CN101466534A

CN101466534A - 透明玻璃-陶瓷装甲

Info

Publication number: CN101466534A
Application number: CNA2007800202942A
Authority: CN
Inventors: C·F·克莱恩; L·R·平克尼; J·J·张
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2009-06-24
Also published as: BRPI0711860A2

Abstract

本发明涉及用于透明装甲系统的透明玻璃－陶瓷材料。应用包括用于陆上车辆和航空器以及个人防护设备的装甲系统。本发明的玻璃－陶瓷材料显示出穿甲弹道极限与面密度的行斜率至少为1.0，较佳的是1.1或更大，更好是1.2或更大。

Description

透明玻璃-陶瓷装甲

优先权

本申请要求提交于2006年5月31日，发明名称为“透明玻璃-陶瓷装甲”的美国临时申请60/810222的优先权。

政府利益

本发明的一部分是根据DARPA授予的协议No.HR0011-05-C-0127，在美国政府的资助下完成的。

技术领域

本发明涉及可用于弹道防护的透明玻璃-陶瓷装甲。具体地说，本发明涉及提供弹道防护，同时在可见和红外(夜视)电磁光谱范围内透明的玻璃-陶瓷装甲。

背景技术

透明装甲是设计用来提供弹道防护，同时保持光学透明的材料。这类材料可用在战争和非战争情况下(例如，控制暴动)，用于窗(车辆和建筑)、防护面罩、以及设备如传感器的防护罩，以及其它用途。虽然对于各个具体的用途有具体的要求，但是这些要求对于大多数系统或装置是普遍适用的。具体地说，对于透明装甲的主要要求是其不仅能击败特定的威胁，还能经受打击而不破坏包围所述打击的区域内的视线。可能是最优化的其它的要求取决于具体的用途。这些其它要求包括重量、空间效率和成本-性能比。虽然有关透明装甲的许多问题可通过增加装甲的厚度来解决，但是这一解决方案是不理想的，因为这增加了人或车辆必须承载的重量，增加了变形，因而降低了透明度(因为材料的厚度)，并且在车辆中是不实用的(因为空间限制)。

用于弹道防护(透明装甲)的透明材料包括：

(a)聚合物材料，最普通的是聚碳酸酯。这是廉价的材料，可容易地制得，并提供对小碎片良好的防护。它通常用于护目镜、面罩(visor)、防护面罩(face shield)和眼镜“片”。也已经研究了其它塑料如透明尼龙类、丙烯酸酯类和聚氨酯类，但是它们的耐用性(例如，对紫外辐射)和光学性能限制了它们的应用。

(b)常规的玻璃如碱石灰和硼硅酸盐玻璃通常使用漂浮工艺制造。这些材料成本低，但是对于更轻重量、改善的光学性能和弹道性能的增长的需求已经产生了对改进的材料的需求。

(c)结晶材料如氧氮化铝(AlON)、单晶氧化铝(青玉)和尖晶石(MgAl₂O₄)是目前正在考虑的主要材料。

(d)玻璃-陶瓷材料

(i)一种玻璃-陶瓷材料是透明臂(TransArm^TM)，得自阿尔斯通英国有限公司(Alstom UK Ltd.)的焦硅酸锂玻璃-陶瓷。由于其对球形物和小碎片优越的重量效率，透明臂具有增加防护装置如用于爆炸性军火处置的防护面罩的性能的潜力。对这些材料的冲击性能的研究显示，与非晶玻璃相比，所述玻璃-陶瓷具有高的后-失败(post-failure)强度。

(ii)美国专利5,060,553(Jones，1991)描述了基于粘结到吸收能量的、含纤维的背衬层上的玻璃-陶瓷的装甲材料。该专利中所列的玻璃组合物可用来制造玻璃-陶瓷材料，包括硅酸锌锂、铝硅酸锂、铝硅酸锌锂、硅酸镁锂、铝硅酸镁钙、硅酸锌镁、硅酸锌镁钙、铝硅酸锌系统磷酸钙、硅磷酸钙和硅酸钡。虽然对所得的玻璃-陶瓷组合物的透明度没有规定，但是填充纤维的背衬层的使用会使得这些复合物变得不透明。

