混淆了大家的思維。
展開 碳纖維技術再獲突破 助力建造陸海空天先進武器
碳纖維作為國家戰略性新材料，在航天航空、導彈火箭武器、坦克裝甲材料等領域擁有廣泛的應用，高性能碳纖維更是國產新一代固體洲際彈道導彈和中遠程彈道導彈的核心殼體材料。但是，不是所有的碳纖維都能用于軍用，一般來說，只有小絲束碳纖維才能用于國防領域。所謂絲束，是指碳纖維生產線跟紡線一樣，每束織成的碳纖維絲是將數千至數萬根這樣的碳原子絲以絞線或麻繩的方式排列而成，碳纖維以K表示每束有多少根碳原絲：1K即1個絲束含1000根碳原子絲，3K為3000根，12K為12000根，依此類推。一般講，24K以下的為小絲束，24K以上的為大絲束。
碳纖維絲束一般不能直接使用，而是樹脂液體浸潤后制成碳纖維樹脂復合材料，再用纏繞機將單根絲束纏繞到模具上，再經過固化，脫模才能最終形成產品使用。由于樹脂很難對大絲束碳纖維內部浸潤透徹，造成單絲間容易產生孔隙等缺陷 ，從而使復合材料強度、剛度受影響，性能降低，材料一致性較差 ，不能滿足飛機，導彈，衛星等材料苛刻的要求。據國內公開資料披露，早期歐洲國家認為大絲束碳纖維甚至無法用到航空航天工業上來， 因其“不能滿足最低的性能要求”，在2004年前世界各國軍用飛機結構用碳纖維，基本上只用3K的小絲束產品。隨著技術的進步，24K以下的小絲束產品才在民用航空市場得到一定的初步應用。而小絲束碳纖維一直是日本東麗、東邦和三菱三家占據國際市場絕大部分份額，并對我國以極高的價格銷售。
更高檔的高模M系列小絲束碳纖維主要用于敏感的航天領域，美日等國一直嚴格禁止向我方出口產品和技術。大絲束由于生產成本較低，價格比小絲束低得多，強度則稍低于同級小絲束碳纖維，但剛度（材料受外力產生彈性變形的值，但撤去外力恢復原狀）明顯小于同級別小絲束碳纖維量（低15%至20%），只能用于基礎設施、運動器材、能源（風機葉片），以及汽車等領域。國外基本不會對我國封鎖。
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碳纖維作為國家戰略性新材料，在航天航空、導彈火箭武器、坦克裝甲材料等領域擁有廣泛的應用，高性能碳纖維更是國產新一代固體洲際彈道導彈和中遠程彈道導彈的核心殼體材料。但是，不是所有的碳纖維都能用于軍用，一般來說，只有小絲束碳纖維才能用于國防領域。所謂絲束，是指碳纖維生產線跟紡線一樣，每束織成的碳纖維絲是將數千至數萬根這樣的碳原子絲以絞線或麻繩的方式排列而成，碳纖維以K表示每束有多少根碳原絲：1K即1個絲束含1000根碳原子絲，3K為3000根，12K為12000根，依此類推。一般講，24K以下的為小絲束，24K以上的為大絲束。
碳纖維絲束一般不能直接使用，而是樹脂液體浸潤后制成碳纖維樹脂復合材料，再用纏繞機將單根絲束纏繞到模具上，再經過固化，脫模才能最終形成產品使用。由于樹脂很難對大絲束碳纖維內部浸潤透徹，造成單絲間容易產生孔隙等缺陷 ，從而使復合材料強度、剛度受影響，性能降低，材料一致性較差 ，不能滿足飛機，導彈，衛星等材料苛刻的要求。據國內公開資料披露，早期歐洲國家認為大絲束碳纖維甚至無法用到航空航天工業上來， 因其“不能滿足最低的性能要求”，在2004年前世界各國軍用飛機結構用碳纖維，基本上只用3K的小絲束產品。隨著技術的進步，24K以下的小絲束產品才在民用航空市場得到一定的初步應用。而小絲束碳纖維一直是日本東麗、東邦和三菱三家占據國際市場絕大部分份額，并對我國以極高的價格銷售。
更高檔的高模M系列小絲束碳纖維主要用于敏感的航天領域，美日等國一直嚴格禁止向我方出口產品和技術。大絲束由于生產成本較低，價格比小絲束低得多，強度則稍低于同級小絲束碳纖維，但剛度（材料受外力產生彈性變形的值，但撤去外力恢復原狀）明顯小于同級別小絲束碳纖維量（低15%至20%），只能用于基礎設施、運動器材、能源（風機葉片），以及汽車等領域。國外基本不會對我國封鎖。
