早期的主戰坦克，其鎢合金高速動能穿甲彈的初速高達1700～1800m/s，能夠在1000m的距離上擊穿800mm的均質裝甲鋼板；而發展到現在的第3代主戰坦克裝備的精密裝藥破甲彈的破甲威力更是可穿透1200～1500mm的均質裝甲鋼板。
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隨著彈丸材料和性能的逐步升級，裝甲材料因此面臨著很大的挑戰。面對威脅力日益提高的「矛」，必須鑄就堅不可摧的「盾」以提高軍事防護性能和安全等級。這一需求推動了複合裝甲的加速研製與廣泛應用，而其中重要的材料之一，就是高性能的防彈陶瓷材料。
裝甲防護的基本原理是消耗射彈能量、使射彈減速並達到無害。絕大部分傳統的工程材料，如金屬材料通過結構發生塑性變形來吸收能量，而陶瓷材料則是通過微破碎過程吸收能量。
裝甲陶瓷的吸能過程大致可分為3個階段。（1）初始撞擊階段：彈丸撞擊陶瓷表面，使彈頭變鈍，在陶瓷表面粉碎形成細小且堅硬的碎塊區的過程中吸收能量；（2）侵蝕階段：變鈍的彈丸繼續侵蝕碎塊區，形成連續的陶瓷碎片層；（3）變形、裂縫和斷裂階段：最後陶瓷中產生張應力使陶瓷碎裂，隨後背板變形，剩餘的能量全部由背板材料的變形所吸收。彈丸撞擊陶瓷的過程中，彈丸和陶瓷均受到破壞。
因為陶瓷本身的脆性，其受到彈丸衝擊時發生斷裂而不是塑性變形。在拉伸載荷作用下，斷裂首先發生在非均質處如孔隙和晶界上。因此，為使微觀應力集中降低到最小程度，裝甲陶瓷應當是孔隙率低（達理論密度值的99%）和細晶粒結構的高質量陶瓷。
材料性能及其對防彈性能的影響
據資料報導，防彈陶瓷的力學性能範圍應是：彈性模量E≤280GN/m2、硬度HV≥2000，密度ρ≤3000kg/m3，陶瓷高的彈性模量可使彈頭在撞擊時變形和壓縮，而高硬度保證了彈頭侵徹陶瓷板時彈頭被犁削和粉碎，並吸收其能量。數值仿真表明，陶瓷的剪切模量、彈性極限、拉伸強度、抗壓強度以及抗損傷能力這5個參數中，氧化鋁陶瓷的抗穿甲防護係數對剪切模量最敏感，提高陶瓷剪切模量有望成為提高氧化鋁基防彈陶瓷防護性能的最有效途徑。
由於小塊陶瓷拼接的面板接縫多成為防彈的薄弱處，而大尺寸的單塊陶瓷板中彈後的破損面積大，降低了複合板的剛度，影響抗多次打擊的能力。研究表明，為了發揮陶瓷複合靶板防彈性能，陶瓷塊的最小尺寸應該大於中彈後形成完整破碎錐的尺寸。
應用於複合裝甲的防彈陶瓷可以是圓柱形、正方形和正六邊形，其中圓柱形陶瓷的防彈能力最好，但存在較大的空隙；正方形陶瓷塊有較多防彈性能差的直通縫，影響其防彈性能；正六邊形陶瓷綜合性能較好，但要求陶瓷塊的形狀尺寸要精確。
防彈陶瓷在受到彈丸侵徹時，只有在保持其體積完整性和不擴容性的狀態下，才能充分發揮陶瓷高防彈性能所具有的各種耗能機制。研究表明，在良好的約束條件下，陶瓷的抗侵徹性能大大優於沒有約束的陶瓷材料。
用於裝甲防護的陶瓷材料主要包括氧化鋁、碳化硼和碳化矽。
（1）氧化鋁陶瓷作為離子鍵化合物，化學鍵力強，熔點高（2050℃），具有良好的抗氧化性和化學惰性，燒結製品表面光潔、尺寸穩定、價格低廉，故廣泛應用於各類裝甲車輛和軍警防彈服等。但Al2O3較高的密度、偏低的硬度和斷裂韌性，使其防彈性能相對來說較低。
（2）碳化硼是強共價鍵化合物，共價鍵高達93.9%，具有高的熔點，超常的硬度（35~45GPa），僅次於金剛石和立方氮化硼，尤其是近於恆定的高溫硬度以及良好的力學性能，使B4C成為發展潛力很大的高溫耐磨材料之一。B4C的密度在幾種常用裝甲陶瓷中最低，加上彈性模量較高，使其成為軍事裝甲和空間領域材料方面的良好選擇。B4C存在的主要問題是價格昂貴（是氧化鋁的10倍左右）、脆性較大，限制了其作為單相防護裝甲的廣泛應用。
