CN103486907A - 一种提高陶瓷整板防弹性能的表面结构及其处理方法 - Google Patents

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辛志荣
鲁品琦
于天
巩娜娟
王锐
董建东
辛春荣
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Abstract

本发明公开的一种提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构及处理方法，其是在防弹陶瓷整板的迎弹面上加工有若干止裂槽。防弹陶瓷整板着弹时，着弹点形成的辐射状裂纹就会被着弹点周围的止裂槽限制在一定的区域内，裂纹不会再呈辐射状继续向前扩展，而是沿着凹槽成周向扩展，保护了着弹点周围止裂槽以外的陶瓷不被破坏，从而提高了防弹陶瓷整板的防弹效果。另外本发明在防弹陶瓷整板的迎弹面上加工出若干凸柱，而且这些凸柱的顶部为半球状，这样子弹打在凸柱的表面上时，会改变方向，从而降低子弹的穿透能力，也进一步提高了防弹陶瓷整板的防弹效果。

Description

一种提高陶瓷整板防弹性能的表面结构及其处理方法
技术领域
本发明涉及陶瓷防弹板制备技术领域，特别涉及一种提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构及其处理方法。
背景技术
人体防弹衣是单兵战士、武警、保安、武装押运员常用的防护装备，属军民两用产品。防护级别较高的人体防弹衣的核心部件是防弹插板，插板材料经历了硬质金属插板、陶瓷/合成纤维复合插板，以及发展到今天的第三代防弹插板——多曲面陶瓷/合成纤维复合插板，这是目前防弹插板的主要发展方向。
复合防弹插板的基板可用芳纶或超高分子量聚乙烯纤维的UD复合布热压而成。陶瓷面板的材质主要有氧化铝、碳化硅、碳化硼以及多种碳化物复合陶瓷等。将陶瓷面板与纤维基板通过过渡粘接层相结合，并在陶瓷面板的二表面各自粘贴一层止裂布，可防止陶瓷面板着弹后碎片对人体的二次伤害，但是，对陶瓷整板裂纹的扩展，其作用甚微。
复合防弹插板中的陶瓷片一般有两种：一是最早使用的《马赛克拼接式》陶瓷面板；二是大块的陶瓷整板。大块陶瓷整板的板型分为单曲面和多曲面两种，目前大家都在积极研发的就是多曲面陶瓷整板。与单曲面板型相比，其板型与人体更贴切；与拼接式陶瓷面板相比，生产效率高，与纤维基板的粘结简便，省工省时；重要的是：必须采用新的工艺技术，才能有效阻止弹击裂纹的扩散，才能使多曲面陶瓷整板/纤维复合的防弹插板的防弹性能提高到一个新的水平。目前，国际上先进国家如法国、美国、俄罗斯、德国的一些企业已经采用了多曲面整体陶瓷板制备复合式防弹插板并已纳入其制式装备；多曲面整体陶瓷面板代替小块陶瓷拼接面板将成为今后人体防弹衣插板发展的趋势。
关键的问题是：多曲面整体陶瓷面板10（参见图1）在遭受弹击后，一般会产生以弹击点11为中心产生若干条辐射状的裂纹12，这样如果第二次弹击点位于这些裂纹时，子弹就会穿透防弹插板而对人体造成伤害；如何将每次弹击产生的裂纹限制在一定的区域内，从而提高防弹陶瓷整板防弹性能是本领域重点研究的课题。
再者，现有的多曲面整体陶瓷面板表面基本上是平滑的弧面，很难改变子弹的前进方向，因而防弹性能降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有技术存在的不足而提供一种提高多曲面整体陶瓷面板防弹性能的表面结构，采用该表面结构处理的防弹陶瓷整板能有效地将每次弹击所形成的裂纹限制在一定的区域内，从而提高防弹陶瓷整板的防弹性能。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构处理，其特征是在防弹陶瓷整板的迎弹面上加工有若干止裂槽，能有效阻止陶瓷整板着弹后产生的裂纹向外扩散，从而提高了整板的防弹性能。止裂槽是本发明的第一项表面结构方案，该止裂槽的加工方法是：机械加工或激光或高压水枪加工成型，或者在烧结前直接模压成型。
本发明的第二项表面结构处理方案是：在防弹陶瓷整板迎弹面上加工出若干紧密排列的凸柱或半球，而且这些凸柱的顶部也为半球状，这样的表面结构会使子弹偏离原来的方向，从而大大降低了子弹的穿透能力，也就进一步提高了防弹陶瓷整板的防弹效果。第二项表面结构处理方案的加工方法是：烧结前直接模压成型。
