一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板的制備方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種防彈裝備板，具體講設及一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國輕型裝甲車一直采用鋼制防彈裝甲，武裝直升飛機采用鐵合金防彈裝甲。但 是未來戰(zhàn)爭對陸軍的遠程投送能力、武裝直升飛機的有效載荷能力都提出越來越高的要 求，運就對裝備重量提出了嚴苛要求，使得W前使用的鋼制裝甲和鐵合金裝甲已不能滿足 未來武器裝備發(fā)展的需要。因此需要提供一種密度低、防彈效果好、抗打擊，成本低、容易批 量生產(chǎn)，適用于輕型裝甲車和武裝直升機抗擊輕武器和反器材武器攻擊的裝甲板的技術(shù)方 案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：提出一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板的制備方法，使其適用于輕 型裝甲車和武裝直升機抗擊輕武器和反器材武器攻擊，W滿足日益發(fā)展的軍事裝備的要 求。
[0004] 實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案如下： 陽〇化]一種新型輕質(zhì)高強侶合金防護裝甲板，所述裝甲板為疊層復合結(jié)構(gòu)，所述復合結(jié) 構(gòu)中間的防彈夾屯、層外用熱擴散連接有不同材質(zhì)和厚度的單邊夾層金屬板，其改進之處在 于，所述防彈夾屯、層包括：氧化石墨締、SiC顆粒和侶合金；所述侶合金含按質(zhì)量百分比計 的下述組份：Cu，3. 8 ~4. 9%;Mg，l. 2 ~1. 8%;Si，0. 5%;Ti，0. 15%;Fe，0. 5%;Zn，0. 25%; Mn，0. 30~0. 90% ;Cr，0. 10% ;余量為常規(guī)雜質(zhì)和Al。
[0006] 本發(fā)明的第一優(yōu)選技術(shù)方案中，按質(zhì)量百分比計的氧化石墨締0. 5%~3%和SiC 顆粒35%~55%。
[0007] 本發(fā)明的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，1. 5%~2. 0%的氧化石墨締。
[0008] 本發(fā)明的第Ξ優(yōu)選技術(shù)方案中，45 %~55 %的SiC顆粒。
[0009] 本發(fā)明的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，2. 0 %的氧化石墨締和40 %的SiC顆粒。
[0010] 本發(fā)明的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，防彈夾屯、層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為 3:1 ~6:1。
[0011] 本發(fā)明的第六優(yōu)選技術(shù)方案中，防彈夾屯、層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為 3:1 ~4:1。
[0012] 本發(fā)明的第屯優(yōu)選技術(shù)方案中，所述單邊夾層金屬板為單一或兩種復合金屬板。
[0013] 本發(fā)明的第八優(yōu)選技術(shù)方案中，SiC顆粒為D50 = 3~20um的SiC顆粒。本發(fā)明 提供的輕質(zhì)高強防護裝甲板的制備方法包括如下步驟：1)混合原料；2)制備裝粉用包套； 3)將樣品混合粉末裝入制備好的包套中；4)粉末物理燒結(jié)和金屬板材擴熱散連接；5)固溶 熱處理；6)時效熱處理。
[0014] 進一步的，于盛有氧化石墨締、SiC和所述侶合金粉末的V型混料設備中，按所述 混合粉末的體積比為10:1的比例加入乙醇；于10~30轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下混合4~14小時 得混合粉末料；
[0015] 烘干所述粉末后，在V型混料設備中W10~30轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速混合4~14小時 得混合粉末。
[0016] 本發(fā)明提供的制備方法的第二優(yōu)選方法中，所述裝粉用包套的長度和寬度較最終 產(chǎn)品大5 %，包套金屬的厚度與中間空腔厚度的比例為3:1~6:1。
[0017] 本發(fā)明提供的制備方法的第Ξ優(yōu)選方法中，所得粉末振實密度至2. 0~2. 4g/ cm]。
[0018] 本發(fā)明提供的制備方法的第四優(yōu)選方法中，所述熱擴散條件：壓力90MPa~ SOOMPa，溫度400°C~500°C，時間30分鐘~2小時。