展開 
電子陶瓷的應用前景及發展趨勢詳解
電子陶瓷的應用前景
電絕緣陶瓷
電絕緣陶瓷因具備導熱性良好、電導率低、介電常數小、介電損耗低、機械強度高、化學穩定好等特性，被廣泛應用于金屬溶液的浴槽、熔融鹽類容器、封裝材料、集成電路基板、電解槽襯里、金屬基復合材料增強體、主動裝甲材料、散熱片以及高溫爐的發熱件中。
在電子、電力工業中，絕緣陶瓷比如電力設備的絕緣子、絕緣襯套、電阻基體、線圈框架、電子管功率管的管座及集成電路基片等主要是用于電器件的安裝、保護、支撐、絕緣、連接和隔離。
介電陶瓷
介電陶瓷因具有高強度、介電損耗低、耐熱性、穩定性等特點，目前被廣泛應用于集成電路基板的制成材料。
展開 美國陸軍研究3D打印陶瓷防彈衣，模仿鮑魚殼結構
陶瓷是最硬的材料之一，這就是為什么防彈衣里面會使用陶瓷材料的原因。陶瓷如此堅硬，可以減少射彈的動能質量和穿透力。陶瓷也非常脆，這意味著陶瓷裝甲板在被擊中時通常會破裂。但陶瓷的脆性也會受到幾何形狀的影響，某些形狀和成分比其他形狀和成分更耐用。
2019年1月22日，南極熊從外媒獲悉，美國陸軍研究實驗室的材料科學家們在鮑魚殼的啟發下進行3D打印陶瓷裝甲。
加利福尼亞大學圣地亞哥分校的ACerS成員和材料科學與工程博士候選人Joshua Pelz設計了基于螺旋鉆的定制擠出機，用于研究帶有漸變的3D打印天線，但是當他開始使用陶瓷化合物時他的項目發生了大轉變： “我開始致力于這個項目，以創建具有分級結構的下一代天線，然后轉變為使用裝甲陶瓷材料，如碳化硼和碳化硅，并嘗試生產具有梯度或內部結構的零件，這是傳統陶瓷成型技術無法生產的。”
Pelz為他的陶瓷打印改進了Lulzbot TAZ 3D打印機。螺旋鉆連接到風扇速度控制器，允許以任何比例混合兩種不同的漿料。陸軍顯然對這項研究充滿熱情，因為陶瓷裝甲自引入以來大大減少了傷亡。
通過在鮑魚殼的設計之后模擬裝甲，理論上裝甲將更耐用并且穿著更舒適，因為它將更自然地包裹在人體的輪廓周圍。期待很快看到3D打印的裝甲原型。
展開 碳化硅陶瓷9大燒結技術大揭秘
碳化硅作為一種重要的結構陶瓷材料，憑借其優異的高溫力學強度、高硬度、高彈性模量、高耐磨性、高導熱性、耐腐蝕性等性能，不僅應用于高溫窯具、燃燒噴嘴、熱交換器、密封環、滑動軸承等傳統工業領域，還可作為防彈裝甲材料、空間反射鏡、半導體晶圓制備中夾具材料及核燃料包殼材料。
（圖片來源于網絡）
碳化硅陶瓷的燒結過程非常重要，經過眾多研究者研究和探索工作，先后發展了各種燒結技術，包括反應燒結、常壓燒結、重結晶燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結，以及近二十年來的新型燒結技術，如放電等離子燒結、閃燒、振蕩壓力燒結技術等。
熱壓燒結
美國Norton公司的Alliegro等人研究發明制備碳化硅陶瓷的熱壓燒結法。碳化硅粉末填入模具中，升溫加熱過程中保持一定壓力，最終實現成型和燒結同時完成的燒結方法。熱壓燒結的特點是加熱加壓同時進行，在合適的壓力-溫度-時間工藝條件控制下實現碳化硅的燒結成型。熱壓燒結法存在的弊端是機器設備復雜，模具材料要求高，生產工藝要求嚴，只適合制備簡單形狀的零件，且能源消耗大，生產效率較低，生產成本高。
展開 智芯文庫 | 碳化硅陶瓷9大燒結技術大揭秘
碳化硅作為一種重要的結構陶瓷材料，憑借其優異的高溫力學強度、高硬度、高彈性模量、高耐磨性、高導熱性、耐腐蝕性等性能，不僅應用于高溫窯具、燃燒噴嘴、熱交換器、密封環、滑動軸承等傳統工業領域，還可作為防彈裝甲材料、空間反射鏡、半導體晶圓制備中夾具材料及核燃料包殼材料。
（圖片來源于網絡）
碳化硅陶瓷的燒結過程非常重要，經過眾多研究者研究和探索工作，先后發展了各種燒結技術，包括反應燒結、常壓燒結、重結晶燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結，以及近二十年來的新型燒結技術，如放電等離子燒結、閃燒、振蕩壓力燒結技術等。