在本发明的一个优选实施例中，所述止裂槽为凹槽。
所述凹槽为闭环状凹槽；在所述防弹陶瓷整板的迎弹面边缘位置，所述凹槽可为开环状凹槽。
在本发明的一个优选实施例中，所述闭环状凹槽为圆环状凹槽，相邻的圆环状凹槽边缘相切或与防弹陶瓷整板边缘相切。
在本发明的一个优选实施例中，所述闭环状凹槽为多边形状的闭环状凹槽。
在本发明的一个优选实施例中，所述闭环状凹槽为正六边形状的闭环状凹槽，所有正六边形状的闭环状凹槽成蜂窝状排列在所述防弹陶瓷整板的迎弹面上。
在本发明的一个优选实施例中，所述圆环形凹槽的直径在0.01mm至100mm之间。
在本发明的一个优选实施例中，所述凹槽的截面为U形或半圆形或V形或矩形。
所述矩形为方形。
在本发明的一个优选实施例中，所述凹槽的深度为0.01mm～10mm，宽度为0.01mm～10mm。
在本发明的一个优选实施例中，在所述防弹陶瓷整板的迎弹面上还加工有若干凸柱，凸柱之间紧密排列。
在本发明的一个优选实施例中，所述凸柱为凸出的半球或球冠圆柱。
在本发明的一个优选实施例中，所述凸出的半球或球冠圆柱的直径为1mm～50mm，高度为0.5mm～25mm。
在本发明的一个优选实施例中，所述若干凸出的半球或球冠圆柱呈规则的紧密排列；若干个凸出的半球或球冠圆柱组成一个区域，该区域的边界即是止裂槽的位置。
本发明的一种提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构处理方法是所述的止裂槽采用机械加工或激光或高压水枪加工成型，或者在烧结前直接模压成型。
本发明的一种提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构处理方法是所述凸柱是在烧结前直接模压成型。
由于采用了如上的技术方案，本发明在防弹陶瓷整板的迎弹面上加工有若干凹槽，这样当陶瓷整板着弹时，着弹点所形成的辐射状裂纹就会被着弹点周围的止裂槽限制在一定的区域内而不会再继续向前扩展，而是沿着凹槽周向扩展，从而保护了着弹点所在区域的凹槽以外的陶瓷不被破坏，提高了防弹陶瓷整板的防弹效果。
附图说明
图1为现有防弹陶瓷整板的迎弹面上着弹点裂纹形成的状态图。
图2为本发明实施例1的防弹陶瓷整板的表面结构示意图。
图3为本发明实施例1的防弹陶瓷整板的表面结构被子弹击中后的着弹点所产生的裂纹示意图。
图4为本发明实施例2的防弹陶瓷整板的表面结构示意图。
图5为本发明实施例3的防弹陶瓷整板的表面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。
实施例1
参见图2，图中给出的防弹陶瓷整板100，在其迎弹面110上加工有若干止裂槽，止裂槽为凹槽120。这些凹槽120在防弹陶瓷整板100的迎弹面110中间位置为闭环状凹槽121；在防弹陶瓷整板100的迎弹面110边缘位置，这些凹槽为开环状凹槽122。
在防弹陶瓷整板100的迎弹面110中间位置的闭环状凹槽121为圆环状凹槽，相邻的圆环状凹槽相切连接。这些圆环形凹槽的直径在0.01mm至50mm之间。
凹槽120的截面为U形或半圆形或V形或方形。凹槽120的深度为0.01mm～10mm，宽度为0.01mm～10mm。这些凹槽120采用机械加工或激光或高压水枪加工方式成型，或者在烧结前直接用模具成型。
参见图3，当防弹陶瓷整板100的迎弹面110被子弹击中后，形成一着弹点111，并且还会以着弹点111为中心多条成辐射状分布的裂纹112，当这些裂纹112延伸到着弹点111外围的凹槽120时，就不会再继续成辐射状延伸，而是被凹槽120所阻挡，甚至会沿着凹槽120周向延伸，这样就保护了凹槽120以外的陶瓷部分免受破坏，从而提高了防弹陶瓷整板的防弹效果。
实施例2
参见图4，图中给出的防弹陶瓷整板100，在其迎弹面110上加工的若干凹槽120a为正六边形状的闭环状凹槽。正六边形状的闭环状凹槽成蜂窝状排列在所述防弹陶瓷整板的迎弹面上。
实施例3
参见图5，图中给出的防弹陶瓷整板100，在其迎弹面110上除了加工有若干凹槽120外，还加工有若干凸柱130。这些凸柱130为凸出的半球或球冠圆柱。凸出的半球或球冠圆柱直径为1mm～50mm，高度为0.5mm～25mm。若干凸出的半球或球冠圆柱呈规则排列。这样子弹打在凸出的半球或球冠圆柱的表面上时，会改变方向，从而消耗子弹的动能，也进一步提高了防弹陶瓷整板的防弹效果。
该实施例的其余部分同实施例1和2。

