A speciális célokra alkalmazottak közül például
- a szilicium-nitrid (Si3N4) vagy
- a titánium-di-borid TiB2 vegyületkerámiákra is.
A széles választékra való tekintettel a szakemberek mindennapi munkájuk kapcsán olyan feladattal szembesülhetnek, amely során a lövedékálló védőmellényben alkalmazott kiegészítő védőbetét ballisztikai kerámia rétegének azonosítását kell elvégezni.
A fentiekből következően célszerű arra törekedni, hogy lehetőleg szabványokkal is támogatott harcászati műszaki követelmény (HMK) írja elő a testpáncélokban alkalmazható ballisztikai kerámiát és annak ellenőrzésének protokollját. Már csak azért is, mivel az 1/2009. (I. 30.) HM rendelet 13.§ (2) bekezdése szerint: „A rendszeresítésre tervezett hadfelszerelési anyagra, katonai védőeszközre vonatkozó harcászati műszaki követelményt (HMK) az alkalmazó határozza meg.”
Alakra formázott kiegészítő védőbetét monolit ballisztikai kerámia (10 mm), kráterek a test felőli oldalon (Frank György felvétele) – 1. ábra
A kutatásokról
Ez a tanulmány a lövedékálló védőmellényben használt ballisztikai kerámia anyagjellemzőit behatárolni igyekvő kutatásaimnak folytatása. A tanulmány első része megjelent „A lövedékálló védőmellény alapanyagai és a degradáció veszélye. A ballisztikai kerámia laboratóriumi vizsgálata.” címmel (4), a második rész „Lövedékálló védőmellényekben alkalmazható ballisztikai kerámia megfelelőségének vizsgálata röntgendiffrakciós (XRD) módszerrel” címmel (5) jelent meg. Jelen tanulmány csak a testpáncélokban alkalmazható alumínium-oxid ballisztikai kerámia azonosítását mutatja be, XRD módszerrel előállított diffraktogram adataiból számítva, az atomsíkok közti rácstávolságok alapján és egy adatbázis (Powder Diffraction Files) segítségével. Úgy gondolom, hogy a védőanyag típusának egyértelmű meghatározása minden vizsgálatnak a kiindulási pontja, amit jól érzékeltet például a nagyteljesítményű ballisztikai kerámiákat gyártó CeramTec-ETEC GmbH (Németország) alábbi választéka. Nem lehet mellékes a védelem kialakításakor, hogy melyik típust építik be a lövedékálló védőmellénybe (1. táblázat).
|
|
Alotec 96 SB
|
Alotec 98 SB
|
Alotec 99 SB
|
Alocor 100
|
|
Sűrűség [ρ, g/cm3]
|
3,75
|
3,80
|
3,87
|
> 3,97
|
|
Keménység [HV(5), GPa]
|
12,5
|
13,5
|
15
|
21
|
1. táblázat
Ismeretlen, nagyteljesítményű ballisztikai kerámia azonosítása számítással, XRD módszerrel előállított diffraktogram, az atomsíkok közti rácssíktávolságok alapján
Mielőtt elmerülünk a részletekben, célszerű minél pontosabban körülírni a röntgendiffrakciós (XRD) diagnosztika lényegét. A röntgendiffrakciós diagnosztika rendkívül kis mennyiségű mintából képes értékelésre alkalmas adatokat biztosítani. A röntgendiffarkció (röntgensugár-elhajlás) olyan méretű kristályok tanulmányozását biztosítja, amelyek nagyságrendekkel az ember által közvetlenül érzékelhetők alatt vannak, ezek a méretek már atomi és molekuláris nagyságrendek. A röntgendiffrakció olyan módszer, amely alkalmas egy olyan diffraktogram létrehozására, amelyben az intenzitás csúcsok vízszintes tengelyen való helyei adják meg az anyagra jellemző értékeket, vagyis a vizsgált anyag minőségét.
Az ismeretlen ballisztikai kerámia diffraktogramja – 2. ábra
A 2. ábrán látható, hogy a csúcsok 10–70 fok tartományban esnek, és a helyeik pontosan meghatározhatók. Így a szögértékekből (θ), a Bragg-egyenlet alapján, számíthatók a hozzájuk tartozó rácssíktávolságok (d).
