CN102401612A - 一种超硬防弹护板 - Google Patents

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Abstract

一种超硬防弹护板，采用多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料作为防弹材料。所述的多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料为外接圆直径为3-200毫米，厚度为0.5-50毫米，形状为三角形，四边形或六边形。多晶金刚石或多晶立方氮化硼材料代替陶瓷作为防弹板的优势：利用其超硬性能，将以其1/3-1/5厚度的材料代替一个厚度的陶瓷材料，减轻防弹板重量的同时，提高了防护能力。

Description

一种超硬防弹护板
技术领域
本发明属于军工技术领域，具体涉及一种超硬防弹护板。
背景技术
早期作战防护工具采用装甲钢板来防弹，而人体的防护则是采用钢制的背心。钢板硬度低，防弹能力差，可被穿甲弹穿入，金属是靠塑性变形来吸收子弹的动能。此外金属比重大(d≥7g/cm3)，非常重，受人体体能和战车马力的限制，又不能做得很厚。
后来人们又采用比重较小的高分子材料如芳纶，超高分子量聚乙烯(PE)等来作防弹衣，利用其高强度与塑性变形来收吸子弹的动能。这种高分子软质防弹衣，其防弹等级也是不高的，其优点是比较轻，在一般情况下应用(如防手枪，匕首等)也有其优势。
采用陶瓷来做防弹护板已有相当长的历史，早在越南战争中，美国就采用B4C陶瓷来作为直升飞机腹部的防弹层，以防止地面射来的穿甲弹击穿，取得良好的效果。90年代联合国维和部队使用的装甲车，也有采用A1203防弹护板作面层的。
陶瓷的防弹机理与金属、高分子材料不同，它是利用陶瓷的高硬度，与子弹撞击时的共同破碎，来吸收子弹的动能。当陶瓷在有支撑层的情况下，它不会被击穿，只是局部被击碎，由于陶瓷很硬，子弹也同时被击碎，并以碎末的形式反射了回来，正所谓“狭路相逢硬者胜”。所以陶瓷的硬度对于其防弹效果，有十分重要的作用。
归纳起来，防弹材料的基本要求是：硬度高、比重小、成本适于应用对象需求。因此开发寻找适合的材料作为防弹护板的材料对于军工生产具有重要意义
发明内容
本发明的目的在于提供一种超硬防弹护板，采用多晶金刚石或多晶立方氮化硼为防弹材料，利用其超硬性能，制造各种防弹板，防止子弹，炮弹，穿甲弹的击穿，在减轻重量的同时，提高防护能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的超硬防弹护板，采用多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料作为防弹材料。
所述的多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料为外接圆直径为3-200毫米，厚度为0.5-50毫米，形状为三角形，四边形或六边形。
所述的多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料分别由3-40μm的金刚石微粒或立方氮化硼微粒黏结而成。
所述的防弹护板为软体防弹护板，即将多晶金刚石板或多晶立方氮化硼板侧面穿孔，用高强度尼龙丝将其编织起来，制成软体防弹护板。软体防弹板适合防止威力不大的手枪子弹，匕首或其他不需要防护要求高的地方，优点是比较轻便，透气性好，穿着舒服。
所述的防弹护板为硬体防弹护板，有三层结构，分别为(1)表面遮掩保护层：1-3毫米厚，采用多层高强度高分子纤维织物；(2)中间迎弹层：由合适形状的多晶金刚石或多晶立方氮化硼拼接块拼接而成；(3)底层：多层高强度高分子纤维织物，如芳纶纤维织物，或超高分子量聚乙烯纤维织物，或聚丙烯纤维织物，其厚度3-8毫米。硬体防弹护板适合于坦克，运兵车，运钞车，直升机，碉堡，掩体等对防弹要求很高的地方。
所述的多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料分别由3-40μm的金刚石微粒或立方氮化硼微粒黏结而成。其制备工艺有以下三种：
1.化学汽相沉积法，本方法适合0.5-3毫米厚，直径100-200毫米的圆形材料，然后给予切割成需要的形状。
2.将3-40μm的金刚石微粒或立方氮化硼微粒，添加黏结剂，在超高压和高温条件下烧结，这一工艺适合做厚度2-50毫米，外接圆不大于50毫米的材料。
3.热等静压技术：将3-40μm的金刚石微粒或立方氮化硼微粒，添加黏结剂，在2000MPa，温度约1600℃-2000℃的条件下烧结。本工艺制备的材料其尺寸范围较大。
采用三种不同工艺制备多晶金刚石或多晶立方氮化硼防弹材料，材料的组分有所不同，其硬度和抗弯强度也会有所差别。