（3）碳化矽共價鍵極強，在高溫下仍具有高強度的鍵合，這種結構特點賦予了碳化矽陶瓷優異的強度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、高熱導率、良好的抗熱震性等性能；同時碳化矽陶瓷價格適中，性價比高，是最有發展潛力的高性能裝甲防護材料之一。
適合於製作裝甲的陶瓷性能
從陶瓷材料製備工藝的特點可以看出，目前工藝發展較為成熟的是反應燒結、無壓燒結和液相燒結，這3種燒結方式的生產成本較低，製備工藝較簡單，實現大批量生產的可能性較高。熱壓燒結和熱等靜壓燒結相對來說會受到產品尺寸的限制，生產成本較高，成熟性較低，超高壓燒結、微波燒結、放電等離子燒結和等離子束熔融法綜合來說成熟性最低，是較為新穎的製備手段，但對於技術和設備的要求較高，需要投入的生產費用高，實現批量化的可行性較低，常用於實驗探索階段。
隨著裝甲系統輕量化、高效化的發展需求，防彈陶瓷的優越性愈加凸顯。從單相陶瓷、多相陶瓷到纖維複合陶瓷，材料的斷裂韌性在逐步提高，抗多發打擊能力不斷得到升級。隨著材料製備技術的發展，更高性能的新材料不斷被開發和研究。納米材料、層狀結構為材料設計者提供了許多新的選擇，用於創造更加奇特的複合材料以最大限度地降低衝擊破壞的擴展。碳納米管顯示出了極高的強度和剛度，無機富勒烯在能量吸收方面潛力巨大。除了材料的發展，設計新型複合裝甲也是研究的另一個熱點。
目前，提高防護裝甲用防彈陶瓷性能的主要途徑有：
SiC纖維/SiC複合陶瓷比純SiC陶瓷的應變量可增大9倍；加入連續碳纖維的Si3N4比純Si3N4的斷裂韌性可提高4倍多。另外，新開發的塑料陶瓷具有比純陶瓷更好的防彈性能，而且還可承受多發彈丸的連續侵徹。
採用特殊的工藝方法，製備陶瓷到金屬連續變化的複合陶瓷材料，可比陶瓷板和金屬板組合的複合裝甲有更好的防彈性能。
為了有效地提高陶瓷的抗裂性，可採用機械化學拋光、表面微氧化、氣相沉積和雷射表面處理等方法來改善陶瓷的表面狀態。另外，用離子注入法在氧化鋁陶瓷表面注入金屬離子可使其表面的硬度提高約50%；可使碳化矽和氮化矽的彎曲強度提高20%～30%。
陶瓷防彈裝甲在國際上因反恐戰爭而成為快速成長的一個產業。不論是人體防護還是車輛裝甲防護，先進陶瓷擁有許多優於常規材料的特點，主要包括質量輕，硬度高，可對微結構進行統一控制，因此可以抵禦更嚴重的威脅。
陶瓷防彈背心
主要的防彈陶瓷材料如碳化硼(B4C)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al2O3)等高硬度陶瓷材料中，碳化矽陶瓷因硬度高、防彈效果好且製造成本遠低於防彈性能更好的碳化硼陶瓷，近幾年成為國際防彈陶瓷的主流產品，包括人體防彈背心、直升機腹部防彈層、坦克裝甲車防彈層等。例如美國賽瑞丹公司(Ceradyne)每年給美國軍方提供的防彈陶瓷裝甲達到10億美元以上。
國際上知名公司生產的SiC防彈陶瓷材料的性能
參考來源：
謝志鵬等：國際先進結構陶瓷研發及產業化應用發展狀況
劉勝等：陶瓷複合裝甲的結構設計研究
吳燕平等：防彈裝甲中的陶瓷材料
任彥：防彈陶瓷在複合裝甲中的應用
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新興市場和國產替代帶來了國內先進陶瓷市場的高速拓展，最具潛力的新型陶瓷市場在哪裡？哪些領域即將迎來國產替代的爆發期？行業人士都對技術和市場保持著高度的關注。