專(zhuān)利名稱(chēng)：一種輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于裝甲生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及結(jié)構(gòu)裝甲及其制備方法，具體涉及一種輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，由于均質(zhì)鋼裝甲的鋼層厚、質(zhì)量重，其影響了裝甲車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性和運(yùn)行能力；而反應(yīng)裝甲在工作時(shí)會(huì)對(duì)裝甲車(chē)輛內(nèi)外的人員或設(shè)備帶來(lái)附加損傷，并會(huì)產(chǎn)生噪聲，且其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響其可靠性，成本也較高。因此輕質(zhì)、高強(qiáng)度、無(wú)噪聲、成本低以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的復(fù)合材料裝甲已成為未來(lái)裝甲的主要發(fā)展方向。由于陶瓷材料具有耐磨、耐熱、抗壓、高剛度、化學(xué)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，現(xiàn)在的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)裝甲中大量使用陶瓷材料，具體在應(yīng)用中有兩種方式一種是采用陶瓷板或陶瓷塊直接用做結(jié)構(gòu)裝甲的正面層，例如，2003年9月13日公告的CN2573990Y的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān) 利說(shuō)明書(shū)就公開(kāi)了這樣一種采用陶瓷板或塊直接用做結(jié)構(gòu)裝甲的正面層的“一種復(fù)合材料防彈承力裝甲板”，其面板即結(jié)構(gòu)裝甲的正面層就是直接用陶瓷板構(gòu)成，這樣的結(jié)構(gòu)裝甲在直接面對(duì)飛彈的沖擊時(shí)，很可能會(huì)產(chǎn)生損壞，甚至碎裂，而且整板陶瓷抗侵徹時(shí)局部作用明顯，并不能充分發(fā)揮裝甲的整體抗侵徹能力；另一種是采用陶瓷球、陶瓷片或者陶瓷團(tuán)粒等陶瓷單元，通過(guò)有機(jī)膠或固化劑與樹(shù)脂或金屬直接粘接成型，例如，2007年4月18日公開(kāi)的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公布說(shuō)明書(shū)就公開(kāi)了這樣一種采用陶瓷球通過(guò)樹(shù)脂直接粘接成型的“一種陶瓷球/樹(shù)脂復(fù)合材料裝甲板”，這樣的結(jié)構(gòu)裝甲，其陶瓷材料形狀及其直接粘結(jié)成型的方法并不能很好地發(fā)揮陶瓷材料高硬度、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，抵抗飛彈的能力有限，且粘結(jié)成型工藝復(fù)雜不便進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板及其制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板包括兩塊金屬面板以及焊接在兩塊金屬面板之間的波紋芯體形成的波紋結(jié)構(gòu)夾層板，在波紋結(jié)構(gòu)夾層板的三棱柱狀槽內(nèi)填充有三棱柱狀陶瓷芯材，且在三棱柱狀陶瓷芯材與波紋結(jié)構(gòu)夾層板之間的空隙中填充有樹(shù)脂材料。本發(fā)明的制備方法如下I)將金屬板材平整后再折彎獲得角度為Θ的波紋芯體，隨后對(duì)波紋芯體和兩塊金屬面板清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術(shù)將兩塊金屬面板分別和波紋芯體的頂部和底部焊接在一起構(gòu)成波紋結(jié)構(gòu)夾層板；2)在金屬結(jié)構(gòu)夾層板的各個(gè)三棱柱凹槽內(nèi)填充三棱柱凹槽空間體積5-10%的液態(tài)樹(shù)脂材料，然后在各個(gè)三棱柱凹槽內(nèi)分別插入對(duì)應(yīng)的三棱柱狀陶瓷芯材，對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材的金屬結(jié)構(gòu)夾層板進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲；或在波紋結(jié)構(gòu)夾層板的各個(gè)三棱柱凹槽內(nèi)分別插入三棱柱狀陶瓷芯材，在波紋結(jié)構(gòu)夾層板與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材之間的縫隙中填充液態(tài)樹(shù)脂材料，然后對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料的金屬結(jié)構(gòu)夾層板進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲。所述的波紋芯體的制備過(guò)程為將金屬板材采用平整機(jī)平整，然后再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎?rùn)C(jī)折彎獲得角度為Θ的波紋芯體，波紋芯體的面板厚度為O. 5_-5_，角度Θ 為 15° -85。。所述的金屬板材、金屬面板為碳鋼鋼板、不銹鋼板、鋁板、鈦板或裝甲板。所述的清洗采用金屬清洗劑清洗。所述的波紋結(jié)構(gòu)夾層板與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材之間的縫隙控制在O. 5-1_。

