CN104048560A - 多层复合钢板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多层复合钢板，包括：两块基板，所述两块基板结构和材质相同，两块基板之间具有阻力改变层，并通过粘合形成复合钢板；阻力改变层由碳纤维层、钢丝网层、钢纤维混凝土板、岩棉和碳纤维复合材料层板中一种或多种粘合形成。本发明采用相邻设置的两块高强度钢板用以粉碎穿甲弹，显示出优异的综合力学性能；且内夹有碳纤维复合材料等加强夹层，具有体积小质量轻，且相同厚度下强度更大的优点。

Description

多层复合钢板

技术领域

本发明涉及多层复合钢板，用于车辆等领域，保护人员。

背景技术

目前，人们对防弹板的研究发展很快，如北京航空航天大学申请的申请号为99210986.8(名称为轻质复合材料防弹板)和99244133.1(名称为先进功能复合材料防弹板)的专利，这些专利具有很好的防弹功能。轻质复合材料防弹板可防54式手枪和79式冲锋枪的铅芯弹。先进功能复合材料防弹板可防79式和56式冲锋枪的钢芯弹。

但它们具有工艺较复杂，加工不方便，成本较高的不足，比如将现有的运钞车改装成防弹板，结构上要重新设计，工艺也需重新安排，时间花费较多，成本价格要提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供多层复合钢板，由2层或多层钢板构成，内夹有碳纤维等加强夹层，并由金属胶或其他粘合剂构成；而且根据需要可以在不同层放置不同金属使其兼顾多种属性，例如(防腐，防弹等等)，具有体积小质量轻，且相同厚度下强度更大的优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

多层复合钢板，包括：两块基板，其特征在于，所述两块基板结构和材质相同，两块基板之间具有阻力改变层，并通过粘合形成复合钢板。

在本发明的一个优选实施例中，所述阻力改变层为两块基板之间的间隙。

在本发明的一个优选实施例中，所述阻力改变层由碳纤维层、钢丝网层、钢纤维混凝土板、岩棉和碳纤维复合材料层板中一种或多种粘合形成。

在本发明的一个优选实施例中，所述基板为两块，分别为第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板均采用高强度钢板。

在本发明的一个优选实施例中，所述高强度钢板中所含元素的质量百分数如下：

C：0.17-0.23％，Mn≤0.4％，S≤0.l％、Ni：8.5-9.5％、Co：3.5-4.5％、Cr：0.5-1.0％，Mo0.8-1.2％、V：0.08-0.12％，P≤0.01％，S≤0.01％，B：0.0007-0.002％、Nb：0.01-0.02％，余量为铁和杂质。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明采用相邻设置的两块高强度钢板用以粉碎穿甲弹，显示出优异的综合力学性能；

且内夹有碳纤维复合材料等加强夹层，并由金属胶或其他粘合剂构成；而且根据需要可以在不同层放置不同金属使其兼顾多种属性，例如(防腐，防弹等等)，具有体积小质量轻，且相同厚度下强度更大的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的工作原理示意图。

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击；通过对一下简化模型的计算可以粗略说明其原因。

参照图1，质量为2m、厚度为2d的钢板静止在水平光滑桌面上。质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板，刚好能将钢板射穿。现把钢板分成厚度均为d、质量均为m的相同两块，间隔一段距离水平放置，如图所示。若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板，穿出后再射向第二块钢板，求子弹射入第二块钢板的深度。设子弹在钢板中受到的阻力为恒力，且两块钢板不会发生碰撞不计重力影响。

解析：设子弹的初速为v0,穿过2d厚度的钢板时共同速度为：v受到阻力为f.

对系统由动量和能量守恒得：

①mv₀＝（m+2m）v

② $f\·2d=\frac{1}{2}m{v_0}^2-\frac{1}{2}(m+2m)v^2$

由①②得：③ $f{d}^{\′}=\frac{1}{6}m{v_0}^2$

子弹穿过第一块厚度为d的钢板时，设其速度为v1，此时钢板的速度为u，穿第二块厚度为d的钢板时共用速度为v2，穿过深度为d′

对子弹和第一块钢板系统由动量和能量守恒得：

④mv₀＝mv₁+mu

⑤ $\mathrm{fd}=\frac{1}{2}m{v_0}^2-\frac{1}{2}m{v_1}^2-\frac{1}{2}{\mathrm{mu}}^2$

由③④⑤得：⑥

对子弹和第二块钢板系统由动量和能量守恒得：

⑦mv₁＝(m+m)v₂

⑧ $f\·d^{\′}=\frac{1}{2}m{v_1}^2-\frac{1}{2}(m+m){v_2}^2$

由③⑥⑦⑧得： $d^{\′}=\frac{2+\sqrt{3}}{4}d$

综上所述，相同厚度下，两块材质，结构相同的钢板的强度更大。

参照图2，多层复合钢板，包括：两块基板100，200，其中两块基板100，200结构和材质相同，两块基板100，200之间具有阻力改变层400，并通过粘合形成复合钢板。

该第一基板100和第二基板均200采用高强度钢板，其中高强度钢板中所含元素的质量百分数如下：C：0.17-0.23％，Mn≤0.4％，S≤0.l％、Ni：8.5-9.5％、Co：3.5-4.5％、Cr：0.5-1.0％，Mo0.8-1.2％、V：0.08-0.12％，P≤0.01％，S≤0.01％，B：0.0007-0.002％，Nb：0.01-0.02％，余量为铁和杂质；