(iii)美国专利5,496,640(Bolton和Smith，1996)描述了耐火和耐冲击的透明层压物，它包含平行的玻璃-陶瓷片和聚合物片，目的用途是用于能耐受高热和直接的火焰的安全或装甲玻璃。该专利中列举的材料包括市售的玻璃板、浮法玻璃或玻璃片组合物、退火玻璃、钢化玻璃、化学增强的玻璃、耐热(PYREX)玻璃、硼硅酸盐玻璃、含锂玻璃、耐高温玻璃(PYROCERAM)、含锂陶瓷、微晶陶瓷、以及各种聚合物材料。

除了上述材料外，也研究了用于弹道防护的其它材料和方法。美国专利5,045,371(Calkins，1991)描述了具有有预成形的陶瓷材料的颗粒遍布在其中的碱石灰玻璃基质的玻璃复合物装甲。因此，所述陶瓷材料不是就地生长的，因为是玻璃-陶瓷的情况。美国专利2005/0119104A1(Alexander等)描述了基于钙长石(CaAl₂Si₂O₈)玻璃-陶瓷的不透明的(不是透明的)装甲。

虽然上述材料和方法具有承担得起的弹道防护，但是也非常需要对透明装甲材料系统的区域进行改进，因为AMPTIAC实事通讯(2000年秋天)已经提出了，“未来的战争环境将需要轻质的、威胁可调整的、多功能的和可承担得起的装甲，这是目前的玻璃/聚碳酸酯技术所不能满足的”。本发明具体涉及新的、成本低的、威胁有效的材料系统透明装甲系统，满足了这些要求。

发明内容

本发明一方面涉及用作透明装甲材料的玻璃-陶瓷材料。本发明的玻璃-陶瓷材料的穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.0或更大，较佳的是1.1或更大，更好是1.2或更大。满足上述规定的任何玻璃-陶瓷材料可用于装甲系统。虽然不对本发明进行限制，但这些材料的例子是这样的玻璃-陶瓷，其中晶体相是β-石英、尖晶石、β-硅锌矿、镁橄榄石、尖晶石固溶体、莫来石、以及现有技术中已知的类似的玻璃-陶瓷。在本发明的另一个实施方式中，所述玻璃-陶瓷材料的微晶尺寸为30nm或更小。通常，所述玻璃-陶瓷中存在的90％或更多的微晶的尺寸为30nm或更小。

本发明另一方面涉及穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.2或更大的玻璃-陶瓷材料。

本发明的另一个实施方式涉及一种复合装甲系统，其中，玻璃-陶瓷元件构成其至少一个组成部分，所述玻璃-陶瓷材料具有尺寸为30nm或更小的微晶，并且穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.0或更大。在另一个实施方式中，所述玻璃-陶瓷是尖晶石或尖晶石固溶体，其中，所述微晶的尺寸为30nm或更小，所述玻璃-陶瓷中的尖晶石微晶的百分比为35％或更小。在另一个实施方式中，所述玻璃-陶瓷是β-石英玻璃-陶瓷，其中，所述微晶的尺寸为30nm或更小，所述玻璃-陶瓷中的β-石英微晶的百分比为30％或更大。在优选的β-石英的实施方式中，百分比为50％或更大；在更优选的实施方式中，百分比为85％或更大。对于尖晶石、尖晶石固溶体和β-石英陶瓷-玻璃，所述玻璃-陶瓷中存在的90％或更多的微晶的尺寸为30nm或更小。该复合装甲系统的其它组成部分可选自透明材料，包括聚合物类、聚碳酸酯类、尼龙类、聚丙烯酸酯类、其它玻璃-陶瓷组合物、多晶或单晶材料、玻璃如碱石灰和硼硅酸盐玻璃、以及本文中以及本文中引用的专利和参考文献中描述的其它透明材料，它们是现有技术中已知可用于透明装甲系统的。

附图说明

图1是穿甲弹道极限与面密度的关系图，示出了有代表性的玻璃-陶瓷材料与硅酸盐玻璃材料相比优越的发射停止能力。

具体实施方式

本文中使用的短语“穿甲弹道极限与面密度的行斜率”是指图1所示的图，其中，穿甲弹道极限V₅₀的单位为英尺/秒，面密度的单位为磅/平方英尺，该短语是指包括任何类似的穿甲弹道极限与面密度的图，与使用的单位体系无关。术语V₅₀表示靶有50％的可能性被发射物击穿的发射速度。根据本发明可用于透明装甲用途的玻璃-陶瓷材料的斜率大于图1的参照材料(维克(Vycor)牌玻璃)的标准斜率(即，用于所有对比测定的标准)。维克玻璃的斜率指定为标准值1.0，根据本发明可用的所有玻璃-陶瓷的斜率大于1.0。例如，非限制性地，相对于1.0的标准维克斜率，根据本发明可用于透明装甲用途的玻璃-陶瓷的斜率为1.1或更大，1.2或更大等。本文中使用的短语“斜率大于1.0”或“穿甲弹道极限与面密度的行斜率至少为1.0”及类似的短语均指前述。本文中所有的结晶度百分数是体积百分数(V.％)。所有的组合物百分数为重量百分数(wt.％)。