防弹原理：利用金刚石和立方氮化硼极高的屈服强度，即其极高的硬度，将飞速而至的子弹或炮弹碰碎，而阻止其继续前进，从而达到防弹的目的。又因为多晶金刚石和多晶立方氮化硼在空气中的耐热性能，和他们对不同金属元素在1000℃以上的高温条件下接触反应不同，针对要防护的子弹或炮弹材料，要选择多晶金刚石或多晶立方氮化硼。
多晶金刚石或多晶立方氮化硼材料代替陶瓷作为防弹板的优势：利用其超硬性能，将以其1/3-1/5厚度的材料代替一个厚度的陶瓷材料，减轻防弹板重量的同时，提高了防护能力。这一点在坦克和直升机防护方面特别重要。
具体实施方式
实施例1
一种采用多晶金刚石材料作为防弹材料的软体防弹护板，所述的多晶金刚石材料为外接圆直径为3-200毫米，厚度为0.5-50毫米，形状为三角形，四边形或六边形。
将多晶金刚石板侧面穿孔，用高强度尼龙丝将其编织起来，制成软体防弹护板。
所述的多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料分别由3-40μm的金刚石微粒或立方氮化硼微粒黏结而成。其制备工艺有以下三种：
1.化学汽相沉积法，本方法适合0.5-3毫米厚，直径100-200毫米的圆形材料，然后给予切割成需要的形状。
2.将3-40μm的金刚石微粒，添加黏结剂，在超高压和高温条件下烧结，这一工艺适合做厚度2-50毫米，外接圆不大于50毫米的材料。
3.热等静压技术：将3-40μm的金刚石微粒微粒，添加黏结剂，在2000MPa，温度约1600℃-2000℃的条件下烧结。本工艺制备的材料其尺寸范围较大。
实施例2
一种采用多晶立方氮化硼材料作为防弹材料的软体防弹护板，所述的多晶立方氮化硼材料为外接圆直径为3-200毫米，厚度为0.5-50毫米，形状为三角形，四边形或六边形。
将多晶立方氮化硼板侧面穿孔，用高强度尼龙丝将其编织起来，制成软体防弹护板。
所述的多晶立方氮化硼材料分别由3-40μm的立方氮化硼微粒黏结而成。其制备工艺有以下三种：
1.化学汽相沉积法，本方法适合0.5-3毫米厚，直径100-200毫米的圆形材料，然后给予切割成需要的形状。
2.将3-40μm的立方氮化硼微粒，添加黏结剂，在超高压和高温条件下烧结，这一工艺适合做厚度2-50毫米，外接圆不大于50毫米的材料。
3.热等静压技术：将3-40μm的立方氮化硼微粒，添加黏结剂，在2000MPa，温度约1600℃-2000℃的条件下烧结。本工艺制备的材料其尺寸范围较大。
实施例3
一种采用多晶立方氮化硼材料作为防弹材料的硬体防弹护板，所述的多晶立方氮化硼材料为外接圆直径为3-200毫米，厚度为0.5-50毫米，形状为三角形，四边形或六边形。
所述的防弹护板为硬体防弹护板，有三层结构，分别为(1)表面遮掩保护层：1-3毫米厚，采用多层高强度高分子纤维织物；(2)中间迎弹层：由合适形状的多晶立方氮化硼拼接块拼接而成；(3)底层：多层高强度高分子纤维织物，如芳纶纤维织物，或超高分子量聚乙烯纤维织物，或聚丙烯纤维织物，其厚度3-8毫米。硬体防弹护板适合于坦克，运兵车，运钞车，直升机，碉堡，掩体等对防弹要求很高的地方。
所述的多晶立方氮化硼材料分别由3-40μm的立方氮化硼微粒黏结而成。其制备工艺有以下三种：
1.化学汽相沉积法，本方法适合0.5-3毫米厚，直径100-200毫米的圆形材料，然后给予切割成需要的形状。
2.将3-40μm的立方氮化硼微粒，添加黏结剂，在超高压和高温条件下烧结，这一工艺适合做厚度2-50毫米，外接圆不大于50毫米的材料。
3.热等静压技术：将3-40μm的立方氮化硼微粒，添加黏结剂，在2000MPa，温度约1600℃-2000℃的条件下烧结。本工艺制备的材料其尺寸范围较大。
实施例4
一种采用多晶金刚石材料作为防弹材料的硬体防弹护板，所述的多晶金刚石材料为外接圆直径为3-200毫米，厚度为0.5-50毫米，形状为三角形，四边形或六边形。
所述的防弹护板为硬体防弹护板，有三层结构，分别为(1)表面遮掩保护层：1-3毫米厚，采用多层高强度高分子纤维织物；(2)中间迎弹层：由合适形状的多晶金刚石拼接块拼接而成；(3)底层：多层高强度高分子纤维织物，如芳纶纤维织物，或超高分子量聚乙烯纤维织物，或聚丙烯纤维织物，其厚度3-8毫米。硬体防弹护板适合于坦克，运兵车，运钞车，直升机，碉堡，掩体等对防弹要求很高的地方。
所述的多晶立方氮化硼材料分别由3-40μm的立方氮化硼微粒黏结而成。其制备工艺有以下三种：
1.化学汽相沉积法，本方法适合0.5-3毫米厚，直径100-200毫米的圆形材料，然后给予切割成需要的形状。
2.将3-40μm的立方氮化硼微粒，添加黏结剂，在超高压和高温条件下烧结，这一工艺适合做厚度2-50毫米，外接圆不大于50毫米的材料。
3.热等静压技术：将3-40μm的立方氮化硼微粒，添加黏结剂，在2000MPa，温度约1600℃-2000℃的条件下烧结。本工艺制备的材料其尺寸范围较大。