一分别包覆于第一基板100和第二基板200上的铝锌合金板300，所述铝锌合金板300按照质量份计，包括5-25份的铝，1-3份的镁，1.5份的硅、0.3份的稀土，余量为锌；该铝锌金属板在苛刻的腐蚀环境下仍能发挥其优异的耐腐蚀性,产品耐刮耐磨,能适应多种加工,使用寿命长,完全可以取代目前的采用先成形加工再经热浸镀锌的后浸镀金属板产品进行使用；能进一步扩大本发明的使用环境，尤其对于海水，海风等恶劣环境下，表现优异；

其中阻力改变层400为两块基板之间的间隙；

或者阻力改变层400由碳纤维层、钢丝网层、钢纤维混凝土板、岩棉和碳纤维复合材料层板中一种或多种粘合形成；使用中，其钢纤维混凝土板主要用于防弹，可根据防弹要求调整强度和厚度；其岩棉用于消波吸能，衰减爆炸的冲击波，主要起到防爆作用；其碳纤维复合材料层板具有防弹防爆双重功能，能阻碍碎片可能造成的二次冲击破坏。

根据实际需要，靠近第一基板100一侧的铝锌合金板300的表面还设置有仿真迷彩复合层500，该仿真迷彩复合层采用军用高效摄影照片作为仿真迷彩图形,充分发挥仿真迷彩版印浴巾复合层达到高效仿真迷彩伪装效果,可随地形,地物和自然环境随意变换防真迷彩层,对摄影侦察和目视侦察具有同等的伪装效果；

本发明的处理工艺：

第一基板和第二基板处理：校平，使高强度钢板不平度＜5mm/m；且整版面≤10mm/全长或全宽；再将高强度钢板放平，使用砂轮进行打磨，清除表面杂物，使表面光洁、平整，表面粗糙度为Ra12.5μm，再进行抛磨光洁；

第一基板和第二基板的强化和复合采用主轧辊加压，强化和复合过程同时进行。在强化和复合之间，也同样将夹芯层放置于第一基板和第二基板之间；如果先加压强化，强化后表面硬度和强度提高，不利于两种材料复合；如果先复合，后加压强化，则强化时的层间蠕动又会破坏复合效果，故二者同步进行。

在上述成分范围内，按照所规定的生产工艺，生产发明钢和比照钢，两者之间的成分、工艺参数和部分性能见表1和表2。

表1 发明钢和对比钢成分(质量分数％)

钢类型	C	Mn	Si	P	S	Ni	Co	Cr	Mo	V	Nb	B
													发明钢A	0.20	0.25	0.07	0.004	0.004	9.05	3.92	0.92	0.90	0.09	0.015	0.0009
发明钢B	0.19	0.32	0.05	0.004	0.003	8.85	4.05	0.85	1.05	0.11	0.012	0.0012
													对比钢	0.21	0.30	0.05	0.004	0.003	9.15	4.03	0.80	1.02	0.10	一	一

表2 发明钢和比照钢主要工艺参数和部分性能比较

钢类型	终轧温度	冷却速度	轧后保持	时效处理	屈服强度	抗拉强度	-40C下冲
									/C	/C*S^-1	时间/S	温度时间	/MPa	/MPa	击功值/J
发明钢A	850	10	20	565C,1h	1334.6	1583.7	97.8
									950	30	10	565C,1h	1325.8	1564.1	101.1
发明钢B	800	30	30	565C,1h	1356.2	1599.4	92.7
									900	10	10	565C,1h	1322.9	1572.0	98.2
	950	10	20	565C,1h	1317.0	1580.8	95.8
								对比钢	900		一	565C,1h	1228.7	1495.5	74.5

从表1和表2中可以看出，采用添加Nb和B合金化元素的发明钢，再配合控轧控冷工艺，与未添加上述元素的比照钢相比，其屈服强度较比照钢高90MPa以上，在零下40摄氏度时的冲击功值也高于比照钢18J以上，低温韧性优良。

本发明采用相邻设置的两块高强度钢板用以粉碎穿甲弹，显示出优异的综合力学性能；

且内夹有碳纤维复合材料等加强夹层，并由金属胶或其他粘合剂构成；而且根据需要可以在不同层放置不同金属使其兼顾多种属性，例如(防腐，防弹等等)，具有体积小质量轻，且相同厚度下强度更大的优点。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.多层复合钢板，包括：两块基板，其特征在于，所述两块基板结构和材质相同，两块基板之间具有阻力改变层，并通过粘合形成复合钢板。

2.根据权利要求1所述的多层复合钢板，其特征在于，所述阻力改变层为两块基板之间的间隙。

3.根据权利要求1所述的多层复合钢板，其特征在于，所述阻力改变层由碳纤维层、钢丝网层、钢纤维混凝土板、岩棉和碳纤维复合材料层板中一种或多种粘合形成。

4.根据权利要求1所述的多层复合钢板，其特征在于，所述基板为两块，分别为第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板均采用高强度钢板。

5.根据权利要求4所述的多层复合钢板，其特征在于，所述高强度钢板中所含元素的质量百分数如下：

C：0.17-0.23％，Mn≤0.4％，S≤0.l％、Ni：8.5-9.5％、Co：3.5-4.5％、Cr：0.5-1.0％，Mo0.8-1.2％、V：0.08-0.12％，P≤0.01％，S≤0.01％，B：0.0007-0.002％、Nb：0.01-0.02％，余量为铁和杂质。