I. Keramische Verbundwerkstoffe in gepanzerten Schutzsystemen
Im Bereich der Waffen und Ausrüstung haben sich Keramikverbundwerkstoffe aufgrund ihrer einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften zu einem der Kernmaterialien für moderne Panzerschutzsysteme entwickelt. Ihre hohe Härte, ihr geringes Gewicht und ihre ausgezeichnete Schlagfestigkeit haben ihnen eine wichtige Rolle beim Schutz von Land-, See- und Luftkampfplattformen verschafft. Auch beim Schutz von gepanzerten Fahrzeugen hat der Einsatz von Keramikverbundwerkstoffen die Überlebensfähigkeit von Kampffahrzeugen deutlich verbessert. Verglichen mit herkömmlicher Stahlpanzerung weisen Keramikverbundwerkstoffe eine geringere Dichte auf, wodurch das Gewicht der Panzerung erheblich reduziert und die Mobilität des Fahrzeugs verbessert werden kann.
So weist beispielsweise eine Verbundpanzerung aus Aluminiumoxid- oder Siliziumkarbidkeramik eine Härte von über 9 auf der Mohs-Skala auf und kann dem Durchdringen von panzerbrechenden Geschossen und explosiv geformten Geschossen wirksam widerstehen.
Die Korrosionsbeständigkeit keramischer Werkstoffe ermöglicht ihnen einen hervorragenden Einsatz in maritimen Umgebungen mit einer Lebensdauer von über 20 Jahren, was deutlich länger ist als die von herkömmlichen metallischen Schutzmaterialien.
Bei der Konstruktion von Militärflugzeugen werden Keramikmatrix-Verbundwerkstoffe zum Panzerschutz wichtiger Bauteile wie des Rumpfes und der Vorderkanten der Tragflächen eingesetzt.
II. Hochtemperaturbeständige Keramikbauteile in Raketen und Triebwerken
Siliziumnitrid (Si₃N₄)- und Siliziumkarbid (SiC)-Keramiken können auch bei einer hohen Temperatur von 1.600 °C noch eine Biegefestigkeit von über 400 MPa beibehalten. Diese Eigenschaft macht sie zu idealen Werkstoffen für Hochtemperaturkomponenten von Motoren.
Bei Raketentriebwerken wurden Keramikmatrix-Verbundwerkstoffe erfolgreich zur Herstellung von Turbinenrotorschaufeln und Brennkammerauskleidungen eingesetzt.
Die verbesserte Antriebseffizienz von Raketentriebwerken ist direkt auf den Einsatz fortschrittlicher Keramikwerkstoffe zurückzuführen. In einer Reihe von Tests, die zwischen 2021 und 2023 durchgeführt wurden, bestätigte die NASA, dass Düsen aus zirkonverstärktem Aluminiumoxid (ZTA) eine ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit in einer Hochtemperatur-Gasumgebung von 3000 °C aufweisen und eine 5- bis 8-mal längere Lebensdauer als herkömmliche Metalldüsen besitzen.
III. Keramik für kugelsichere Platten und leichte Panzerung
Im Bereich der kugelsicheren Platten hat sich ein technischer Weg etabliert, der von Aluminiumoxid, Siliziumkarbid und Siliziumnitrid dominiert wird. Leistungstests belegen die hervorragende Druckfestigkeit, Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit keramischer kugelsicherer Platten, die Beschuss mit Geschossen verschiedener Kaliber wirksam widerstehen. Im Vergleich zu herkömmlichen Metallen bieten keramische kugelsichere Platten einen deutlichen Gewichtsvorteil von 30 bis 50 Prozent, was die Beweglichkeit und Kampfkraft einzelner Soldaten erheblich verbessert.
Leichte Panzerungslösungen haben sich von einfunktionalem Schutz hin zu multifunktionaler Integration entwickelt. Bei aktueller Militärausrüstung konnte durch den Einsatz von Keramikverbundpanzerung das Gesamtgewicht gepanzerter Fahrzeuge bei gleichbleibender Schutzwirkung um 15 bis 20 % reduziert werden.