CN112729014B - 一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法 - Google Patents

Abstract

一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，制备方法，包括以下步骤：步骤1)：制备；步骤2)：安装；步骤3)：焊接；步骤4)：压制；将所述防弹陶瓷板D与相应的防弹背板胶黏在一起后，装袋抽至真空，再高温压制成型，形成防弹陶瓷复合装甲。本发明能够实现防弹复合装甲在不同使用环境下抗多发弹密集打击的目标，与现有的人体防护插板或复合装甲的生产方法完全兼容，并能实现系列化、模块化、标准化、轻量化生产，解决陶瓷复合装甲在不同使用环境下抗多发弹的难题。

Description

一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料领域的技术，具体是一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法。

背景技术

氧化铝、碳化硅、碳化硼作为防弹陶瓷，已经广泛应用于各种防弹插板和复合装甲中。由于陶瓷材料固有的脆性和较低的断裂韧性，以陶瓷为核心组元的各类防护材料通常都难以实现抵御密集打击的防弹效果。

为了提高抗多发弹的性能，以往采用的常规方法是将小件陶瓷板拼砌后通过胶黏在纤维背板的方法形成一个整板防护材料，但是，这种以小件陶瓷拼砌而成的整板防护材料并不具有大板陶瓷复合而成的防护材料的刚度，在使用温度变化较大的环境中，无法保证陶瓷与背板材料的紧密结合，从而丧失防弹性能，抗多发弹的性能也就无从谈起。因此，尽管面临抗多发弹的技术难题，市场所需的防弹插板普遍要求陶瓷是一个刚性的整板。

申请号为CN200510086629.3的中国发明专利公开了一种钢蜂窝陶瓷夹心复合防弹装甲的制备方法，该方法采用防弹钢板制备蜂窝，填充防弹陶瓷芯片，并与金属背板和面板钎焊形成复合防弹装甲。这种复合防弹装甲实质上相当于将陶瓷芯板包覆在防弹钢板里面，无法满足轻量化防护甲板的面密度限制；由于烧结陶瓷的尺寸变化，需要对陶瓷进行额外的加工；也难以适应不同外形尺寸、不同防护等级下的柔性制备要求，不便于大规模产业化生产，难以得到实际应用和推广。

发明内容

本发明的技术目的是克服现有技术的不足之处，提供一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，解决了现有技术中存在的问题，能够实现防弹复合装甲在不同使用环境下抗多发弹密集打击的目标，与现有的人体防护插板或复合装甲的生产方法完全兼容，并能实现系列化、模块化、标准化、轻量化生产，解决陶瓷复合装甲在不同使用环境下抗多发弹的难题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：制备；制备防弹陶瓷A；制备与所述防弹陶瓷A几何尺寸相配合的Al-Si/Al-Li双金属套筒B；

步骤2)：安装；加热所述Al-Si/Al-Li双金属套B，然后将所述防弹陶瓷 A放入被加热后的所述Al-Si/Al-Li双金属套筒B的内腔中，在冷却后所述 Al-Si/Al-Li双金属套B和所述防弹陶瓷A形成过盈配合，形成抗弹单元C；

步骤3)：焊接；在钢模具中将步骤2中得到的所述抗弹单元C拼砌成所需的防弹陶瓷板，装入真空炉中，控制加热温度仅使所述Al-Si/Al-Li双金属套 B外层部分熔化，然后将相邻的抗弹组元C焊接在一起，冷却后形成一个完整的防弹陶瓷板D；

步骤4)：压制；将所述防弹陶瓷板D与相应的防弹背板E胶黏在一起后，装袋抽至真空，再高温压制成型，形成防弹陶瓷复合装甲。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤1)中所述防弹陶瓷A的材质为氧化铝、碳化硅、碳化硼，或以其为基的复相陶瓷。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤1)中所述Al-Si/Al-Li双金属套筒B包括外侧的Al-Si合金套和内侧的Al-Li合金套，其中，所述Al- Si合金套中Si的质量百分比为11～13％，其余为Al，厚度为0.2～0.5mm；所述的Al-Li合金套中Li的质量百分比为0.5～1.5％，其余为Al，厚度为 0.5～1.0mm。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤2)中所述防弹陶瓷A的加热及过盈配合，当所述防弹陶瓷A外径尺寸或对边距离≤50mm时，所述Al- Si/Al-Li双金属套B内孔和所述防弹陶瓷A过盈量为0.01～0.02mm；当防弹陶瓷A外径尺寸或对边距离＞50mm时，所述Al-Si/Al-Li双金属套B内孔和所述防弹陶瓷A过盈量为0.02～0.03mm。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤3)中所述Al-Si/Al-Li双金属套B的加热温度为578～588℃。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤4)中所述防弹背板所采用的材料是超高分子量聚乙烯、芳纶、碳纤维板，厚度为4～30mm。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤4)中真空袋抽至真空度为 0.1～0.5MPa，所述高温压制成型的条件为温度100～135℃，压力0.5～1.5 MPa。