所述的填充液態(tài)樹(shù)脂是通過(guò)樹(shù)脂注射機(jī)填充的。所述的三棱柱狀陶瓷芯材采用A1203、B4C、SiC、AlN或者TiB2陶瓷材料。所述的金屬面板的板厚為Imm-lOmm。所述的樹(shù)脂材料為環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂或聚酰胺及氨基樹(shù)脂。本發(fā)明通過(guò)焊接將兩塊金屬面板與波紋芯體焊接形成波紋結(jié)構(gòu)夾層板，在波紋芯體的三棱柱狀槽內(nèi)填充三棱柱狀陶瓷芯材，以及在三棱柱狀陶瓷芯材與波紋夾層板的空隙中填充樹(shù)脂材料；這樣的輕質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲的整體性結(jié)構(gòu)有利于發(fā)揮陶瓷芯材銷(xiāo)蝕彈丸，偏轉(zhuǎn)彈丸的作用，且更能發(fā)揮出陶瓷芯材高硬度、高強(qiáng)度以及有效耐飛彈沖擊的性能；另外由于該輕質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲的波紋芯體采用模壓或者折疊技術(shù)制備，工藝簡(jiǎn)單且成本低廉，適合于各種規(guī)格尺寸的波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板規(guī)模化生產(chǎn)。


圖I是本發(fā)明波紋結(jié)構(gòu)夾層板5的結(jié)構(gòu)示意圖，是從易于觀察的角度去除部份上部金屬面板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的插入了三棱柱狀陶瓷芯材3后的波紋結(jié)構(gòu)夾層板5的結(jié)構(gòu)示意圖，是從易于觀察的角度去除部份上部金屬面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例I :I)將厚度為O. 5mm的采用碳鋼鋼板的金屬板材用平整機(jī)平整，然后再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎?rùn)C(jī)折彎獲得角度為Θ為45°的波紋芯體I (參見(jiàn)圖1)，隨后對(duì)波紋芯體I和兩塊厚度為5mm采用碳鋼鋼板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術(shù)將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構(gòu)成波紋結(jié)構(gòu)夾層板5 ；2)在金屬結(jié)構(gòu)夾層板5的各個(gè)三棱柱凹槽4內(nèi)填充三棱柱凹槽4空間體積5%的液態(tài)環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂，然后在各個(gè)三棱柱凹槽4內(nèi)分別插入對(duì)應(yīng)的采用Al2O3陶瓷材料制成的三棱柱狀陶瓷芯材3 (參見(jiàn)圖2)，對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材3的金屬結(jié)構(gòu)夾層板5進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲。實(shí)施例2 I)將厚度為3mm的采用不銹鋼板的金屬板材用平整機(jī)平整，然后再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎?rùn)C(jī)折彎獲得角度為Θ為30°的波紋芯體1，隨后對(duì)波紋芯體I和兩塊厚度為3mm采用不銹鋼板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術(shù)將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構(gòu)成波紋結(jié)構(gòu)夾層板5 ；2)在金屬結(jié)構(gòu)夾層板5的各個(gè)三棱柱凹槽4內(nèi)填充三棱柱凹槽4空間體積8%的液態(tài)聚酰胺樹(shù)脂，然后在各個(gè)三棱柱凹槽4內(nèi)分別插入對(duì)應(yīng)的采用B4C陶瓷材料制成的三 棱柱狀陶瓷芯材3，對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材3的金屬結(jié)構(gòu)夾層板5進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲。實(shí)施例3 I)將厚度為I. 5mm的采用鋁板的金屬板材用平整機(jī)平整，然后再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎?rùn)C(jī)折彎獲得角度為Θ為60。