A Bragg-egyenlet szerint
2d sin θ = n λ, ahol
d = az atomsíkok közti rácssíkok távolsága (Ǻ)
θ = a rácssíkok és a röntgen nyaláb által bezárt szög,
n = természetes szám (1, 2, 3 …),
λ = a diffraktálandó röntgennyaláb hullámhossza (Ǻ)
Alapfeltétel: λ ~ d
A három legerősebb csúcs szögértékeiből, a Bragg-egyenlet alapján számított rácssíktávolságok (1,6085 Ǻ, 2,0880 Ǻ, 2,5683 Ǻ), az adatbázisban (Powder Diffraction Files), az aluminium-oxid értékeit (1,60 Ǻ, 2,09 Ǻ, 2,55 Ǻ) közelítették meg.
|
2θ
|
d (Ǻ)
|
|
25,8
|
3,4707
|
|
35
|
2,5683
|
|
37,9
|
2,3928
|
|
43,5
|
2,0880
|
|
52,5
|
1,7471
|
|
57,5
|
1,6085
|
|
59,9
|
1,5503
|
|
61,5
|
1,5197
|
A csúcsok helyei és a hozzájuk tartozó, Bragg-egyenlet alapján számított atomsíkok közti rácssíktávolságok („ujjnyomok”) – 2. táblázat
Az XRD módszerrel előállított diffraktogram, az atomsíkok közti rácssíktávolságok („ujjnyomok”) alapján végzett számítás alapján megállapítható, hogy az ismeretlen, nagyteljesítményű ballisztikai kerámiaanyaga: alumínium oxid (Al2O3).
Összefoglalás
- A nagyteljesítményű ballisztikai kerámiák harcászati műszaki követelményeinek (HMK) meghatározásához, a megfelelőségük igazolásához tanácsos az alábbi fizikai és kémiai tulajdonságok, anyagjellemzők ismerete is:
- a típus XRD alapján,
- a fázisösszetétel XRD alapján
- a keménység (Vikers)
- a szövetszerkezet
- Időszerű foglalkozni a nagyteljesítményű ballisztikai kerámiák harcászati műszaki követelményeivel (HMK), mivel a kézifegyverek terén minőségi ugrás, átrendeződés várható.
Eur. Ing. Frank György címzetes docens, SzVMSzK mérnök szakértő (B5, B6), Személy-, Vagyonvédelmi és Magánnyomozói Szakmai Kamara Szakmai Kollégium elnöke
Irodalomjegyzék
- Eur. Ing. Frank György: A lövedékálló mellény használhatósága, a degradáció lehetséges okai. V. International Symposium on Defence Technology. Apr 2008. ZMNE Budapest
- Eur. Ing. Frank György: Ballisztikai védőanyagok és laboratóriumi méréseik, „Korszerű ballisztikai anyagok” című nemzetközi konferencia. 2008. november 18. Stefánia Palota. Budapest
- Eur. Ing. Frank György 2008. évben elhangzott előadásai a Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetemen és a Rendőrtiszti Főiskolán
- Eur. Ing. Frank György: Lövedékálló védőmellény alapanyagai és a degradáció veszélye. A ballisztikai kerámia laboratóriumi vizsgálata, Bolyai Szemle 2009. 3. szám, Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem Bolyai János Hadmérnöki Kar. Budapest
- Eur. Ing. Frank György: Lövedékálló védőmellényekben alkalmazható ballisztikai kerámia megfelelőségének vizsgálata röntgendiffrakciós (XRD) módszerrel, Bolyai Szemle 2011. 1. szám, Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem Bolyai János Hadmérnöki Kar. Budapest
- Dr. Földi Ferenc mérnök ezredes: Az egyéni lövészfegyverek fejlődése a XX. században és az ezredforduló után, www.zmne.hu/tanszékek/vegyi/docs/fiatkut (2012. 12.)
- Prof. Dr. Ungvár Gyula nyá. mk. altábornagy: A fegyverek hatékonyságát meghatározó és befolyásoló konstrukciós, emberi és egyéb külső tényezők, Bolyai Szemle 2010. 1. szám, Budapest
Kapcsolódó írásaink
