CN106348760A - 一种陶瓷防弹片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷防弹片及其制备方法，由碳化硅、麦芽糊精和碳化硼按质量百分比为94～96％：2.8～3.2％：1.8～2.2％制成，将原料按照比例称量后加入工艺水进行充分混合得到料浆，然后送入造粒塔喷雾造粒形成颗粒，再通过圆振筛进行粗细分离，并置于调试器调试含水率，然后经压机压制成所需规格防弹片坯件，并进行车削加工，置于无压烧结炉进行烧结，烧结成型后经磨、铣设备对陶瓷件平面及立面进行研磨以及抛光到所需尺寸及精度。本发明产品配料简单，辅料只有二种，用量小，原材料成本低；本发明生产过程可控制性强，随时可以调整参数，产品粒度和形状分布均匀，产品硬度高，比重小，弹道性能好，生产过程中的耗能小，产成品率高。

Description

一种陶瓷防弹片及其制备方法

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，具体是一种陶瓷防弹片及其制备方法。

背景技术

在国防领域，防弹陶瓷材料主要有碳化硼(B4C)、碳化硅(SiC)和氧化铝(Al₂O₃)三种，其中B₄C重量最轻，比模量高，弹道性能好，是综合性能最好的防弹陶瓷材料。但由于长期没有解决无压烧结制备工艺，目前均采用热压烧结法制备，成本和价格十分昂贵。SiC陶瓷材料相比之下，可以采用无压烧结、成本大大降低。目前SiC防弹陶瓷仅有限应用于高端防护市场，如直升机、潜艇、冲锋舟和歼击机等装备的防护系统中。现有的信息表明，目前发达国家在防弹陶瓷产品上已开始普遍使用SiC功能陶瓷，但是对我国实行严密地封锁。

碳化硅是自然界中硬度仅次于金刚石的重要超硬材料。它具有高熔点、高模量、比重小、自润滑性好、耐磨、耐酸碱腐蚀、耐辐射等特点，是一种综合性能十分突出的新型高性能工程陶瓷材料，在高端防弹装甲材料、高端液气密封材料、航天航空发动机喷头、高端陶瓷轴承、研磨介质、硬质材料的抛光和精研磨料等方面具有重要应用。

目前现有工艺生产的防弹片，由于加入辅料多，各辅料收缩系统不同，容易产生孔隙，导致坯件结构不均匀，产品致密性差，成品率低。因此需要研发出新的材料以及生产方法，以获得更高质量的防弹片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷防弹片及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种陶瓷防弹片及其制备方法，由以下原料按比例制成：碳化硅：麦芽糊精：碳化硼的质量百分比为94～96％：2.8～3.2％：1.8～2.2％。

作为本发明进一步的方案：所述碳化硅采用粒径为0.5μm的碳化硅超细微粉，所述麦芽糊精和碳化硼采用粒径为1～5μm的粉料。

一种陶瓷防弹片的制备方法，具体制备步骤如下：

（1）将原料按照比例称量后，并加入工艺水，经混合掺拌机充分混合30min得到料浆；

（2）将料浆送入造粒塔喷雾造粒，从造粒塔喷出的料浆逐渐干燥，形成颗粒；

（3）造粒后的颗粒通过圆振筛400～500目筛网，将假性颗粒进行粗细分离；

（4）将分离后得到的目标颗粒置于调试器中进行调试，至颗粒的含水率在0.7～0.9%范围内；

（5）将上述颗粒经20～25MPa压机压制成所需规格的防弹片坯件；

（6）将防弹片坯件经过车削加工，使坯件的尺寸更加精确，表面更加光滑；

（7）经加工后的坯件置于无压烧结炉内，按照一定的升温程序进行升温：在0～200℃阶段以1～4℃/min的速度升温，在200～600℃阶段以1～5℃/min的速度升温，在600～1000℃以2～5℃/min的速度升温，在达到1000℃时保温1h，在1000～2200℃阶段以1～5℃/min的速度升温，在最高温度2200℃时保温5～10h；

（8）烧结成型后的陶瓷防弹件，经磨、铣设备对陶瓷件平面及立面进行研磨以及抛光到所需尺寸及精度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明产品配料简单，辅料只有二种，用量小，原材料成本低；