的波紋芯體1，隨后對(duì)波紋芯體I和兩塊厚度為1_采用鋁板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術(shù)將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構(gòu)成波紋結(jié)構(gòu)夾層板5 ；2)在金屬結(jié)構(gòu)夾層板5的各個(gè)三棱柱凹槽4內(nèi)填充三棱柱凹槽4空間體積10%的液態(tài)氨基樹(shù)脂，然后在各個(gè)三棱柱凹槽4內(nèi)分別插入對(duì)應(yīng)的采用SiC陶瓷材料制成的三棱柱狀陶瓷芯材3，對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材3的金屬結(jié)構(gòu)夾層板5進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲。實(shí)施例4:I)將厚度為4mm的采用鈦板的金屬板材用平整機(jī)平整，然后再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎?rùn)C(jī)折彎獲得角度為Θ為15°的波紋芯體I，隨后對(duì)波紋芯體I和兩塊厚度為7_采用鈦板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術(shù)將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構(gòu)成波紋結(jié)構(gòu)夾層板5 ；2)在波紋結(jié)構(gòu)夾層板5的各個(gè)三棱柱凹槽4內(nèi)分別插入采用AlN陶瓷材料制成的三棱柱狀陶瓷芯材3，波紋結(jié)構(gòu)夾層板5與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙為O. 5mm,在波紋結(jié)構(gòu)夾層板5與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙中用樹(shù)脂注射機(jī)填充液態(tài)環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂，然后對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料的金屬結(jié)構(gòu)夾層板5進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲。實(shí)施例5 I)將厚度為2mm的采用裝甲板的金屬板材用平整機(jī)平整，然后再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎?rùn)C(jī)折彎獲得角度為Θ為75°的波紋芯體I，隨后對(duì)波紋芯體I和兩塊厚度為8_采用裝甲板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術(shù)將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構(gòu)成波紋結(jié)構(gòu)夾層板5 ；2)在波紋結(jié)構(gòu)夾層板5的各個(gè)三棱柱凹槽4內(nèi)分別插入采用TiB2陶瓷材料制成的三棱柱狀陶瓷芯材3，波紋結(jié)構(gòu)夾層板5與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙為O. 8mm,在波紋結(jié)構(gòu)夾層板5與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙中用樹(shù)脂注射機(jī)填充液態(tài)聚酰胺樹(shù)脂，然后對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料的金屬結(jié)構(gòu)夾層板5進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲。實(shí)施例6 I)將厚度為5mm的采用裝甲板的金屬板材用平整機(jī)平整，然后再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎?rùn)C(jī)折彎獲得角度為Θ為85。的波紋芯體1，隨后對(duì)波紋芯體I和兩塊厚度為10_采用裝甲板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術(shù)將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構(gòu)成波紋結(jié)構(gòu)夾層板5 ；2)在波紋結(jié)構(gòu)夾層板5的各個(gè)三棱柱凹槽4內(nèi)分別插入采用TiB2陶瓷材料制成 的三棱柱狀陶瓷芯材3，波紋結(jié)構(gòu)夾層板5與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙為1mm，在波紋結(jié)構(gòu)夾層板5與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙中用樹(shù)脂注射機(jī)填充液態(tài)氨基樹(shù)脂，然后對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料的金屬結(jié)構(gòu)夾層板5進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲。
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板，其特征在于該復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板由兩塊金屬面板(2)以及焊接在兩塊金屬面板(2)之間的波紋芯體(I)形成的波紋結(jié)構(gòu)夾層板(5)，在波紋結(jié)構(gòu)夾層板(5)的三棱柱狀槽內(nèi)(4)填充有三棱柱狀陶瓷芯材(3)，且在三棱柱狀陶瓷芯材(5 )與波紋結(jié)構(gòu)夾層板(5 )之間的空隙中填充有樹(shù)脂材料。
