CN104132588A - 一种两段组合式抗弹陶瓷单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种两段组合式抗弹陶瓷单元，其特征在于由两部分组成，上半部结构由氧化铝陶瓷材料组成，下半部材料由碳化硼材料组成，两结构之间为粘结剂。组合完成的抗弹陶瓷单元总高度为15～30mm。上半部氧化铝陶瓷和下半部碳化硼陶瓷的圆柱体部分半径相等，为12～28mm。氧化铝陶瓷的顶部具有凸起弧面，曲面半径为陶瓷单元总高度的1/2～2/3。碳化硼陶瓷的高度占陶瓷单元总高度的40～65％。上下部结构对接方式为1～2个柱子镶嵌，柱子高度为2～5mm。综合氧化铝陶瓷有效抗高速子弹和碳化硼陶瓷密度低的优点，本发明旨在通过由氧化铝和碳化硼材料的两段陶瓷组合成抗弹陶瓷单元，能更有效的抵抗尤其是7.62mm、12.7mm、14.5mm等中小型口径穿甲燃烧弹的侵彻。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种抗弹陶瓷单元，尤其是涉及一种两段组合式的抗弹陶瓷单元，主要用于抵抗高速穿甲燃烧弹的侵彻，可应用在装甲车辆、武装直升机以及舰艇上层建筑的装甲防护等领域。
背景资料
装甲材料总的发展趋势是强韧化、轻量化、多功能和高效率。陶瓷材料是防弹材料中重要的一支，它具有高的硬度和耐磨性，高的压缩强度和高应力时的优良弹道性能。与金属装甲相比较，陶瓷装甲具有较好的抗弹性能，尤其是对付高速弹的效果更好。陶瓷防弹材料最常用的就是防弹氧化铝，但是防弹氧化铝的重量已经无法满足现代越来越快的作战速度，影响作战人员的机动性。在目前常用的抗弹装甲的结构陶瓷中，碳化硼是抗弹性能最优的装甲材料，其不仅抗弹性能优越，而且同等厚度的高性能碳化硼陶瓷装甲要比氧化铝抗弹装甲的重量减轻了15～20％。
申请号为201110009178.9的专利公开了一种自蔓延反应装甲，其结构主要由防护装甲和支撑体以及支撑体内的自蔓延炸药组成，具有受侵弹入射角影响小，安全性能较好的优点。但是，在受侵弹压力的作用过程中支撑体会发生倾斜，很难控制炸药的爆炸方向，故此项专利仍具有不稳定性。
美国公开号为US005972819A的专利公开了一种用于复合装甲的陶瓷柱结构，其结构规定至少有一个面是凸起的，并且陶瓷柱直径与顶部凸起弧度半径的比值不小于0.64∶1。陶瓷柱结构选用氧化铝含量大于90％、密度大于3g/cm3、莫氏硬度大于9的陶瓷材料，陶瓷柱平行排列，并用环氧树脂粘结，再与钢板、纤维层组合而成最终的复合靶板结构。这种传统的陶瓷柱结构不仅密度很大，而且氧化铝的抗弹性能要明显低于碳化硼和碳化硅等其他陶瓷材料。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开一种两段组合式抗弹陶瓷单元，其特征在于由两部分组成，上半部结构由氧化铝陶瓷材料组成，下半部材料由碳化硼材料组成，两结构之间为粘结剂。组合完成的抗弹陶瓷单元总高度为15～30mm。上半部氧化铝陶瓷10和下半部碳化硼陶瓷20的圆柱体部分半径相等，为12～28mm。氧化铝陶瓷的顶部具有凸起弧面，曲面半径为陶瓷单元总高度的1/2～2/3。碳化硼陶瓷的高度占陶瓷单元总高度的40～65％。上下部结构对接方式为1～2个柱子镶嵌，柱子高度为2～5mm。
本发明旨在通过由氧化铝和碳化硼材料的两段陶瓷组合成抗弹陶瓷单元，能够更有效的抵抗尤其是7.62mm、12.7mm、14.5mm等中小型口径穿甲燃烧弹的侵彻。氧化铝陶瓷材料的密度为3.9g/cm3，而碳化硼陶瓷材料的密度仅为2.5g/cm3，采用这种两段组合式的抗弹陶瓷单元可以大大降低材料的面密度。并且，碳化硼对于高速弹的抗侵彻性能低于氧化铝材料，因此选用上半段为Al2O3的陶瓷，可以承受高速冲击，当子弹速度降低到一定程度时，则由B4C进行抵抗。
本发明优点在于：(1)综合利用氧化铝和碳化硼陶瓷材料的各自优点，降低抗弹陶瓷单元面密度；(2)更有效的降低子弹侵彻速度和能量；(3)组合方式保证两段材料牢固粘结。
附图说明
图1两段组合式抗弹陶瓷单元示意图。
图中10为氧化铝陶瓷材料，20为粘结剂，30为碳化硼陶瓷材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
上半部氧化铝陶瓷为高10mm的柱形陶瓷，柱体部分半径为20mm，顶部鼓起曲面半径为12mm。下半部碳化硼陶瓷为高8mm的柱形陶瓷，柱体部分半径为20mm。上下部结构对接采用2个柱子镶嵌，柱子高度为3mm。用环氧树脂AB胶牢固粘结上下层材料，固化后整体材料的抗弹单元高度为18mm，面密度为61～67kg/m2。将整体陶瓷单元进行有序排列，并用硅橡胶粘结各柱体，最终形成整板为正方形的平板，长宽均为150mm。
实施例2
上半部氧化铝陶瓷为高9mm的柱形陶瓷，柱体部分半径为16mm，顶部鼓起曲面半径为12mm。下半部碳化硼陶瓷为高12mm的柱形陶瓷，柱体部分半径为16mm。上下部结构对接采用1个柱子镶嵌，柱子高度为4mm。用环氧树脂AB胶牢固粘结上下层材料，固化后整体材料的抗弹单元高度为21mm，面密度为55～60kg/m2。将整体陶瓷单元进行有序排列，并用硅橡胶粘结各柱体，最终形成整板为正方形的平板，长宽均为150mm。
上述仅为本发明的几个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。
Claims (7)
1.一种两段组合式抗弹陶瓷单元，其特征在于由两部分组成，上半部结构由氧化铝陶瓷材料组成，下半部结构由碳化硼材料组成，两结构之间为粘结剂。
2.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于所述的组合式抗弹陶瓷单元总高度为15～30mm。
3.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于所述的氧化铝陶瓷和碳化硼陶瓷的圆柱体部分半径相等，为12～28mm。
4.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于氧化铝陶瓷的顶部具有凸起弧面，曲面半径为陶瓷单元总高度的1/2～2/3。
5.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于碳化硼陶瓷的高度占陶瓷单元总高度的40～65％。
6.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于上下部结构对接方式为1～2个柱子镶嵌。
7.依据权利要求1所述的陶瓷单元，其特征在于镶嵌柱子高度为2～5mm。
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