熱壓燒結
美國Norton公司的Alliegro等人研究發明制備碳化硅陶瓷的熱壓燒結法。碳化硅粉末填入模具中，升溫加熱過程中保持一定壓力，最終實現成型和燒結同時完成的燒結方法。熱壓燒結的特點是加熱加壓同時進行，在合適的壓力-溫度-時間工藝條件控制下實現碳化硅的燒結成型。熱壓燒結法存在的弊端是機器設備復雜，模具材料要求高，生產工藝要求嚴，只適合制備簡單形狀的零件，且能源消耗大，生產效率較低，生產成本高。
展開 剛性彈丸對板材的侵徹分析（ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.3節）
提醒：點擊文中超鏈接可下載相應inp文件
關鍵詞：沖擊 失效模型 無限元 Abacus/Explicit
傳送門：第2.1.4節 彈丸沖擊侵徹平板
https://www.yqgqt.org.cn/post/1929186
本示例模擬了剛性球形彈丸以1000米/秒的速度斜向沖擊裝甲平板。該板應用了失效模型，從而允許彈丸穿透板。本示例涉及沖擊、漸進破壞和無限元的使用。
一、問題描述
裝甲板的厚度為10 mm，與彈丸相比，板的尺寸假定為半無限大，通過在板的周邊使用CIN3D8無限元來實現。該板包括4480個C3D8R單元。裝甲板材料的楊氏模量為206.8GPa，泊松比為0.3，密度為7800kg/m3，屈服應力為1220MPa，硬化斜率恒定為1220MPa。材料應用漸進失效模型（progressive failure model），從而Abaqus/Explicit將刪除發生失效的網格單元。假設失效發生在100%的等效塑性應變下，此時網格單元將被立即刪除。（失效應變的值是隨意選擇的，并不模擬任何特定材料。）
球體（彈丸）的直徑為20mm，假設為剛性，其為均一材質，密度為37240 kg/m3。假設球體和板之間沒有摩擦，由此模型中無需設置球體的轉動慣量。
通過施加邊界條件來約束球體在y方向上的運動。測試了兩種球面建模方法：（1）使用解析剛性表面和使用R3D4剛性單元。就精度和計算性能方面而言，解析剛性表面是表達簡單剛性幾何形狀的首選方法。然而，在實踐中出現的更復雜的三維表面幾何形狀必須使用由網格單元形成的表面進行表達。對C3D8R單元的截面控制規則進行修改。對于該問題建議使用centroid kinematic formulation以及線性組合的剛度和粘性沙漏控制。
展開 FEMAG藍寶石晶體生長數值模擬方案
在工業上，藍寶石是除金剛石以外，硬度最高的天然材料，而且耐磨、透光性好，具有多種光學、機械、電氣、熱以及化學特性，因此還被廣泛應用于工業等多種領域。藍寶石不僅是軍用車輛透明裝甲的材料，也是下一代手機等電子產品屏幕，LED等電子器件和襯底的主要材料。用藍寶石制成的手機屏幕，除了金剛石以外，任何其他天然物品都無法對其造成破壞和磨損，因此藍寶石屏號稱“永不磨損”的屏幕。
1.2 藍寶石晶體常用生長方法
藍寶石工業價值很高，可以通過人工生長的方法來獲取。藍寶石晶體生長方式可劃分為溶液生長、熔體生長、氣相生長三種，其中熔體生長方式因具有生長速率快，純度高和晶體完整性好等特點，而成為最常用的晶體生長方式。工業上常用的藍寶石晶體熔體生長方法有直拉法，泡生法，熱交換法等。如何低成本、高質量地生長大尺寸藍寶石單晶已成為當前面臨的迫切任務。
1.2.1 直拉法
直拉法又丘克拉斯基法(Czochralskimethod，簡稱CZ法)，是一種從熔體中生長高質量單晶的方法。提拉法的生長工藝首先將晶體原料放在耐高溫的坩堝中加熱熔化，調整爐內溫度場，使熔體上部處于過冷狀態；然后在籽晶桿上安放一粒籽晶，讓籽晶接觸熔體表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并轉動籽晶桿，使熔體處于過冷狀態而結晶于籽晶上，在不斷提拉和旋轉過程中，生長出圓柱狀晶體，示意圖如下。