因为透明装甲系统需要满足更为严格的弹道要求，同时需要减轻重量和降低成本，使用与聚合物材料层压的常规玻璃片的传统设计已变得不能接受。具体地说，为了增加弹道性能，要增加更多的玻璃，使得总的装甲重量对于用户或车辆而言变得无法承受。结果，在这些开发和使用透明装甲的研究人员中达成共识，主要的解决方案在于创新材料而不是使用更多相同的玻璃。本发明基于这样的发现，即穿甲弹道极限与面密度的行斜率大于1.0的透明材料特别适用于透明装甲系统。

本发明涉及将透明玻璃-陶瓷用于各种装甲系统。应用包括用于陆上车辆和航空器以及个人防护设备的装甲系统。这些透明玻璃-陶瓷的光学性能满足大多数军用装甲系统的可见光透明度以及近红外(IR)透明度要求。可用于本发明的装甲系统的材料的例子包括那些满足本文中所述的穿甲弹道极限与面密度(BL与AD)标准的玻璃陶瓷。这些玻璃-陶瓷包括，但不限于这样的玻璃-陶瓷，其中晶体相是β-石英、尖晶石、β-硅锌矿、镁橄榄石、尖晶石固溶体、莫来石、以及现有技术中已知的透明的类似的玻璃-陶瓷。这些材料的低密度与较高的穿甲弹道极限的组合提供了两种重要的特性中的一种或两种。第一种特性是所述材料能够以较低材料厚度达到与玻璃相等的弹道性能的能力，从而提供用于装甲系统的临界所需的低重量。第二种特性是所述材料在用于层压系统中时，能够在使用用于现有的透明装甲系统的相同的层压厚度下实现优越得弹道性能。举例来说，其中晶体相是β-石英、尖晶石或尖晶石固溶体的玻璃-陶瓷是本文的表格中例举的晶体相。

通常认为，材料的硬度和断裂韧度影响其弹道性能，但是在经过了几十年的研究后仍旧难以找到准确的联系(参见J.J.Swab的“用于测定装甲陶瓷的硬度的推荐方法”(Recommendation for determining the Hardness of Armor Ceramics)，Int.J.Appl.Ceram.Technol.1[3](2004)，第219-225页)。例如，作为一类非限制性的材料，β-石英玻璃-陶瓷综合了玻璃的加工性和许多晶体材料的性能强度，并提供了用于性能优化的较宽设计空间以及用于较宽范围用途的成本优势。此外，β-石英玻璃-陶瓷提供了开发可用于多种用途(包括非军用、非执法用途)的材料的可能性，因而提供了可进一步降低成本以有利于所有用途的经济规模，尤其是其本身不具有足够的体积的情况。具有不同晶体相的其它玻璃-陶瓷提供了类似的优点。在下文的论述中，虽然将具有β-石英作为晶体相的玻璃-陶瓷作为例子，但是要明白，可使用具有不同晶体相的其它玻璃-陶瓷材料，或者甚至晶体相的组合，只要它们满足BL与AD标准。

在一些透明装甲用途中，β-石英材料本身就足以提供弹道防护。但是，在使用β-石英或尖晶石玻璃-陶瓷的优选弹道防护系统中，一片或多片玻璃-陶瓷材料层压在具有作为背衬或“碎片捕获器”的聚合物材料的复合多层结构中。这是与常规的玻璃材料使用的相同的技术，但是使用不同的、优越的创新材料，玻璃-陶瓷如β-石英玻璃-陶瓷。复合结构中层的数量和次序取决于威胁类型，所述装甲系统设计为攻击。在一些情况下，有利的是在玻璃-陶瓷片中或之间加入一片或多片聚合物片用于优化性能。在其他情况下，理想的是使用比玻璃-陶瓷更硬的材料作为撞击表面以改善对更多潜在的威胁如穿甲弹的弹道防护。这些硬材料可以是晶体材料如氧氮化铝或尖晶石，或者可以是硬玻璃，或者甚至其它硬度高于β-石英玻璃-陶瓷的玻璃-陶瓷。所述聚合物片或层间粘合剂材料可选自目前的装甲技术中使用的材料。选择所述聚合物材料和粘合剂时一些考虑因素包括与玻璃-陶瓷匹配的折射率，与玻璃-陶瓷的化学和机械相容性，弹道性能，以及在可能的使用环境范围内的装甲系统的环境性能。