[0019] 本發(fā)明提供的制備方法的第五優(yōu)選方法中，于490~500°C下固溶熱處理2~4小 時，冷水澤火。
[0020] 本發(fā)明提供的制備方法的第六優(yōu)選方法中，于185~195°C下時效熱處理8~10 小時。
[0021] 和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有W下優(yōu)異效果：
[0022] 1、密度低，防護效果好。本發(fā)明制備的防彈裝甲板密度低于3.Ig/cm3,僅是防彈鋼 板的Ξ分之一，防彈鐵合金板的Ξ分之二。經(jīng)過實際打祀測試，本發(fā)明制備的防護裝甲板， 其防彈效果和抗多次打擊能力明顯好于同等厚度的防彈鐵合金板，也優(yōu)于同等厚度的防彈 鋼板。
[0023] 2、每使用1公斤本發(fā)明所設及的防彈裝甲板，相比于使用舊材料，可使輕型裝甲 車和武裝直升機減重0. 5~1. 5公斤，減重效果非常明顯，為提升我國輕型裝甲車輛遠程投 送能力、提升武裝直升飛機有效載荷做出有益貢獻。
[0024] 3、生產(chǎn)成本低，容易實現(xiàn)工業(yè)化制備，同時操作工藝簡便，利于生產(chǎn)控制。
【具體實施方式】
[00巧]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[00%] -種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板及其制備方法，混合氧化石墨締、SiC和侶合金粉 末，再經(jīng)過熱物理燒結(jié)制備高阻尼超硬防彈夾屯、層，并采用兩層或四層不同厚度和材質(zhì)的 金屬與該防彈夾屯、層進行熱擴散連接，最終形成Ξ層或五層的夾屯、餅干式復合結(jié)構(gòu)，得密 度低于3.Ig/cm3的輕質(zhì)高強防護裝甲板。
[0027] 制備步驟如下： 陽02引 （1)于10~30轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的，裝有0.5%~3%的氧化石墨締，質(zhì)量百分比為 35%~55%的SiC，及剩余質(zhì)量分數(shù)的侶合金粉末的V型混料設備中，按積比為10 :1的比 例加入乙醇溶液，進行濕法混合，混合4~14小時，;再然后烘干濕法混合制備的混合粉末， 待完全干燥后在V型混料設備中進行干法混合，混合4~14小時，轉(zhuǎn)速為10~30轉(zhuǎn)/分 鐘。
[0029] (2)將混合好的粉末裝入侶合金包套中，至粉末振實密度到2.0~2. 4g/cm3。
[0030] (3)于90MPa~SOOMpa壓力和400°C~500°C下處理30分鐘~2小時，同步完成 粉末物理燒結(jié)和金屬板材擴散連接。
[0031] (4)將制備好的裝甲板材首先進行固溶熱處理，熱處理溫度為490~500°C，時間 2~4小時，冷水澤火，然后進行人工時效處理，熱處理溫度為185~195°C，時間8~10小 時。 陽03引實施例1:采用4mm厚LF21侶合金-12mm厚高阻尼超硬防彈夾屯、層，二層結(jié)構(gòu)，高 阻尼超硬防彈夾屯、層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為3:1 ;
[003引實施例2:采用4mm厚LF21侶合金-16mm厚高阻尼超硬防彈夾屯、層，二層結(jié)構(gòu)，高 阻尼超硬防彈夾屯、層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為4:1 ;
[0034] 實施例3:采用4mm厚LF21侶合金-24mm厚高阻尼超硬防彈夾屯、層，二層結(jié)構(gòu)，高 阻尼超硬防彈夾屯、層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為6:1 ;
[0035] 不同成分下裝甲板的防彈化效果見表。另有說明除外，表中百分含量均為質(zhì)量分 數(shù)。
[0036] 表1不同成分防彈板防彈效果對比（夾屯、層厚度：單邊層厚度=3:1)
[0037]
[0038] 表2不同成分防彈板防彈效果對比（夾屯、層厚度：單邊層厚度=4:1)
[0039]
[0040] 表3不同成分防彈板防彈效果對比（夾屯、層厚度：單邊層厚度=6:1)
[0041 ]
[0042] 通過表1、表2和表3的數(shù)據(jù)展示，充分說明經(jīng)本發(fā)明方法制備的防彈裝甲板具備 低密度和高效防彈的效果。
[0043] 本發(fā)明中提供的一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板及其制備方法，僅采用單邊金屬層 與防彈夾屯、層復合，即可達到密度低、自身體重輕、防彈效果優(yōu)異，且防彈效果和抗多次打 擊能力明顯好于同等厚度的防彈鐵合金板，也優(yōu)于同等厚度的防彈鋼板，同時生產(chǎn)成本低， 容易實現(xiàn)工業(yè)化制備，同時操作工藝簡便，利于生產(chǎn)控制。