2、制备过程通过大量实验得出的数据解决了其他工艺产生的粉料流动性、成型性和化学均匀性差的缺点；

本发明生产过程可控制性强，随时可以调整参数，产品粒度和形状分布均匀，产品硬度高，比重小，弹道性能好，生产过程中的耗能小，制备工艺简单，产成品率高。

附图说明

图1为本发明的制备流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

陶瓷防弹片，由以下原料按比例制成：碳化硅：麦芽糊精：碳化硼的质量百分比为95％： 3.2％：1.8％。

碳化硅采用粒径为0.5μm的碳化硅超细微粉，麦芽糊精和碳化硼采用粒径为1μm的粉料。

实施例2

陶瓷防弹片，由以下原料按比例制成：碳化硅：麦芽糊精：碳化硼的质量百分比为95％：3％：2％。

碳化硅采用粒径为0.5μm的碳化硅超细微粉，麦芽糊精和碳化硼采用粒径为2μm的粉料。

实施例3

陶瓷防弹片，由以下原料按比例制成：碳化硅：麦芽糊精：碳化硼的质量百分比为95％：2.8％：2.2％。

碳化硅采用粒径为0.5μm的碳化硅超细微粉，麦芽糊精和碳化硼采用粒径为3μm的粉料。

上述实施例中陶瓷防弹片的制备方法，如图1所示，具体制备步骤如下：

（1）将原料按照比例称量后，并加入工艺水，经混合掺拌机充分混合30min得到料浆；

（2）将料浆送入造粒塔喷雾造粒，从造粒塔喷出的料浆逐渐干燥，形成颗粒；

（3）造粒后的颗粒通过圆振筛400～500目筛网，将假性颗粒进行粗细分离；

（4）将分离后得到的目标颗粒置于调试器中进行调试，至颗粒的含水率在0.8%；

（5）将上述颗粒经20～25MPa压机压制成所需规格的防弹片坯件；

（6）将防弹片坯件经过车削加工，使坯件的尺寸更加精确，表面更加光滑；

（7）经加工后的坯件置于无压烧结炉内，按照一定的升温程序进行升温：在0～200℃阶段以2℃/min的速度升温，在200～600℃阶段以3℃/min的速度升温，在600～1000℃以4℃/min的速度升温，在达到1000℃时保温1h，在1000～2200℃阶段以4℃/min的速度升温，在最高温度2200℃时保温10h；

（8）烧结成型后的陶瓷防弹件，经磨、铣设备对陶瓷件平面及立面进行研磨以及抛光到所需尺寸及精度。

通过检测，得到本发明产品的具体检测数据，陶瓷防弹片的密度为3.10 g/cm³，数显硬度计测硬度为2500～2850 kg/mm²。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种陶瓷防弹片，其特征在于，由以下原料按比例制成：碳化硅：麦芽糊精：碳化硼的质量百分比为94～96％：2.8～3.2％：1.8～2.2％。

2.根据权利要求1所述的陶瓷防弹片，其特征在于，所述碳化硅采用粒径为0.5μm的碳化硅超细微粉，所述麦芽糊精和碳化硼采用粒径为1～5μm的粉料。

3.一种如权利要求2所述的陶瓷防弹片的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

（1）将原料按照比例称量后，并加入工艺水，经混合掺拌机充分混合30min得到料浆；

（2）将料浆送入造粒塔喷雾造粒，从造粒塔喷出的料浆逐渐干燥，形成颗粒；

（3）造粒后的颗粒通过圆振筛400～500目筛网，将假性颗粒进行粗细分离；

（4）将分离后得到的目标颗粒置于调试器中进行调试，至颗粒的含水率在0.7～0.9%范围内；

（5）将上述颗粒经20～25MPa压机压制成所需规格的防弹片坯件；

（6）将防弹片坯件经过车削加工，使坯件的尺寸更加精确，表面更加光滑；

（7）经加工后的坯件置于无压烧结炉内，按照一定的升温程序进行升温：在0～200℃阶段以1～4℃/min的速度升温，在200～600℃阶段以1～5℃/min的速度升温，在600～1000℃以2～5℃/min的速度升温，在达到1000℃时保温1h，在1000～2200℃阶段以1～5℃/min的速度升温，在最高温度2200℃时保温5～10h；

（8）烧结成型后的陶瓷防弹件，经磨、铣设备对陶瓷件平面及立面进行研磨以及抛光到所需尺寸及精度。