一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防彈裝備板，具體涉及一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國輕型裝甲車一直采用鋼制防彈裝甲，武裝直升飛機采用鈦合金防彈裝甲。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，這就對裝備重量提出了嚴苛要求，使得以前使用的鋼制裝甲和鈦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：提出一種輕質(zhì)高強防護裝甲板，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，以滿足日益發(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：
[0005] -種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板，所述裝甲板為疊層復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述復(fù)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，其改進之處在于，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，I. 0 ~I. 6% ;Mg，0. 6 ~I. 3% ;Si，0. 2% ;Ti，0. 1% ;Fe，0. 3% ;Ζη，0· 25% ;Mn， 0· 1% ;Cr，0. 1% ;Zr，0. 04 ~0· 16% ;其余為 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稀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 %的氧化石墨烯和35 %~55 % SiC顆 粒。
[0008] 本發(fā)明的第三優(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 %的氧化石墨烯和40 %的SiC顆粒。
[0010] 本發(fā)明的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，防彈夾心層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為 3:1 ~6:1 〇
[0011] 本發(fā)明的第六優(yōu)選技術(shù)方案中，防彈夾心層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為 3:1 ~4:1〇
[0012] 本發(fā)明的第七優(yōu)選技術(shù)方案中，所述單邊夾層金屬板為單一或兩種復(fù)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 = 3~20 μπι的SiC顆粒。
[0014] 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。
[0015] 進一步的，于盛有氧化石墨烯、SiC和所述鋁合金粉末的V型混料設(shè)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；
[0016] 烘干所述粉末后，在V型混料設(shè)備中以10~30轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速混合4~14小時 得混合粉末。
[0017] 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。
[0018] 本發(fā)明提供的制備方法的第三優(yōu)選方法中，所得粉末振實密度至2. 0~2. 4g/cm3。
[0019] 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~ 300MPa，溫度400°C~500°C，時間30分鐘~2小時。
[0020] 本發(fā)明提供的制備方法的第五優(yōu)選方法中，于495~505°C下固溶熱處理1~2小 時，冷水淬火。
[0021] 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15~17 小時。
[0022] 和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：
[0023] 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. lg/cm3,僅是防彈鋼 板的三分之一，防彈鈦合金板的三分之二。經(jīng)過實際打靶測試，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鈦合金板，也優(yōu)于同等厚度的防彈 鋼板。
[0024] 2.每使用1公斤本發(fā)明所涉及的防彈裝甲板，相比于使用舊材料，可使輕型裝甲 車和武裝直升機減重〇. 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。
[0025] 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】
[0026] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0027] -種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板，混合氧化石墨烯、SiC和鋁合金粉末，再經(jīng)過熱物 理燒結(jié)制備高阻尼超硬防彈夾心層，并采用兩層或四層不同厚度和材質(zhì)的金屬與該防彈夾 心層進行熱擴散連接，最終形成三層或五層的夾心餅干式復(fù)合結(jié)構(gòu)，得密度低于3. lg/cm3的輕質(zhì)高強防護裝甲板。
[0028] 制備步驟如下：
[0029] (1)于10~30轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的，裝有質(zhì)量百分比為0.5%~3%的氧化石墨烯， 35%~55%的SiC，及剩余質(zhì)量分數(shù)的鋁合金粉末的V型混料設(shè)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(shè)備中進行干法混合，混合4~14小時，轉(zhuǎn)速為10~30轉(zhuǎn)/分 鐘。
[0030] (2)將混合好的粉末裝入鋁合金包套中，至粉末振實密度到2. 0~2. 4g/cm3。
[0031] (3)于90MPa~300Mpa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。
[0032] (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495~505°C，時間 1~2小時，冷水淬火，然后進行人工時效處理，熱處理溫度為185~195°C，時間15~17 小時。
[0033] 實施例1 :采用4mm厚LF21錯合金-12mm厚高阻尼超硬防彈夾心層，兩層結(jié)構(gòu)，高 阻尼超硬防彈夾心層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為3:1 ;
[0034] 實施例2 :采用4mm厚LF21錯合金-16mm厚高阻尼超硬防彈夾心層，兩層結(jié)構(gòu)，高 阻尼超硬防彈夾心層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為4:1 ;
[0035] 實施例3 :采用4mm厚LF21錯合金-24mm厚高阻尼超硬防彈夾心層，兩層結(jié)構(gòu)，高 阻尼超硬防彈夾心層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為6:1 ;
[0036] 不同成分下裝甲板的防彈化效果見表；表中百分含量均為質(zhì)量分數(shù)。
[0037] 表1不同成分防彈板防彈效果對比
[0038] (注：一層夾心層與一層單邊層；夾心層厚度：單邊層厚度=3:1)
[0040] 表2不同成分防彈板防彈效果對比
[0041] (注：一層夾心層與一層單邊層；夾心層厚度：單邊層厚度=4:1)
[0043] 表3不同成分防彈板防彈效果對比
[0044](注：一層夾心層與一層單邊層；夾心層厚度：單邊層厚度=6:1)
[0046] 通過表1、表2和表3的數(shù)據(jù)，當防彈板只有一層夾心層和單邊層時，當夾心層厚 度：單邊層厚度=3:1時，不同子彈口徑不同探頭類型，大部分情況下，本發(fā)明所述的防彈 裝甲的板的效果顯著，隨著夾心層的厚度增加，防彈效果更加優(yōu)異，說明本發(fā)明提供的技術(shù) 方案的防彈裝甲板具備低密度和優(yōu)異的效防彈的效果。
[0047] 以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員應(yīng)當理解，參照上述實施例可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些 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，所述裝甲板為疊層復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述復(fù)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，其特征在于，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，I.O~I. 6% ;Mg，0. 6 ~I. 3% ;Si，0. 2% ;Ti，0. 1% ;Fe，0. 3% ;Zn，0. 25% ;Mn，0. 1% ; Cr，0. 1% ;Zr，0. 04 ~0? 16% ;其余為Al。2. 根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板：其特征在于，按質(zhì)量百分比 計的氧化石墨烯〇. 5%~3%和SiC顆粒35%~55%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板：其特征在于，1. 5%~2. 0% 的氧化石墨烯和35 %~55%SiC顆粒。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板：其特征在于，45%~55%的 SiC顆粒。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板：其特征在于，2. 0%的氧化石 墨烯和40 %的SiC顆粒。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板：其特征在于，防彈夾心層厚 度與單邊夾層金屬板的厚度比例為3:1~6:1。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板材料：其特征在于，防彈夾心 層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為3:1~4:1。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板材料：其特征在于，所述單邊 夾層金屬板為單一或兩種復(fù)合金屬板。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板，其特征在于，SiC顆粒 為D50 = 3~20ym的SiC顆粒。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型輕質(zhì)高強防護裝甲板，裝甲板材料為疊層夾心餅干式復(fù)合結(jié)構(gòu)，此復(fù)合結(jié)構(gòu)中間的防彈夾心層外通過熱擴散連接有不同材質(zhì)和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】B32B9/00, F41H5/04, B32B33/00, B32B15/04
【公開號】CN105216397
【申請?zhí)枴緾N201510696799
【發(fā)明人】李炯利, 王旭東, 戴圣龍, 王勝強, 燕紹九
【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6日
【申請日】2015年10月23日