CN104132589A - 一种被动式抗弹陶瓷单元 - Google Patents

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陈照峰
刘伟兰
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Abstract

本发明公开一种被动式陶瓷抗弹单元，其特征在于外部结构由空心柱氧化铝陶瓷组成，内部结构由碳化硼陶瓷芯柱填充，内外部结构之间为粘结剂。外部结构的氧化铝陶瓷采用一端面凸起的空心柱形状，外表面柱形直径为12～24mm，柱体非凸起部分高度为15～28mm，凸起弧面部分高度为3～6mm，空心陶瓷柱厚度为3～6mm。外部结构的氧化铝陶瓷添加增强相，加入的第二相是陶瓷颗粒、陶瓷晶须碳化硅、氧化锆。内部结构的碳化硼陶瓷芯柱完全填充于空心柱内部空间，外形结构与氧化铝陶瓷柱内表面结构一致。粘结剂厚度为1～30um。此被动式陶瓷抗弹单元密度低并且韧性得到改善，可作为7.62mm及其以上中小型口径穿甲***的防护陶瓷单元。

Description

一种被动式抗弹陶瓷单元
技术领域
本发明专利涉及一种被动式陶瓷抗弹单元，尤其是涉及一种组合式的抗弹单元，可应用于装甲车辆、舰艇和直升机的防护。 
背景资料 
从装甲材料的历史发展来看，从传统的金属材料如钢、铝，到现在先进的陶瓷材料、复合材料，装甲材料一直向着轻量高效的方向发展。而随后出现的防弹陶瓷、复合防弹材料，以其较轻的质量以及优异的性能价格比，逐渐在大众领域取代了金属装甲。在众多的防弹陶瓷材料中，应用最为广泛的是Al2O3和B4C陶瓷体系。为了提高Al2O3陶瓷的抗弹能力，人们除了从晶体界面、离子半径、化学键等考虑外，主要考虑加入第二相，即在Al2O3陶瓷中加入补强增硬相。碳化硼陶瓷的硬度仅次于金刚石，努氏硬度达2900以上，且其密度仅为2.5g/cm3，特别适合军用飞机作防弹面板材料。因此，目前急需一种成本低、密度小、比强度高的装甲陶瓷，尤其在追求轻质高强的装甲方面具有重要的意义。 
申请号为201210050561.3的专利公开了一种低密度、高强度复相陶瓷材料及其制备方法，主要以SiC、Si粉、Al2O3、苏州土以及SiO2为原料，与添加剂在流动的氮气条件下，1400～1750℃高温烧结制备。得到的陶瓷材料的体积密度约为Al2O3陶瓷材料的75％，但其比强度较Al2O3陶瓷材料提高了约40％，材料应用范围广阔，尤其适合于装甲防护领域。虽然降低了陶瓷密度提高了比强度，但是该材料的制备条件和烧结工艺复杂，不适于大范围推广。 
发明内容
为解决上述问题，本发明公开一种被动式陶瓷抗弹单元，其特征在于外部结构由空心柱氧化铝陶瓷组成，内部结构由碳化硼陶瓷芯柱填充，内外部结构之间为粘结剂。外部结构的氧化铝陶瓷10采用一端面凸起的空心柱形状，外表面柱形直径为12～24mm，柱体非凸起部分高度为15～28mm，凸起弧面部分高度为3～6mm，空心陶瓷柱厚度为3～6mm。外部结构的氧化铝陶瓷添加增强相，加入的第二相是陶瓷颗粒、陶瓷晶须碳化硅、氧化锆。内部结构的碳化硼陶瓷芯柱30完全填充于空心柱内部空间，外形结构与氧化铝陶瓷柱内表面结构一致。粘结剂厚度为1～30um。 
本发明旨在通过由外部刚玉陶瓷和内部碳化硼陶瓷组成的抗弹陶瓷单元，降低原氧化铝 陶瓷柱的密度，同时碳化硼陶瓷防弹性能优于氧化铝，从而提高陶瓷单元的抗弹性能。并且，在氧化铝陶瓷和碳化硼陶瓷中添加第二相成分，可大大改善体系的韧性。虽然降低了体系的压缩强度，但是综合效果是使体系的抗弹能力提高了。可作为7.62mm及其以上中小型口径穿甲***的防护陶瓷单元。 
本发明优点在于：(1)弧面凸起陶瓷柱易于迎弹和使子弹偏航；(2)空心氧化铝陶瓷柱和碳化硼陶瓷芯柱的组合降低体系的密度和重量；(3)添加第二相增强相大大概述体系的韧性。 
附图说明
图1被动式陶瓷抗弹单元示意图 
图中10为空心柱氧化铝陶瓷，20为粘结剂，30为碳化硼陶瓷柱芯柱。 
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。 
实施例1 
外部结构的氧化铝陶瓷柱直径为15mm，柱体非凸起部分的高度为18mm，凸起弧面部分高度为4mm，空心柱厚度为4mm。氧化铝陶瓷结构添加碳化硅晶须增强。内部结构的碳化硼芯柱完全填充于空心柱内部空间，外形结构与氧化铝陶瓷柱内表面结构一致。内外部结构相交处采用环氧树脂AB胶粘结，完成抗弹陶瓷单元的制备。然后将抗弹陶瓷柱进行有序排列，并用硅橡胶粘结各柱体，最终形成整板为正方形的平板，长宽均为150mm。 
实施例2 
外部结构的氧化铝陶瓷柱直径为18mm，柱体非凸起部分的高度为20mm，凸起弧面部分高度为5mm，空心柱厚度为6mm。氧化铝陶瓷结构添加氧化锆颗粒增强。内部结构的碳化硼芯柱完全填充于空心柱内部空间，外形结构与氧化铝陶瓷柱内表面结构一致。内外部结构相交处采用酚醛树脂粘结，完成抗弹陶瓷单元的制备。然后将抗弹陶瓷柱进行有序排列，并用硅橡胶粘结各柱体，最终形成整板为正方形的平板，长宽均为150mm。 
实施例3 
外部结构的氧化铝陶瓷柱直径为22mm，柱体非凸起部分的高度为24mm，凸起弧面部分高度为6mm，空心柱厚度为6mm。氧化铝陶瓷结构添加碳化硅颗粒增强。内部结构的碳化硼芯柱完全填充于空心柱内部空间，外形结构与氧化铝陶瓷柱内表面结构一致。内外部结 构相交处采用硅胶粘结，完成抗弹陶瓷单元的制备。然后将抗弹陶瓷柱进行有序排列，并用硅橡胶粘结各柱体，最终形成整板为正方形的平板，长宽均为150mm。 
上述仅为本发明的几个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。 

Claims (6)

1.一种被动式抗弹陶瓷单元，其特征在于外部结构由空心柱氧化铝陶瓷组成，内部结构由碳化硼陶瓷芯柱填充，内外部结构之间为粘结剂。
2.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于所述的外部结构的陶瓷柱采用一端面凸起的空心柱形状，外表面柱形直径为12～24mm，柱体非凸起部分高度为15～28mm，凸起弧面部分高度为3～6mm。
3.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于所述的空心陶瓷柱厚度为3～6mm。
4.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于所述的外部结构的氧化铝陶瓷添加增强相，加入的第二相是陶瓷颗粒、陶瓷晶须碳化硅、氧化锆。
5.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于所述的内部结构的碳化硼陶瓷芯柱完全填充于空心柱内部空间，外形结构与氧化铝陶瓷柱内表面结构一致。
6.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于所述的粘结剂厚度为1～30um。
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