Claims (16)

1.一种提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征是在防弹陶瓷整板的迎弹面上加工有若干止裂槽。
2.如权利要求1所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述止裂槽为凹槽。
3.如权利要求2所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述凹槽为闭环状凹槽；在所述防弹陶瓷整板的迎弹面边缘位置，所述凹槽可为开环状凹槽。
4.如权利要求3所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述闭环状凹槽为圆环状凹槽，相邻的圆环状凹槽边缘相切或与防弹陶瓷整板边缘相切。
5.如权利要求3所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述闭环状凹槽为多边形状的闭环状凹槽。
6.如权利要求3所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述闭环状凹槽为正六边形状的闭环状凹槽，所有正六边形状的闭环状凹槽成蜂窝状排列在所述防弹陶瓷整板的迎弹面上。
7.如权利要求3所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述圆环形凹槽的直径在0.01mm至100mm之间。
8.如权利要求3所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述凹槽的截面为U形或半圆形或V形或矩形。
9.如权利要求8所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述矩形为方形。
10.如权利要求3所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述凹槽的深度为0.01mm～10mm，宽度为0.01mm～10mm。
11.如权利要求1至10任一项权利要求所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，在所述防弹陶瓷整板的迎弹面上还加工有若干凸柱，凸柱之间紧密排列。
12.如权利要求11所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述凸柱为凸出的半球或球冠圆柱。
13.如权利要求12所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述凸出的半球或球冠圆柱的直径为1mm～50mm，高度为0.5mm～25mm。
14.如权利要求12所述的提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构，其特征在于，所述若干凸出的半球或球冠圆柱呈规则的紧密排列；若干个凸出的半球或球冠圆柱组成一个区域，该区域的边界即是止裂槽的位置。
15.权利要求1至10一种提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构处理方法，其特征是所述的止裂槽采用机械加工或激光或高压水枪加工成型，或者在烧结前直接模压成型。
16.权利要求11至14所述的一种提高防弹陶瓷整板防弹性能的表面结构处理方法，其特征是所述凸柱是在烧结前直接模压成型。
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