Claims (5)

1.一种超硬防弹护板，其特征在于：采用多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料作为防弹材料。
2.根据权利要求1所述的超硬防弹护板，其特征在于：所述的多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料为外接圆直径为3-200毫米，厚度为0.5-50毫米，形状为三角形，四边形或六边形。
3.根据权利要求1所述的超硬防弹护板，其特征在于：所述的多晶金刚石材料或多晶立方氮化硼材料分别由3-40μm的金刚石微粒或立方氮化硼微粒黏结而成。
4.根据权利要求1或2或3所述的超硬防弹护板，其特征在于：所述的防弹护板为软体防弹护板，即将多晶金刚石板或多晶立方氮化硼板侧面穿孔，用高强度尼龙丝将其编织起来，制成软体防弹护板。
5.根据权利要求1或2或3所述的超硬防弹护板，其特征在于：所述的防弹护板为硬体防弹护板，有三层结构，分别为(1)表面遮掩保护层：1-3毫米厚，采用多层高强度高分子纤维织物；(2)中间迎弹层：由合适形状的多晶金刚石或多晶立方氮化硼拼接块拼接而成；(3)底层：多层高强度高分子纤维织物，如芳纶纤维织物，或超高分子量聚乙烯纤维织物，或聚丙烯纤维织物，其厚度3-8毫米。
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