[0044] W上實施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領域的普通技術(shù)人 員應當理解，參照上述實施例可W對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，運些 未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請待批的權(quán)利要求保護范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板的制備方法，所述裝甲板為疊層復合結(jié)構(gòu)，所述復合 結(jié)構(gòu)中間的防彈夾心層外用熱擴散連接有不同材質(zhì)和厚度的單邊夾層金屬板，所述防彈夾 心層包括：氧化石墨烯、Sic顆粒和鋁合金；所述鋁合金含按質(zhì)量百分比計的下述組份：Cu， 3. 8 ~4. 9% ;Mg，1. 2 ~1. 8% ;Si，0. 5 % ;Ti，0. 15% ;Fe，0. 5% ;Ζη，0· 25% ;Μη，0· 30 ~ 0.90% ;Cr，0. 10% ;余量為常規(guī)雜質(zhì)和Α1，其特征在于，所述制備方法的步驟如下： 1) 混合原料； 2) 制備裝粉用包套； 3) 將混合粉末裝入包套中； 4) 粉末物理燒結(jié)和金屬板材擴熱散連接； 5) 固溶熱處理； 6) 時效熱處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，按照一定的比例選取 氧化石墨烯、SiC和鋁合金粉末進行混合； (1) 將氧化石墨烯、SiC和鋁合金粉末組成的混合粉末加入V型混料設備中，并倒入乙 醇溶液，進行濕法混合； (2) 將上一步制備的混合粉末進行烘干，待完全干燥后在V型混料設備中進行干法混 合。3. 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述混合粉末與乙醇溶液的體積比為 10 :1〇4. 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述濕法混合和所述干法混合要根據(jù) 粉末重量混合時間選擇4~14小時，根據(jù)粉末比例選擇V型混料桶的轉(zhuǎn)速為10~30轉(zhuǎn)/ 分鐘。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述裝粉用包套的長 度和寬度較最終產(chǎn)品大5%，包套金屬的厚度與中間空腔厚度的比例為3:1~6:1。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，將所得粉末振實密度 至 2. 0 ~2. 4g/cm3。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中，所述熱擴散條件：壓 力90MPa~300MPa，溫度400°C~500°C，時間30分鐘~2小時。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熱擴散條件：壓力220MPa。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熱擴散條件：溫度460°C。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熱擴散條件：時間1小時。11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熱擴散條件：壓力220MPa，溫度 460°C，時間1小時。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟5)中，于490~500°C下 固溶熱處理2~4小時，冷水淬火。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟6)中，于185~195°C下 時效熱處理8~10小時。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板的制備方法，裝甲板為多層的夾心餅干式復合結(jié)構(gòu)，此復合結(jié)構(gòu)中間的通過熱擴散連接有不同材質(zhì)厚度的單邊夾層金屬板。裝甲板的制備方法包括步驟：1)混合原料；2)制備裝粉用包套；3)將樣品混合粉末裝入制備好的包套中；4)粉末物理燒結(jié)和金屬板材擴熱散連接；5)固溶熱處理；6)時效熱處理。本發(fā)明適用于輕型裝甲車和武裝直升機抗擊輕武器和反器材武器攻擊所采用的防彈裝甲層及其生產(chǎn)制備。
【IPC分類】C22F1/057, C22C1/05, C22C32/00, C22C21/18
【公開號】CN105256205
【申請?zhí)枴緾N201510698884
【發(fā)明人】王旭東, 李炯利, 戴圣龍, 王勝強, 武岳
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月23日