一種新型輕質(zhì)高強(qiáng)防護(hù)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(qiáng)防護(hù)裝甲板。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)輕型裝甲車一直采用鋼制防彈裝甲，武裝直升飛機(jī)采用鈦合金防彈裝甲。但 是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)陸軍的遠(yuǎn)程投送能力、武裝直升飛機(jī)的有效載荷能力都提出越來(lái)越高的要 求，這就對(duì)裝備重量提出了嚴(yán)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(lái)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(jī)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(qiáng)防護(hù)裝甲板，使其適用于輕型裝甲車和武裝 直升機(jī)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案如下：
[0005] -種新型輕質(zhì)高強(qiáng)防護(hù)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(kuò)散連接有不同材質(zhì)和厚度的單邊夾層金屬板，其改進(jìn)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(jì)的下述 組份：Cu，2. 0 ~2. 6% ;Mg，1. 8 ~2. 3% ;Si，0. 10% ;Μη，0· 05% ;Ti，0. 06% ;Fe，0. 15% ; Ζη，7· 6 ~8· 4% ;Cr，0. 04% ;Zr，0. 08 ~0· 25% ;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(jì)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(qiáng)防護(hù)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(kuò)熱 散連接；5)固溶熱處理；6)時(shí)效熱處理。
[0015] 進(jìn)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(shí) 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(shí) 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(zhǎng)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(shí)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(kuò)散條件：壓力90MPa~ 300MPa，溫度400°C~500°C，時(shí)間30分鐘~2小時(shí)。
[0020] 本發(fā)明提供的制備方法的第五優(yōu)選方法中，于470~480°C下固溶熱處理1~2小 時(shí)，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120~130°C下時(shí)效熱處理11~13 小時(shí)。
[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(hù)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(guò)實(shí)際打靶測(cè)試，本發(fā)明制備的防護(hù)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(jī)減重〇. 5~1. 5公斤，減重效果非常明顯，為提升我國(guó)輕型裝甲車輛遠(yuǎn)程投 送能力、提升武裝直升飛機(jī)有效載荷做出有益貢獻(xiàn)。
[0025] 3、生產(chǎn)成本低，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化制備，同時(shí)操作工藝簡(jiǎn)便，利于生產(chǎn)控制。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027] -種新型輕質(zhì)高強(qiáng)防護(hù)裝甲板，混合氧化石墨烯、SiC和鋁合金粉末，再經(jīng)過(guò)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(jìn)行熱擴(kuò)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(qiáng)防護(hù)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?jǐn)?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(jìn)行濕法混合，混合4~14小時(shí)，;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(jìn)行干法混合，混合4~14小時(shí)，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(shí)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(shí)，同步完成 粉末物理燒結(jié)和金屬板材擴(kuò)散連接。
[0032] (4)將制備好的裝甲板材首先進(jìn)行固溶熱處理，熱處理溫度為470~480°C，時(shí)間 1~2小時(shí)，冷水淬火，然后進(jìn)行人工時(shí)效處理，熱處理溫度為120~130°C，時(shí)間11~13 小時(shí)。
[0033] 實(shí)施例1 :采用4mm厚LF21錯(cuò)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(shí)施例2 :采用4mm厚LF21錯(cuò)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(shí)施例3 :采用4mm厚LF21錯(cuò)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(jiàn)表；表中百分含量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0037] 表1不同成分防彈板防彈效果對(duì)比
[0038] (注：一層夾心層與一層單邊層；夾心層厚度：?jiǎn)芜厡雍穸?3:1)
[0040] 表2不同成分防彈板防彈效果對(duì)比
[0041] (注：一層夾心層與一層單邊層；夾心層厚度：?jiǎn)芜厡雍穸?4:1)
[0043] 表3不同成分防彈板防彈效果對(duì)比
[0044](注：一層夾心層與一層單邊層；夾心層厚度：?jiǎn)芜厡雍穸?6:1)
[0046] 通過(guò)表1、表2和表3的數(shù)據(jù)，當(dāng)防彈板只有一層夾心層和單邊層時(shí)，當(dāng)夾心層厚 度：?jiǎn)芜厡雍穸?3:1時(shí)，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(shuō)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(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，參照上述實(shí)施例可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)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(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型輕質(zhì)高強(qiáng)防護(hù)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(kuò)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(jì)的下述組份： Cu，2.O~2. 6%;Mg，l. 8 ~2. 3%;Si，0. 10%;Mn，0. 05%;Ti，0. 06%;Fe，0. 15%;Zn，7. 6 ~ 8. 4% ;Cr，0. 04% ;Zr，0. 08 ~0? 25% ;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(qiáng)防護(hù)裝甲板：其特征在于，按質(zhì)量百分比 計(jì)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(qiáng)防護(hù)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(qiáng)防護(hù)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(qiáng)防護(hù)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(qiáng)防護(hù)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(qiáng)防護(hù)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(qiáng)防護(hù)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(qiáng)防護(hù)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(qiáng)防護(hù)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(guò)熱擴(kuò)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(kuò)熱散連接；5)固溶熱處理；6)時(shí)效熱處理。本發(fā)明適用于輕型裝甲車和武裝直升機(jī)等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】B32B15/04, B32B9/00, B32B33/00, F41H5/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105216398
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510698881
【發(fā)明人】李炯利, 王旭東, 戴圣龍, 王勝?gòu)?qiáng), 張顯峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月23日