本发明的玻璃-陶瓷材料在耐射弹(包括装甲穿透(硬钢核)型射弹)穿透方面比常规的玻璃具有明显的优点。当穿甲弹道极限(停止射弹的能力，单位：英寸/秒)对厚度或面密度(单位：磅/平方英寸)作图时，玻璃-陶瓷与玻璃相比显示出更斜的斜率。这表明，在预定的速度(例如用于一类子弹的初速度)下停止射弹需要与常规玻璃相比更少(厚度或面密度)的玻璃-陶瓷材料。这示于图1，维克牌玻璃是常规的玻璃。假定质量密度类似，这解释为与基于常规的玻璃的情况相比，对于玻璃-陶瓷基装甲方案而言，需要更小的重量。目前所知，本发明的发明人，以及受让人康宁股份有限公司是第一个，也是仅有的意识到这一倾斜的斜率及其对透明装甲用途的意义的人。

所述玻璃-陶瓷提供与完全晶体材料(即，与通常具有非晶相和晶体相的多相玻璃-陶瓷材料相反，其中仅有的相是晶体相的材料)相比的成本优势。虽然晶体相已经显示出基于重量效率的威胁范围内的非常好的弹道性能，但是其并非成本有效的。例如，晶体氧氮化铝、尖晶石和青玉具有所有证实的重量效率，所述重量效率比玻璃的大三倍以上。这意味着，使用这些晶体材料的装甲系统能以比玻璃基系统的总重量的三分之一低的重量停止相同的射弹。但是，透明晶体材料使用非常昂贵的粉末加工方法(用于氧氮化铝和尖晶石)或晶体生长方法(用于青玉)。这些方法本身是非常贵的，具有较低的产率，并且不能导致生产大尺寸的片。除了生产成本，精加工和抛光这些晶体材料是非常昂贵的，通常对总的材料成本增加40-100％。制造可用于面罩、车窗、暴动防护盾和类似设备的弯曲的片会进一步增加复杂性和成本。结果，这些高性能材料目前并不应用在研究实验室外，而是用于可预见的未来。相反地，透明β-石英玻璃-陶瓷已制造成平坦的辊状片和弯曲的形状很多年，这两种形状都可用于制造透明装甲。

玻璃-陶瓷是通过玻璃的受控析晶制得的微晶固体。玻璃被熔融，制造成型，然后通过热处理转化为晶体占主导地位的陶瓷，这使用现有技术中描述的方法进行，现有技术例如美国专利5070045、6531420、6632758、6936444和7001861(均转让给康宁股份有限公司)。受控结晶化的基础在于有效的内部成核，这允许生成细的，随机取向的晶粒，而不具有空隙、微裂缝或其它孔隙。与玻璃和陶瓷一样，玻璃-陶瓷是易碎的材料，其显示出弹性性能高达导致破裂的应力点。但是，由于晶体微结构的性质，在玻璃-陶瓷中的机械性能，包括强度、弹性、断裂韧度和耐磨性，比在玻璃中的高。在玻璃陶瓷中存在均匀分布的晶体导致了裂缝的偏移和钝化，从而提供了高的耐断裂蔓延性。

使用β-石英作为例举的材料，能够形成具有25％或更多的尺寸为30nm或更小的β-石英晶体的玻璃-陶瓷材料的任何组合物可用于本发明中。仅举例来说，一种用于制造透明玻璃-陶瓷，含有至少85％的尺寸为30nm或更小的β-石英晶体的这样组合物含有，以重量％计，60-80％SiO₂、15-30％Al₂O₃和1-5％Li₂O。可存在于该组合物中的任选的组分，也以重量％计，包括最多5％的MgO、ZnO、BaO和SrO及其混合物；最多6％TiO₂，最多1％As₂O₃；以及最多2％的各个Na₂O和K₂O。仅仅通过例举的方式，落在前述组合物中的更具体的例子是下表1中示出的玻璃-陶瓷组合物，对于大于20重量％的值，所有的重量％为给定量的±10％，对于小于20重量％的值，所有的重量％为给定量的±5％。该材料可根据美国专利5070045陶瓷化。该组合物对应于表2中的GC-2。

