碳化硼(Boron Carbide)別名黑鑽石(堅硬黑色有光澤晶體),分子式B4C,摩爾硬度為9.3,相對密度2.508~2.512。熔點2350℃。沸點3500℃,強共價鍵化合物(共價鍵高達93.9%),是已知的三種堅硬材料之一(其他兩種為金剛石、立方相氮化硼),是現代輕量化防彈材料應用領域的佳選抗彈陶瓷材料。
碳化硼是具有較高的熔點,超常的硬度(在幾種常用裝甲陶瓷中,密度很低,硬度很高,加上彈性模量較高,使其成為軍事裝甲和空間領域材料方向的良好選擇,因此其廣泛應用於對品質要求極其嚴格的場合)。
碳化硼是一種具有的高硬度、低密度特性的陶瓷材料。碳化硼防彈陶瓷板是通過熱壓燒結工藝製成,該產品具有抗彈性能好、重量輕等顯著優勢和特點。
在目前已有的各種防彈陶瓷中,碳化硼(B4C)陶瓷具有很輕的比重,很高的硬度和彈性模量,是除金剛石、立方相氮化硼外的堅硬材料,是現代輕質防彈材料應用領域的優選抗彈陶瓷材料,減重程度大,但由於其加工工藝要求極高,所以成本也居高不下。
碳化硼陶瓷材料高硬度的特點使得其能夠鈍化並及時破碎彈頭,並通過自身破碎的過程吸收高速彈頭的能量。
隨著裝甲系統輕量化、高效化的發展需求,碳化硼防彈陶瓷的優越性愈加凸顯。
在彈頭較大衝擊力作用下,碳化硼陶瓷材料主要通過微破碎過程吸收能量,其主要過程大致分為初始撞擊階段、侵蝕階段和變形斷裂階段三個階段。碳化硼陶瓷表層能使得彈頭鈍化,表面粉碎為細小而堅硬的顆粒,當變鈍的彈丸繼續深入,使得碳化硼陶瓷形成碎片層,材料內部的拉應力使得陶瓷碎裂,剩餘的能量由背板吸收。陶瓷吸收能量的能力與陶瓷的硬度、彈性模量有關,一般用彈道品質因素來綜合衡量陶瓷的抗彈性能: 陶瓷的彈性模量、硬度越大,密度越小,陶瓷對於動能吸收能力越強,即防彈性能越好。