隨著武器威力的不斷增大，各種防護裝置也在日新月異地發(fā)展。現(xiàn)在，戰(zhàn)場上幾乎所有能“動”地目標，無論是士兵還是運輸、戰(zhàn)斗工具，都不得不穿上各種能夠抵御攻擊的裝(護)甲來掩護自己。裝甲材料從最初的鋼材逐步發(fā)展到鋁合金、復合材料、陶瓷等高科技材料。那么，到底這些新材料有何等神通，能夠抵御槍／炮彈的攻擊呢?

分解能量還是吸收能量

在介紹裝甲材料的性能之前，先來了解一下裝甲材料的防護原理。裝甲材料一般被分為兩種類型：分解能量型和吸收能量型。分解能量型材料通常強度較高，如高硬度鋼和陶瓷。在多層裝甲結構中應用分解能量型材料的目的是使侵徹彈丸破碎或快速分解其能量。換句話說，其可使動能彈在撞擊裝甲后形成碎片，并且碎片的運動方向發(fā)生改變，偏離裝甲。吸收能量型材料則可以吸收彈丸動能，并將它轉變?yōu)榱硪环N形式的能量，如熱能。上述分類是從理論上劃分的，實際上大多數(shù)裝甲系統(tǒng)都被設計成既能分解又能吸收彈丸能量，材料的選擇則取決于設計師期望達到的防護程度。

鋼 材

鋼的性能優(yōu)異，經過適當?shù)恼{質和熱處理后，可以具有分解或吸收能量的性能。從第二次世界大戰(zhàn)開始，鋼通常以機械軋制均質裝甲(RHA)的形式應用于軍用車輛。軋制的裝甲通常經過二次熱處理(820℃～860℃)，并在油或水中淬火以提高硬度，然后再經過回火處理(保持460℃～650℃加熱數(shù)小時)以增加韌性，最后得到的產品才能稱為均質裝甲。選擇不同的回火溫度可以獲得不同的機械性能和防護性能，一般較低的回火溫度用于處理較薄、硬度較高的裝甲，較高的回火溫度用于處理較厚、硬度較低的裝甲。

采用不同的處理方法可以使同一塊裝甲的不同層面具備不同的性能。目前通常采用表面淬火法，使韌性較好的裝甲襯層可以抑制裝甲的裂紋擴展，硬度較高的防護層可以使侵徹彈丸碎裂分解。過去采用的方法有火焰淬火處理。第二次世界大戰(zhàn)期間，德國“虎王”坦克的裝甲就采用這種工藝。這種工藝是將裝甲表面加熱到很高的溫度，然后快速冷卻(淬火)形成高硬度、脆性大的表層，離表層越遠的層面硬度越小，韌性越高。

使一塊裝甲具有兩種不同硬度的有效方法則是將兩塊不同的裝甲軋制連接成一塊。經過這種技術處理的裝甲稱為哈德菲爾德雙重裝甲(HAD)，在第二次世界大戰(zhàn)前就已采用，這種技術不斷發(fā)展，現(xiàn)已演進為雙硬度裝甲(DHA)。雙硬度裝甲技術在美國仍是當前裝甲板的主要生產技術之一，生產時將兩塊鎳合金鋼板輥壓接合在一起，經過熱處理后，軋制裝甲一面含碳量高、硬度大，布氏硬度值達到580～710HB，而另一面硬度較低，布氏硬度值為450～530HB，能保持較好的韌性。

雙硬度裝甲在防護穿甲彈時的性能遠好于高硬度裝甲。不過，盡管雙硬度裝甲具有明顯的優(yōu)勢，但因其生產工藝復雜，成本高，并沒有受到太多青睞。

高硬度裝甲是對布氏硬度值超過430HB的均質鋼裝甲的通稱，其生產過程類似于軋制均質裝甲，只是回火溫度較低。較薄的高硬度裝甲可用于防御鉛／銻彈頭，3mm厚的可以防御手槍彈，8mm厚的可以防御高速步槍彈，如初速為920m／s的5．56×45mm SS109彈。為了防御鋼心穿甲彈，則厚度須達到12～13mm。瑞士莫瓦格公司的皮蘭哈輪式裝甲車族就采用了高硬度鋼裝甲，可以防御7.62mm步槍彈。其他安裝高硬度裝甲的車輛包括凱迪拉克·蓋奇公司生產的“黃貂魚”輕型坦克和LAV 300輪式裝甲車族。