表1

组分	重量％
组分	重量％	SiO₂	65-70
Al₂O₃	17-23	SiO₂	65-70
Al₂O₃	17-23	Li₂O	2.5-4
MgO	0-3.	Li₂O	2.5-4
MgO	0-3.	ZnO	0-3
TiO₂	2-4	ZnO	0-3
TiO₂	2-4	BaO	0.5-2
SrO	0-.5	BaO	0.5-2
SrO	0-.5	ZrO₂	1-2
As₂O₃	1	ZrO₂	1-2
As₂O₃	1	Sb₂O₃	0
Na₂O	0.2	Sb₂O₃	0
Na₂O	0.2	K₂O	0.2
V₂O₅	0	K₂O	0.2

用于一些透明β-石英和尖晶石玻璃-陶瓷以及一种硬光学玻璃的比较物理性能示于下表2。

表2

表2(续表)

可用于实施本发明的透明尖晶石玻璃-陶瓷组合物A-L的非限制性的其它例子示于表3。通常，所述尖晶石具有这样的组成：以重量％计，40-70％SiO₂、15-25％Al₂O₃、7-20％ZnO、0-6％MgO、0-4％BaO、0-2％CaO、0-5％K₂O、0-5％Na₂O、1-8％TiO₂、1-8％ZrO₂和0.5±0.3％As₂O₅。对于所述透明尖晶石玻璃-陶瓷组合物的第一个标准是其穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.0或更大，较佳的是1.1或更大，更好是1.2或更大。加入碱金属还可用于减少玻璃-陶瓷中的颜色。

表3

应该明白，在陶瓷化后产生透明尖晶石玻璃-陶瓷材料的其它组合物也可用于本发明中，只要它们的穿甲弹道极限与面密度的行斜率也为1.0或更大，较佳的是1.1或更大，更好是1.2或更大。

尽管经过多年的大量的工作，静态材料性能和弹道性能的准确关联至今仍然难以找到。已经提出的一种假设是理想的装甲材料需要具有足够的硬度以使射弹破裂，但是高于特定的临界值的硬度不再表示性能。如果可以实现其它机械性能如断裂韧度的优化，同时硬度高于临界值，也可优化装甲性能。玻璃-陶瓷理想地提供了这种可能性。

基于上述假设和理解，现已测试了各种结构中的试验和市售透明玻璃-陶瓷。这些玻璃-陶瓷包括各种尖晶石型玻璃-陶瓷，例子为(GC-6)；9664号康宁玻璃(GC-7)和添加了氧化铝的9664号玻璃的变体(GC-8和GC-9)。测试的β-石英玻璃-陶瓷包括康宁享有专利权的β-石英玻璃-陶瓷(GC-2)和另一种市售的玻璃-陶瓷材料(GC-1)。测试的其它材料包括硬光学玻璃和另一种尖晶石(GC-4)。在两种不同的厚度下，以聚碳酸酯作为背衬的GC-2和维克玻璃产生了令人感兴趣的现象。以聚碳酸酯作为背衬的玻璃-陶瓷材料具有示于图1的高重量效率斜率。基于迄今为止的结果，认为这一高斜率在最高约1英寸(2.54cm)的厚度内保持有效且是线性的。这一高斜率预计1英寸厚的GC-2能够停止初速度为2750英尺/秒的7.62mm AP(抗人体)子弹。相反地，需要超过2英寸(5.08cm)的维克玻璃去停止相同的子弹。

图1是穿甲弹道极限与面密度的关系图，示出了与玻璃材料相比，有代表性的玻璃-陶瓷材料的优越的射弹停止能力(两种材料都是以聚碳酸酯作为背衬的)。陶瓷材料GC-2的行斜率大于维克牌参照玻璃的行斜率，即，大于1.0。根据试验结果，适用于透明装甲用途的β-石英玻璃-陶瓷材料应具有25或更大的结晶度，并且其穿甲弹道极限与面密度的行斜率大于1.0，较佳的是1.1或更大。在优选的实施方式中，结晶度为50％或更大，斜率为1.1或更大。在另一个优选的β-石英的实施方式中，结晶度为85％或更大。在前述内容的另一个优选的实施方式中，穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.2或更大。

到目前为止有限的弹道测试表明，1英寸(2.54cm)的全玻璃-陶瓷层压物应能够进行2-3英寸(约5.1-7.6cm)的常规玻璃的弹道等价行为。在上述全透明层压物上进行的所有测试使用半英寸(1.27cm)的聚碳酸酯作为碎片捕获层，与目前可得到装甲系统类似。