2.一種輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)將金屬板材平整后再折彎獲得角度為9的波紋芯體(1)，隨后對(duì)波紋芯體(I)和兩塊金屬面板(2)清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術(shù)將兩塊金屬面板(2)分別和波紋芯體(I)的頂部和底部焊接在一起構(gòu)成波紋結(jié)構(gòu)夾層板(5)； 2)在金屬結(jié)構(gòu)夾層板(5)的各個(gè)三棱柱凹槽(4)內(nèi)填充三棱柱凹槽(4)空間體積5-10%的液態(tài)樹(shù)脂材料，然后在各個(gè)三棱柱凹槽(4)內(nèi)分別插入對(duì)應(yīng)的三棱柱狀陶瓷芯材(3)，對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材(3)的金屬結(jié)構(gòu)夾層板(5)進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲； 或在波紋結(jié)構(gòu)夾層板(5)的各個(gè)三棱柱凹槽(4)內(nèi)分別插入三棱柱狀陶瓷芯材(3)，在波紋結(jié)構(gòu)夾層板(5)與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材(3)之間的縫隙中填充液態(tài)樹(shù)脂材料，然后對(duì)填充了液態(tài)樹(shù)脂材料的金屬結(jié)構(gòu)夾層板(5)進(jìn)行封裝，固化樹(shù)脂材料，固化成型后得到輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的制備方法，其特征在于所述的波紋芯體(I)的制備過(guò)程為將金屬板材采用平整機(jī)平整，然后再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎?rùn)C(jī)折彎獲得角度為9的波紋芯體(1)，波紋芯體(I)的面板厚度為0.5_-5_，角度0 為 15° -85。。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的制備方法，其特征在于所述的金屬板材、金屬面板為碳鋼鋼板、不銹鋼板、鋁板、鈦板或裝甲板。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的制備方法，其特征在于所述的清洗采用金屬清洗劑清洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的制備方法，其特征在于所述的波紋結(jié)構(gòu)夾層板(5)與各個(gè)三棱柱狀陶瓷芯材(3)之間的縫隙控制在0. 5-lmm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的制備方法，其特征在于所述的填充液態(tài)樹(shù)脂是通過(guò)樹(shù)脂注射機(jī)填充的。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的制備方法，其特征在于所述的三棱柱狀陶瓷芯材(3)采用Al203、B4C、SiC、AlN或者TiB2陶瓷材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的制備方法，其特征在于所述的金屬面板(2)的板厚為Imm-lOmm。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的制備方法，其特征在于所述的樹(shù)脂材料為環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂或聚酰胺及氨基樹(shù)脂。
全文摘要
一種輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板及其制備方法，該輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板由波紋結(jié)構(gòu)夾層板作為骨架、波紋結(jié)構(gòu)芯部復(fù)合三棱柱狀陶瓷材料以及在二者之間的空隙處填充樹(shù)脂材料構(gòu)成，其制備方法包括制備波紋結(jié)構(gòu)金屬夾層板、插入三棱陶瓷柱、填充樹(shù)脂材料以及固化填充樹(shù)脂材料的成型步驟；本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝甲具有結(jié)構(gòu)利于整體性發(fā)揮陶瓷芯材高硬度、高強(qiáng)度以及有效耐飛彈沖擊的性能；另外由于本發(fā)明的波紋芯體制備方法采用了液壓機(jī)模壓或者冷彎?rùn)C(jī)折疊技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單且成本低廉，適合于不同規(guī)格尺寸的輕質(zhì)波紋陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號(hào)B32B7/04GK102767993SQ201210271479
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者倪長(zhǎng)也, 盧天健, 張錢(qián)城, 王博, 金峰, 閆雷雷 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)