展開 中國陸航直升機突破一千架，助力陸軍“飛起來”
而如今改為腹部內埋式彈艙后，雖然補充彈藥會有所不便，但是有了裝甲防護，安全性得到了很大的提高。
直-10最新改進型還加裝了紅外/紫外雙波段導彈逼近告警系統，對空空導彈以及防空導彈的預警能力有了大幅提升。兩名飛行員的座艙機體側面也都新增了高強度復合材料附加裝甲，可以防御來襲下方的防空武器威脅。此外，還采用了更先進的進氣防護裝置，能夠有效過濾沙塵、碎石等異物，在沙漠、荒漠以及戈壁地區的適應性更好。
直-19專用武裝直升機的改進則側重于偵察能力的提升，最為典型的就是在桅桿加裝小型毫米波雷達，可以在比如雨霧等較為惡劣的天氣狀況下探測目標，克服了光電觀瞄系統的局限性。同時，小型毫米波雷達還可以配合更先進的毫米波制導空地導彈使用，提升了直-19專用武裝直升機的攻擊能力。另外，直-19改進型也加裝了紅外/紫外雙波段導彈逼近告警系統。
直-8G以及直-8寬體型主要是在兩個方向上的改進：前者通過換裝新型渦軸發動機以及重新設計的機身，重點提升了高原適應能力，真正實現了全域作戰目標；而后者著重于大幅增加機艙尺寸和容積，特別是針對“山貓”8×8全地形車進行設計，滿足在機艙內進行運輸的要求。而在之前的直-8各型直升機上，都只能采用吊裝的方式運輸“山貓”8×8全地形車，唯一可以實現艙內運輸的只有進口的俄制米-17/171系列直升機。
目前，“山貓”系列全地形車已經成為我國陸軍特種作戰部隊以及空中突擊旅的主要作戰車輛。而且，其拓展和承載能力強，可以搭載82毫米自動迫擊炮、120毫米迫榴炮、107毫米/122毫米火箭炮以及防空武器系統等裝備，實現了機動性與火力的完美結合。因此，直-8寬體型直升機的研制成功，對于提升我國陸軍特種作戰部隊以及空中突擊旅的戰斗力有著至關重要的意義。
相比前述幾個機型，直-20所擔負的使命更為重要。
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量綱分析在處理工程問題中的妙用
穿甲：
桿式CJ彈是反坦克的主要彈種，圖2是桿式CJ彈沖擊坦克前裝甲的初始和中間狀態示意圖，當彈頭沖擊到裝甲板的瞬間，由于突然減速，在沖擊點附近形成高壓，并產生沖擊波在裝甲板和彈體的材料內擴展開來，同時，在沖擊點附近開始形成彈坑。沖擊波波陣面遇到彈和靶的自由面的部分時，即被卸載并向材料內部反射稀疏波，稀疏波追趕上沖擊波使之衰減。
【行業觀察】日本這么一個小島國，新材料產業為何能稱雄全球？
日本擁有了全球領先的代表性新材料企業：比如京瓷株式會社；三井化學株式會社(Mitsui Chemicals)等；
重要的是日本還擁有了享譽世界的代表性大學：
1.東京大學。東京大學共培養了十六名總理大臣、二十一名(日本)國會議長，十三名富比世500大企業首席執行官。十一名諾貝爾獎得主、六名沃爾夫獎得主、一名菲爾茲獎、三名羅伯·柯霍獎、四名蓋爾德納國際獎及四名普立茲克建筑獎得主。
2.名古屋大學。是一所日本頂尖、世界一流的著名研究型國立綜合大學，是日本中部地區最高學府。根據2018QS世界大學排名顯示，名古屋大學世界排名第116名。截止目前，名古屋大學共培養出6名諾貝爾獎得主、1名菲爾茲獎得主。
日本的材料學已成為最頂尖技術。材料學的水平將極大程度決定了一個國家的最高科技水平。比如最先進的裝甲車必需優質材料；最先進的導彈之外殼必須采用極優質材料。特別是飛機發動機葉片更需要出色而優異的新材料。再比如最高精尖的軍用雷達半導體元器件也需要優中選優的材料。
在三種頂級科技方面遙遙領先
在新材料方面，日本已經遠遠領先最發達國家美國非常大的身位，剩下的包括俄羅斯及歐洲發達國家之類也和日本遠遠不在一個檔次。
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