Armor dari material keramik digunakan untuk menahan fragmen ledakan dan pencegahan penetrasi peluru. Mereka dikembangkan secara ketat untuk ketahanan proyektil dengan kekerasan tinggi dan kekuatan tekan yang dikombinasikan dengan keunggulannya yang ringan. Keramik menawarkan keunggulan dibandingkan baja dalam pengurangan berat dan penyerapan energi impak yang lebih tinggi. Material keramik yang paling umum digunakan untuk aplikasi armor adalah alumina, boron karbida, silikon karbida, dan titanium diborida. Komposit boron karbida digunakan terutama untuk pelat keramik dalam perlindungan dari proyektil yang kecil. Silikon karbida terutama digunakan untuk melindungi terhadap proyektil yang lebih besar. Gambar di bawah menunjukkan perbandingan antara kekerasan dan densitas dari berbagai material keramik yang umum digunakan untuk aplikasi armor. Boron karbida memiliki densitas yang sangat rendah dengan tetap mempertahankan kekerasan.
Jenis keramik untuk armor umumnya dibagi menjadi keramik yang lower cost sintered dan keramik higher cost hot-pressed . Keramik berbiaya lebih tinggi digunakan ketika berat rendah adalah persyaratan utama dengan keramik utamanya yaitu boron karbida untuk pelindung tubuh dan silikon karbida untuk kendaraan darat. Keramik berbiaya lebih rendah yang disinter dari 99,5% aluminium oksida atau silikon karbida dapat digunakan ketika berat yang rendah bukan persyaratan utama. Dalam struktur armor, keramik biasanya didukung oleh pelat logam, dengan atau tanpa lapisan komposit terjepit di antaranya. Mekanisme disipasi energi untuk jenis struktur ini adalah: kegagalan getas dan fragmentasi keramik, delaminasi dan delokalisasi zona fraktur pada komposit, dan deformasi plastis pelat logam.
Ketangguhan dari armor keramik dapat ditingkatkan dengan mengurangi ukuran butir. Kekuatan dari akumulasi dislokasi pada batas butir akan meningkat, yang menghasilkan perubahan dalam perpatahan (fraktur) dari fraktur transgranular ke intergranular. Akibatnya terjadi kenaikan energi yang dibutuhkan untuk perambatan retak dan karenanya menghasilkan ketangguhan yang lebih tinggi. Ketika ukuran butir rata-rata di bawah 100 nm akan menghasilkan keramik nanokristalin ( nanoceramics ). Nanoceramics ini dapat berubah bentuk secara plastis dan ekstensif dengan pergeseran batas butir. Superplastic deformation ini sangat berbeda dengan perilaku getas yang biasa terjadi pada keramik komersial. Nanosized zirconia adalah contoh nanoceramic dengan ketangguhan tinggi.
Referensi:
- Huang, S., Binner, J., Vaidhyanathan, B., Brown, P., Hampson, C., & Spacie, C. (2011). Development of Nano Zirconia Toughened Alumina for Ceramic Armor Applications. Advances in Ceramic Armor VII Ceramic Engineering and Science Proceedings, 103-113. doi:10.1002/9781118095256.ch10
- Karandikar, P. G., Evans, G., Wong, S., Aghajanian, M. K., & Sennett, M. (n.d.). A Review of Ceramics for Armor Applications. Ceramic Engineering and Science Proceedings Advances in Ceramic Armor IV, 163-175. doi:10.1002/9780470456286.ch16
- Silva, M. V., Stainer, D., Al-Qureshi, H. A., Montedo, O. R., & Hotza, D. (2014). Alumina-Based Ceramics for Armor Application: Mechanical Characterization and Ballistic Testing. Journal of Ceramics, 2014 , 1-6. doi:10.1155/2014/618154
- Yang, M., & Qiao, P. (2010). High energy absorbing materials for blast resistant design. Blast Protection of Civil Infrastructures and Vehicles Using Composites, 88-119. doi:10.1533/9781845698034.1.88