最近幾年，常見一些輕質的附加式裝甲系統(tǒng)與多孔高硬度鋼裝甲板組合在一起應用。多孔裝甲的優(yōu)點是質量輕，同樣厚度時，它比均質裝甲要輕得多。裝甲板上鉆孔使侵徹彈丸產生不對稱負載，從而導致彈心在侵徹裝甲板時產生彎曲負載，造成彈心斷裂或至少造成侵徹過程中的不穩(wěn)定。多孔裝甲系統(tǒng)主要用于裝甲人員輸送車和步兵戰(zhàn)車的頂裝甲，如拉斐爾公司生產的TOGA附加被動裝甲，1980年代以色列入侵黎巴嫩時已將其應用于以軍的M113裝甲車上。多孔裝甲在防御采用低疲勞拉伸率(<3％)彈心的穿甲彈時非常有效，如B32 14.5mm、APM2 7.62mm穿甲彈等。

鋁合金

目前應用較多的是7039鋁—鋅—鎂合金，其在防御穿甲彈方面比過去的5083鋁合金更有效。7039鋁合金的強度比5083鋁合金高，極限抗拉強度(UTS)達到420MPa，而5083鋁合金的僅為280MPa。與軋制均質鋼裝甲相比，7039鋁合金防御穿甲彈的性能更出色，尤其是在7.62mm和14.5mm穿甲彈垂直射入時，而且鋁合金裝甲在防御14.5mm穿甲彈方面的優(yōu)勢要比防御7.62mm穿甲彈時更明顯。

盡管鋁合金在裝甲戰(zhàn)車上得到廣泛應用，但它還有很多缺點，最突出的就是：鋁合金在受到攻擊而產生抗拉應力時，常發(fā)生應力腐蝕斷裂，在加工、組裝或焊接過程中產生的殘余應力均有可能引起鋁合金疲勞。

另外，鋁合金的抗裂強度比鋼低，容易碎裂，而且熔點也比鋼低，溫度升高時很容易變軟，變成碎粒后很有可能會燃燒。

鈦合金

鈦合金性能毋庸置疑，但高成本大大限制了它的使用——鈦合金裝甲的成本是具備同樣防護性能鋼裝甲的10-20倍。

雖然價格上處于劣勢，但鈦合金的強度可以與軋制均質鋼裝甲媲美，但密度只是鋼的60％，因此，遭受同樣的打擊，相同重量的鈦合金的防護效能比軋制均質鋼裝甲高30％-40％。

但是，鈦合金也有其自身缺陷，即在一定的應力條件下，如彈丸的一小部分動能作用在裝甲板上形成剪切應力時，鈦合金比鋼更容易產生絕熱剪切(絕熱剪切現(xiàn)象自1940年代提出，是在沖擊載荷作用下金屬材料中經常出現(xiàn)的一種重要破壞模式)而斷裂。不過當鈦合金受到撞擊或小、中、大口徑穿甲彈打擊時還不致發(fā)生剪切破壞。

合成材料

除了鋼、鋁合金、鈦合金，合成材料的防御性能也在不斷地被挖掘提高。合成材料一般由粘合的增強纖維基質薄板構成，典型的纖維材料包括高強度玻璃纖維(s-glass)、無堿玻璃纖維(E-glass)、凱夫拉、碳纖維、硼纖維和石墨纖維等。需要特別強調的是，合成材料本身并不足以抵御穿甲彈的打擊，需要與陶瓷或高硬度鋼板組合使用才能發(fā)揮效能。

和具備相同防護級別的金屬裝甲相比，合成材料裝甲的強度不相上下，但重量能減輕10％～15％，而且合成材料是熱絕緣體，有助于減少車輛發(fā)動機和排氣筒的熱輻射。如果生產成本允許，還可以用高強度玻璃纖維或碳纖維替代較便宜、強度較低的無堿玻璃纖維，重量還會進一步降低。如果采用三維編織技術，還可以進一步降低合成材料的重量，增強韌性和吸收能量的能力。

合成材料(如玻璃纖維增強塑料)已經用于一些試驗車輛，如英國的先進合成裝甲車輛計劃(ACAVP)以及美國的相關研究計劃。目前在軍用車輛上成功應用的一個例子是CAMAC公司的CAV-100裝甲車。這種車輛的裝甲采用高強度玻璃纖維和酚醛樹脂制造，通過壓鑄模法粘接在一起。CAV-100裝甲車是對“虎式”越野車的改進，防護級別達到歐洲CEN標準中的B6級水平。

