Alumini transparent do të zëvendësojë xhamin e blinduar

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Oksinitridi i aluminit (ose AlON) është një qeramikë e përbërë nga alumini, oksigjeni dhe azoti. Materiali është optikisht transparent (> 80%) në rrezet ultravjollcë, të dukshme dhe gjysmëvalore të spektrit elektromagnetik. Është prodhuar jashtë vendit nga Surmet Corporation nën markën ALON. Kohët e fundit, shkencëtarët rusë kanë zhvilluar një teknologji për prodhimin e aluminit transparent, i cili është disi i ndryshëm nga analogët e importuar.

Përshkrim

Zhvillimi i një aliazhi unik ka hapur perspektiva të reja në industrinë e mbrojtjes, shkencën dhe ndërtimin. Sipas shifrave zyrtare, ALON:

• 4 herë më i fortë se xhami kuarci i kalitur;
• 85% më i fortë se safiri;
• pothuajse 15% më e qëndrueshme se spineli i aluminit të magnezit.

Meqë ra fjala, spineli mineral është një konkurrent i drejtpërdrejtë i aluminit transparent dheinferior ndaj oksinitrit në një numër parametrash.

ALON është qeramika polikristaline e pastër më e vështirë e disponueshme në treg. Kombinimi i vetive optike dhe mekanike e bën këtë material një kandidat kryesor për produkte të blinduara me peshë të lehtë dhe me performancë të lartë si xhami antiplumb dhe rezistent ndaj shpërthimit, elementë për sistemet optike infra të kuqe. Oksinitridi i aluminit përdoret gjithashtu për të prodhuar dritare transparente rezistente ndaj goditjeve, vrima, pllaka, kube, shufra, tuba dhe produkte të tjera duke përdorur teknologji tradicionale të përpunimit të pluhurit qeramik.

Vetitë mekanike

Oksinitridi i aluminit ka performancë të jashtëzakonshme:

• Moduli i elasticitetit: 334 GPa.
• Moduli i prerjes: 135 GPa.
• Raporti i Poisson: 0, 24.
• Fortësia Knoop: 1800 kg/mm2 në ngarkesë 0,2 kg.
• Rezistenca ndaj thyerjes: 2 MPa m1/2.
• Forca në përkulje: 0,38-0,7 GPa.
• Forca në shtypje: 2,68 GPa.

Vetitë optike dhe termike

Gjatë testimit të aluminit transparent, u morën treguesit e mëposhtëm:

• Kapaciteti i ngrohjes: 0,781 J/K.
• Përçueshmëri termike: 12,3 W/(m K).
• Koeficienti i zgjerimit termik: 4,7×10-6/°C.
• Diapazoni i transparencës: 200-5000 nm.

ALON është gjithashtu rezistent ndaj rrezatimit dhe dëmtimit nga acide të ndryshme, alkalet dhe uji.

Merr

Oksinitridi transparent i aluminit prodhohet nga shkrirja e pluhurit si materialet e tjera qeramike. Ndërsa Marina e SHBA është e zënë me zhvillimin e një materiali të ri antiplumb të quajtur spinel artificial, Surmet Corporation tashmë po nxjerr versionin e vet të "xhamit antiplumb" të quajtur ALON.

I zhvilluar në laboratorët Raytheon, një pluhur i veçantë formohet dhe mbahet në temperatura shumë të larta. Përbërja e përzierjes mund të ndryshojë pak: përmbajtja e aluminit është afërsisht 30% deri në 36%, gjë që ndikon paksa në performancën (ndryshimi është vetëm 1-2%).

Procesi i ngrohjes bën që pluhuri të lëngëzohet dhe të ftohet me shpejtësi, duke i lënë molekulat të rregulluara lirshëm sikur të ishin ende në formë të lëngshme. Është kjo strukturë kristali që i jep aluminit transparent një nivel fortësie dhe rezistencë ndaj gërvishtjeve të krahasueshme me safirin.

Produktet e prodhuara i nënshtrohen trajtimit termik (ngjeshjes) në temperatura të ngritura, të ndjekura nga bluarja dhe lustrimi deri sa të jenë transparente. Materiali mund të përballojë temperaturat deri në 2100 °C në gazra inerte. Bluarja dhe lustrimi përmirësojnë ndjeshëm rezistencën ndaj goditjes dhe vetitë e tjera mekanike.

Ekuivalent i brendshëm

Shkencëtarët rusë krijuan alumin transparent në vitin 2017. Sipas specialistëve të NRNU MEPhI, teknologjia e prodhimit ishtepërmirësuar shumë. Në prodhimin e kompakteve përdoret teknika e sinterimit me shkëndijë me plazmë.

Ndryshe nga kolegët e huaj, zhvilluesit vendas nuk e kalojnë një shkarkesë elektrike përmes një elementi ngrohjeje të jashtme, por direkt përmes një kallëpi. Shkencëtarët thonë se armatura e brendshme transparente është e krahasueshme në forcë me zirkonin kub, por në të njëjtën kohë ka forcë të lartë ndikimi.

Krahasimi i armaturës së aluminit me xham antiplumb

Xhami tradicional antiplumb përbëhet nga shtresa të shumta polikarbonati të vendosura midis dy shtresave të xhamit. Në mënyrë të ngjashme, armatura transparente e aluminit përbëhet nga tre shtresa:

• shtresa e jashtme - oksinitrid alumini;
• shtresa e mesme - xhami;
• shtresa e pasme - mbështetëse polimer.

Por ngjashmëria përfundon këtu. Armatura e aluminit mund të ndalojë të njëjtat plumba nga armët e kalibrit të vogël si xhami tradicional antiplumb, por do të jetë ende transparent edhe kur të gjuhet pa çarjet karakteristike. Përveç kësaj, forca e ALON është shumë më e lartë.

Blindimi i oksinitrit të aluminit mund të bëhet pothuajse në çdo formë. Ajo nuk ka frikë nga rëra, zhavorri apo pluhuri. Rezistenca ndaj materialeve gërryese është shumë e lartë. Pavarësisht nga vetitë e shkëlqyera të aluminit transparent, ky material nuk përdoret gjerësisht. Parandaluesi më i madh është kostoja (3-5 herë më e shtrenjtë se xhami tradicional antiplumb). ALON aktualisht përdoret kryesisht për lente të instrumenteve të vëzhgimit dhe sensorëve.raketa.