Application des matériaux céramiques dans les armes et les équipements
I. Composites céramiques dans les systèmes de protection blindés
Dans le domaine des armes et des équipements, les composites céramiques sont devenus l'un des matériaux phares des systèmes de protection blindés modernes grâce à leurs propriétés physiques et chimiques uniques. Leur grande dureté, leur légèreté et leur excellente résistance aux chocs leur ont permis d'occuper une place importante dans la conception des systèmes de protection des plateformes de combat terrestres, maritimes et aériennes. Concernant la protection des véhicules blindés, l'utilisation de composites céramiques a considérablement amélioré leur capacité de survie. Comparés aux blindages traditionnels en acier, les composites céramiques présentent une densité plus faible, ce qui permet de réduire considérablement le poids du blindage et d'améliorer la mobilité du véhicule.
Par exemple, un blindage composite utilisant des céramiques à base d'alumine ou de carbure de silicium présente une dureté supérieure à 9 sur l'échelle de Mohs et peut résister efficacement à la pénétration de projectiles perforants et de projectiles formés de manière explosive.
La résistance à la corrosion des matériaux céramiques leur permet d'offrir d'excellentes performances dans les environnements marins, avec une durée de vie de plus de 20 ans, bien supérieure à celle des matériaux de protection métalliques traditionnels.
Dans la conception des avions militaires, les composites à matrice céramique sont utilisés pour la protection blindée des composants clés tels que le fuselage et les bords d'attaque des ailes.
II. Composants céramiques résistants aux hautes températures dans les missiles et les moteurs-fusées
Les céramiques en nitrure de silicium (Si₃N₄) et en carbure de silicium (SiC) peuvent toujours conserver une résistance à la flexion de plus de 400 MPa dans un environnement à haute température de 1 600 °C, une propriété qui en fait des choix idéaux pour les composants à haute température des moteurs.
Dans les applications de moteurs de missiles, les composites à matrice céramique ont été utilisés avec succès pour fabriquer des aubes de rotor de turbine et des chemises de chambre de combustion.
L'amélioration du rendement propulsif des moteurs-fusées bénéficie directement de l'application de matériaux céramiques avancés. Lors d'une série de tests menés entre 2021 et 2023, la NASA a confirmé que les tuyères en céramique d'alumine renforcée à la zircone (ZTA) présentaient une excellente résistance aux chocs thermiques dans un environnement gazeux à haute température (3 000 °C), avec une durée de vie 5 à 8 fois supérieure à celle des tuyères métalliques traditionnelles.
III. Céramiques pour plaques pare-balles et blindages légers
Dans le domaine des plaques pare-balles, une voie technique dominée par l'alumine, le carbure de silicium et le nitrure de silicium a été développée. D'après les données des tests de performance, les plaques pare-balles en céramique affichent d'excellentes performances en termes de résistance à la compression, à la traction et aux chocs, et résistent efficacement aux impacts de balles de différents calibres. Comparées aux matériaux métalliques traditionnels, les plaques pare-balles en céramique présentent un avantage significatif en termes de légèreté, avec une réduction de poids de 30 % à 50 %, ce qui améliore considérablement la mobilité et la capacité de combat des soldats.
Les solutions de blindage léger ont évolué, passant d'une protection monofonctionnelle à une intégration multifonctionnelle. Dans les équipements militaires actuels, afin d'assurer une protection optimale, le blindage composite céramique a permis de réduire le poids total des véhicules blindés de 15 à 20 %.