合成材料還是制作人體護甲的絕佳材料，其最突出的優(yōu)點是在抵御軟尖彈打擊的同時能夠保持韌性、不破裂。說到人體護甲，在我國的武俠文化中可謂風靡已久，比如《鹿鼎記》中韋小寶穿的“金絲軟甲”就是一件不折不扣的寶物，可以“刀槍不入”。無論小說中的護甲是否真有其物，但現(xiàn)實生活中各國軍隊對人體護甲的追求則是矢志不渝。最早的彈性人體護甲采用蠶絲纖維制造，因為蠶絲的抗拉強度較好，是制造人體護甲的理想材料。1914年，奧匈帝國大公費迪南德被刺殺時就穿著這種蠶絲背心，不幸的是，他被射中脖子，防彈背心就無能為力了。在第二次世界大戰(zhàn)中，美國空軍轟炸機機組人員裝備了插入聚酯玻璃纖維防護板的防彈背心，這些具備較好剛性的防護板能夠防御高射炮彈破片。到了現(xiàn)代，防彈背心通常由凱夫拉或尼龍織物制造，為了防御高速步槍彈的打擊，背心中還嵌入陶瓷防彈板，以防御手槍彈、步槍彈，保護心臟和重要器官。

陶 瓷

陶瓷在彈道防護方面可以發(fā)揮重要作用。1960年代，加利福尼亞大學的威爾金斯教授驗證了陶瓷的特性，指出其高硬度和低密度特性將使陶瓷成為制造裝甲系統(tǒng)的理想材料。事實上，人類從第一次世界大戰(zhàn)開始就認識到陶瓷在裝甲防護方面的重要性，當時在金屬表面涂了一層較薄的硬質搪瓷層以增強金屬的防護性能。然而由于技術問題，這項研究直到i962年第一種硬質表層合成裝甲問世才得以繼續(xù)進行。從那以后，人們開始進行大量的研究以驗證陶瓷裝甲的最佳性能、結構和用途。

陶瓷由細小的粉末在一定的溫度和壓力條件下燒結而成，在燒結過程中往往加入少量其他元素，最后的產物是一個多晶材料，結構非常牢固。所有的陶瓷材料都具有較高的強度，如裝甲陶瓷的維氏硬度值為1500～3500HV。用于制造裝甲的陶瓷材料一般密度都較小，比鋼的一半還要小，如碳化硼陶瓷的密度僅為2.5g／cm²(大約是鋼密度的1／3)，同樣的防護面積，重量就可減輕不少。

與陶瓷防彈背心一樣，陶瓷裝甲板常與合成材料襯里組合使用，以達到令人滿意的防護級別。陶瓷是易碎材料，其斷裂韌度值較低，所以只能與其他裝甲材料組合使用，并且不能承受任何疲勞或結構負荷(不像鋼、鋁合金、鈦合金和合成材料)。易碎也意味著陶瓷不能抗多重打擊，因此，它通常只是裝甲系統(tǒng)中的一部分，常被包在夾層中使用。當然，陶瓷的易碎性也不全是缺點，其受到撞擊時碎裂意味著彈丸能量在更大的面積上傳遞消耗，因此，彈丸擊穿下一個防護層將會非常困難。事實表明，較厚的陶瓷裝甲板在對抗成型裝藥金屬射流時非常有效。

作為最硬、密度最小的陶瓷材料之一，碳化硼在1960年代就被用于制造防彈背心。但碳化硼的價格非常昂貴，影響其應用的廣泛性，而且，碳化硼在防御高速鎢心穿甲彈時表現(xiàn)不佳。為了增強陶瓷的抗多重打擊能力，人們設計出了合金陶瓷裝甲，將陶瓷微粒粘合在金屬基質中。但這種方法是以損失金屬材料的強度為代價的，因此，其防御穿甲彈的能力也大打折扣。其他增強陶瓷裝甲性能的方法正在試驗之中，包括改良陶瓷裝甲結構，為的是采用單一材料結構以最大限度利用陶瓷(硬度和耐壓強度)和金屬(延展性和韌性)的優(yōu)點。這種材料通常由陶瓷表層和金屬含量較高的燒結層組成，然而，高昂的生產成本掩蓋了其性能上的些許優(yōu)勢。

陶瓷材料仍是當今各國致力研究的裝甲材料，隨著技術的突破、生產成本的降低，相信其將顯示出良好的應用前景。

此外，新型材料與裝甲新概念正在不斷探索之中。追求真正意義上的“刀槍不入”，總歸是人類的一個夢想。

編輯：袁 煒