作为本发明的进一步优选技术方案，重复所述步骤1)、步骤2)以制造不同尺寸、形状的抗弹单元C，然后再进行步骤3)

一种抗多发弹密集打击复合装甲，采用所述制备方法制成。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

采用双金属层铝合金过盈配合约束陶瓷板，提高了陶瓷抑制裂纹扩展的能力，可以充分发挥陶瓷板破碎子弹弹头的作用；

采用单元化、标准化的双金属层与陶瓷板复合成一个抗弹单元，并利用双金属层不同的熔点特性，实现多个抗弹单元的紧密连接成为所需尺寸的整体防弹陶瓷板，并能根据应用场景，满足不同防弹等级和不同防护面积的要求；所用的双金属铝合金密度小、强度高、弹性模量大，从而能够实现防弹复合装甲的系列化、模块化、标准化、轻量化，并能在一定程度实现陶瓷复合装甲的可维修性；

采用单元化的抗弹陶瓷单元，提高了陶瓷板自身抵抗多发弹密集打击的能力；抗弹单元之间的刚性组合，提高了复合装甲在不同使用环境下性能的可靠性和稳定性。

复合装甲的制备条件与现有的人体防护插板或复合装甲的生产方法完全兼容，容易实现工程化生产。

附图说明

图1为本发明中防弹陶瓷的几种结构示意图；

图2为本发明中防弹陶瓷板的结构示意图；

图3为本发明中复合装甲的结构示意图；

图4为本发明中抗弹单元C1和抗弹单元C2连接方式示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

下面结合图例和具体实施方式对本发明进行详细描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件进行。

实施例

本实施例，见附图1-4；涉及一种抗多发弹密集打击复合装甲的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：根据某个防护装甲的要求：尺寸310mm×310mm，面密度不大于 40kg/m2，可抗三发53式7.62mm穿甲***侵彻。制备防弹陶瓷A；制备与所述防弹陶瓷A几何尺寸相配合的Al-Si/Al-Li双金属套筒B，防弹陶瓷A的形状为六角形或方形或柱状，本实施方式采用的是方形，尺寸60.00mm× 60.00mm×8.50mm，其中，Al-Si/Al-Li双金属套筒B，外部尺寸为62.00mm ×62.00mm×8.50mm、内腔尺寸为59.98mm×59.98mm×8.50mm，所述Al- Si/Al-Li双金属套筒B包括外侧的Al-Si合金套和内侧的Al-Li合金套，其中，外侧的Al-Si合金套的合金成分为Si质量分数11.5％，余下为Al，厚度为0.50mm，内侧的Al-Li合金套的合金成分Li的质量分数为1％，余下为 Al，厚度为0.80mm。

步骤2：将Al-Si/Al-Li双金属套筒B在炉子中加热到50℃，取出放置在工作台上；将尺寸为60.00mm×60.00mm×8.50mm的方块状防弹陶瓷A，本实施方式中，防弹陶瓷A采用的是碳化硼陶瓷，Al-Si/Al-Li双金属套筒B 的内腔中，空冷后两者形成过盈配合，组成抗弹单元C1。

重复，步骤1)和步骤2)，制备与所述防弹陶瓷A几何尺寸相配合的Al- Si/Al-Li双金属套筒B，防弹陶瓷A的形状为六角形或方形或柱状，防弹陶瓷A采用的是碳化硼陶瓷，本实施方式采用的是方形，制造外部尺寸为31.00mm ×62.00mm×8.50mm、内腔尺寸为28.98mm×59.98mm×8.50mm的Al- Si/Al-Li双金属套筒B，其中，外侧的Al-Si合金套的合金成分为Si质量分数11.5％，余下为Al，厚度为0.50mm，内侧的Al-Li合金套的合金成分Li的质量分数为1％，余下为Al，厚度为0.80mm，在炉子中加热到50℃，取出放置在工作台上；将尺寸为29.00mm×60.00mm×8.50mm的防弹陶瓷A，快速放入到Al-Si/Al-Li双金属套筒B的内腔中，空冷后两者形成过盈配合，组成抗弹单元C2。