在本文中的别处所示，对静态材料性能与弹道性能的准确关联的认识匮乏。一种假设是理想的装甲材料需要具有足够的硬度以使射弹破裂，但是当高于特定的临界值时，硬度不再表示性能。对于尖晶石玻璃-陶瓷，这一假设是由使用这些材料得到的700-730的中等努普硬度值支持的。另外，尖晶石玻璃-陶瓷本身的微结构—10-20nm硬的尖晶石纳米颗粒均匀地遍布在连续的较低膨胀率的、“较软的”玻璃相中，能够提供增强的弹道防护。哈塞尔曼(Hasselman)和富尔拉斯(Fulrath)在“分散强化玻璃基质的建议的断裂理论”(Proposed fracture theoryof a dispersion strengthened glass matrix)(J.Am.Ceram.Soc.49，68-72，1966)中提出了一种断裂理论，其中，在玻璃内的硬质球状晶体分散体会限制可在表面上产生的裂缝的尺寸，从而导致强度增加。这种晶体微结构可有助于解释玻璃-陶瓷与玻璃厚度之间的观察到较高的斜率。

综上所述，例如，玻璃-陶瓷材料已经显示出在层压的结构中作为透明装甲材料的良好的预期。从有限的数据中的推断预计，全GC-2层压物(由半英寸的聚碳酸酯作为背衬)可导致重量节省约50％，与使用常规硅酸盐玻璃的层压物相比。玻璃-陶瓷还显示出能有效地作为用于硬玻璃撞击表面的背衬材料，这一附加的实施方式潜在地提供了优越的空间效率。

虽然已参照有限的实施方式描述了本发明，但是受益于本发明所公开的内容的本领域技术人员将会明白，其它实施方式也是可行的，只要它们不偏离本文中描述的本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims

1.一种复合装甲系统，其中，玻璃-陶瓷元件或材料构成至少一个组成部分，所述玻璃-陶瓷材料的微晶尺寸为30nm或更小，穿甲弹道极限与面密度的行斜率至少为1.0。

2.如权利要求1所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷的晶体相选自β-石英、尖晶石、尖晶石固溶体、莫来石、以及现有技术中已知的类似的透明相。

3.如权利要求1所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料的90％或更多的存在于所述玻璃-陶瓷中的微晶的尺寸为30nm或更小。

4.如权利要求2所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料的穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.1或更大。

5.如权利要求2所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料的穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.2或更大。

6.如权利要求1所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料是结晶度为25％或更大的β-石英玻璃-陶瓷。

7.如权利要求2所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料是结晶度为50％或更大的β-石英玻璃-陶瓷。

8.如权利要求2所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料是结晶度为85％或更大的β-石英玻璃-陶瓷。

9.如权利要求8所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料具有包括如下组分的组成，以重量％计，60-80％SiO₂、15-30％Al₂O₃和1-5％Li₂O；以及任选地包括，也以重量％计，最多5％的MgO、ZnO、BaO和SrO及其混合物；最多4％TiO₂，最多1％As₂O₃；以及最多2％的各个Na₂O和K₂O；所述玻璃-陶瓷的穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.2或更大。

10.如权利要求9所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料具有下述组成：

组分重量％ SiO₂ 65-70 Al₂O₃ 17-23 Li₂O 2.5-4 MgO 0-3. ZnO 0-3 TiO₂ 2-4 BaO 0.5-2 SrO 0-.5 ZrO₂ 1-2 As₂O₃ 1 Sb₂O₃ 0 Na₂O 0.2 K₂O 0.2 V₂O₅ 0

对于大于20重量％的值，所有的重量％为给定量的±10％；对于小于20重量％的值，所有的重量％为给定量的±5％；并且所述玻璃-陶瓷的穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.2或更大。

11.如权利要求1所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料选自具有下述成的尖晶石和尖晶石固溶体玻璃-陶瓷，该组成包含，以重量％计，40-70％SiO₂、15-25％Al₂O₃、7-20％ZnO、0-6％MgO、0-4％BaO、0-2％CaO、0-5％K₂O、0-5％Na₂O、1-8％TiO₂、1-8％ZrO₂和0.5±0.3％As₂O₅。

12.如权利要求11所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷的结晶度小于35％。

13.如权利要求11所述的复合装甲系统，其特征在于，所述玻璃-陶瓷材料的穿甲弹道极限与面密度的行斜率为1.2或更大。