Biomorphe SiSiC-Keramiken für den Einsatz im ballistischen Schutz

Abstract

Leichtbaupanzerungen basierend auf keramischen Werkstoffen bieten eine gute Schutzwirkung bei Beschuss mit Hartkernmunition bei deutlich reduziertem Flächengewicht gegenüber Panzerungen aus Stahl oder Aluminium. Erste Screening-Tests mit biomorphen SiSiC-Keramiken auf der Basis von kommerziellen MDF-Platten (mitteldichte Faserplatten) zeigten eine sehr gute Schutzwirkung bei Einmalbeschuss mit einer Stahlhartkernmunition des Typs 7,62 x 51 mm AP. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit herkömmlichen keramischen Schutzsystemen. Untersuchungen am DLR zeigten, dass sich mittels spezieller Presstechnik und anschließendem Hochtemperatur-Prozess, bestehend aus Pyrolyse (bis 1650 °C, Inertgas) und Silicierung (1650 °C, Vakuum), neuartige, biomorphe SiSiC-Keramiken herstellen lassen, die im Vergleich zu biomorphen Keramiken auf MDF-Basis ein deutlich homogeneres Gefüge und einen auf 85 Vol.-% gesteigerten SiC-Anteil aufweisen (MDF basierte Keramiken: 65 Vol.-%). Das wiederum spiegelt sich vor allem in den verbesserten Werkstoffeigenschaften wieder. Die Dichte der Keramik erhöhte sich von ca. 2,8 g/cm³ bei MDF-basierten SiSiC-Keramiken auf ca. 3,1 g/cm³ und die Biegefestigkeit von 232 MPa auf 403 MPa (nach ASTM C113). In diesem Beitrag werden Untersuchungen zur Schutzwirkung dieser neuartigen biomorphen SiSiC-Keramiken bei Einmalbeschuss mit Stahlhartkernmunition präsentiert und mit Panzerungen aus Metall und Stahl, C/C-SiC und SiSiC-Keramiken basierend auf MDF verglichen.