步骤3：将上述抗弹组元C1和C2排布在内腔尺寸为310mm×310mm× 8.5mm的组合钢模具内，并通过组合模具将抗弹组元紧密贴合在一起，再将其一并装入真空炉中，加热到582℃，保温10分钟后，随炉冷却后取出，得到一个完整的防弹陶瓷板D；

步骤4：将所述防弹陶瓷板D与厚度为10mm的防弹背板E胶黏在一起，装袋抽至真空，再在125℃、0.5MPa压力下复合成型，形成防弹陶瓷复合装甲，防弹背板胶由超高分子量聚乙烯制成。

经测试上述复合陶瓷装甲面密度小于37kg/m2，经三发53式7.62mm穿甲***侵彻，无穿孔，PE背板最大变形量(背凸)小于25mm，满足防弹要求。

以上的实施例仅仅是为了说明本发明，而不是对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：制备；制备防弹陶瓷(A)；制备与所述防弹陶瓷(A)几何尺寸相配合的Al-Si/Al-Li双金属套筒(B)；

步骤2)：安装；加热所述Al-Si/Al-Li双金属套(B)，然后将所述防弹陶瓷(A)放入被加热后的所述Al-Si/Al-Li双金属套筒(B)的内腔中，在冷却后所述Al-Si/Al-Li双金属套(B)和所述防弹陶瓷(A)形成过盈配合，形成抗弹单元(C)；

步骤3)：焊接；在钢模具中将步骤2中得到的所述抗弹单元(C) 拼砌成所需的防弹陶瓷板，装入真空炉中，控制加热温度仅使所述Al-Si/Al-Li双金属套(B)外层部分熔化，然后将相邻的抗弹单 元（ C） 焊接在一起，冷却后形成一个完整的防弹陶瓷板(D)；

步骤4)：压制；将所述防弹陶瓷板(D)与相应的防弹背板(E)胶黏在一起后，装袋抽至真空，再高温压制成型，形成防弹陶瓷复合装甲。

2.根据权利要求1所述的一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，其特征在于：所述步骤1)中所述防弹陶瓷(A)的材质为氧化铝、碳化硅、碳化硼，或以其为基的复相陶瓷。

3.根据权利要求1所述的一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，其特征在于：所述步骤1)中所述Al-Si/Al-Li双金属套筒(B)包括外侧的Al-Si合金套和内侧的Al-Li合金套，其中，所述Al-Si合金套中Si的质量百分比为11～13％，其余为Al，厚度为0.2～0.5mm；所述的Al-Li合金套中Li的质量百分比为0.5～1.5％，其余为Al，厚度为0.5～1.0mm。

4.根据权利要求1所述的一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，其特征在于：所述步骤2)中所述防弹陶瓷(A)的加热及过盈配合，当所述防弹陶瓷(A)外径尺寸或对边距离≤50mm时，所述Al-Si/Al-Li双金属套(B)内孔和所述防弹陶瓷(A)过盈量为0.01～0.02mm；当防弹陶瓷(A)外径尺寸或对边距离＞50mm时，所述Al-Si/Al-Li双金属套(B)内孔和所述防弹陶瓷(A)过盈量为0.02～0.03mm。

5.根据权利要求1所述的一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，其特征在于：所述步骤3)中所述Al-Si/Al-Li双金属套(B)的加热温度为578～588℃。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，其特征在于：所述步骤4)中所述防弹背板所采用的材料是超高分子量聚乙烯、芳纶、碳纤维板，厚度为4～30mm。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，其特征在于：所述步骤4)中真空袋抽至真空度为0.1～0.5MPa，所述高温压制成型的条件为温度100～135℃，压力0.5～1.5MPa。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种抗多发弹密集打击复合装甲制备方法，其特征在于：重复所述步骤1)、步骤2)以制造不同尺寸、形状的抗弹单元(C)，然后再进行步骤3)。

9.一种抗多发弹密集打击复合装甲，其特征在于：采用权利要求1-8 所述制备方法制成。

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