CN106891012A - 一种轻质高强复合防弹板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：称取Al‑Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌8‑20h，制得混合粉末；称取两份3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；组装模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，然后进行烧结，制得氮化硅层材料；在模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，得到夹芯板预制件；将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，得到泡沫铝夹芯板；将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。该防弹板防弹性能好，机械性能优异。

Description

一种轻质高强复合防弹板的制备方法
技术领域：
本发明涉及复合材料领域，具体的涉及一种轻质高强复合防弹板的制备方法。
背景技术：
玻璃纤维是使用最早也是最广的防弹、防破片增强复合材料，随着纤维材料及复合材料技术的发展，目前常采用比强度更高、抗冲击性能更好的芳纶纤维、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。而在组成防弹板时常用一种或两种以上纤维混杂制作成复合材料层压板。在层压板之间填充低密度芯材，如硬质聚氨脂发泡材料、金属发泡材料和蜂窝材料等，形成复合材料夹层结构。采用复合材料夹层结构作为野战指挥所或机动指挥所的防护结构，不仅可以提高层压板的防爆炸冲击能力，减少梁板的挠度，而且可以起到良好的隔热保温和防震作用。实际上，不论用何种材料作为防弹板，其防护能力均随着厚度的增加而增加，但如果结构厚度太厚、面密度太大和费用过高等都将限制其使用。
陶瓷材料具有强度高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下耐磨性优异、热膨胀系数小、密度低等优良的综合性能，并且陶瓷材料所具备的吸能效应、磨损效应、动力学效应等有益于发挥陶瓷材料的抗弹能力，这些特性是金属材料、高分子材料及其复合材料所不具备的，也使得它在装甲防护中获得了广泛的应用，并已成为装甲防护中的主导材料之一，具有不可替代的作用。制得高性能防弹板的另一个关键因素就是防弹板的层间的结合性能以及各层材料的性能。
中国专利(201510596098.6)公开了一种包含梯度分布的泡沫铝层的轻质复合防弹板，其是由面板和背板通过胶粘剂粘合在一起，所述面板为氧化铝板、碳化硅板、氮化硅板、碳化硼板或氮化硼板，背板包括纤维增强树脂基复合材料层和泡沫铝层；所述的泡沫铝层成梯度分布且置于两层纤维增强树脂基复合材料之间，通过胶粘剂粘合在一起，所述的泡沫铝层的孔隙率沿着弹体入射方向逐渐减少。本发明提供的防弹板防弹性能好，质量轻，但是该防弹板各层在大的载荷下容易脱粘，服役寿命低。
发明内容：
本发明的目的是提供一种轻质高强复合防弹板的制备方法，该方法易于操作，制得的防弹板防弹性能优异，抗冲击性能佳，具有更高的服役寿命。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取密度为2.73g/cm3的Al-11Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌8-20h，制得混合粉末；称取两等份密度为2.73g/cm3的3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；
(2)将氮化硅粉末和氧化铝粉末、氧化镁粉末混合后加入无水乙醇，然后在400-800r/min的条件下搅拌20-30h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以10-15℃/min的升温速率升温至900-1000℃，保温10-30min，然后以2-4℃/min的升温速率升温至1780-1950℃，保温30-50min，继续以2℃/min的降温速率降温至1300-1500℃，保温1-2h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)在内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末；然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，热压后除去模具，得到夹芯板预制件；
(5)将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，得到泡沫铝夹芯板；
(6)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述Al-11Si合金粉末、氢化钛粉末、每份3003Al合金粉末的质量比为(190-200)：1：(128-130)。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，氮化硅粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末的质量比为(0.1-0.5)：1:1。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述热压温度为500-600℃，热压压力为10-40MPa，热压时间为50-100min。
作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述热压温度为300-500℃，热压压力为50-80MPa，热压时间为30-120min。
作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述发泡温度为645-700℃，发泡时间为9-15min。
作为上述技术方案的优选，氮化硅层材料的厚度为3-6mm，泡沫铝夹芯板的厚度为6-10mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用氧化铝、氧化镁作为复合烧结助剂，并合理调节其与氮化硅粉末的用量比，使得烧结得到的氮化硅层材料力学性能好，抗冲击性能佳；
(2)在制备泡沫铝夹芯板的过程中，本发明首先采用粉末铺层装填的方式，并通过热压处理，从而消除粉末中的孔隙、实现致密化，烧结时，可以有效实现颗粒间的冶金结合，年半的合金粉末和混合粉末的颗粒在曾坚可以实现相互渗透和扩散，形成微观互穿网状结构，制得的泡沫铝夹芯板界面区域不明显，根据气孔的多少，构成梯度界面，制得的夹芯板抗冲击性能好，服役寿命久；
(3)本发明制得的防弹板，质量小，强度大，防弹性能优异，且制备方法简单，成本低。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取密度为2.73g/cm3的Al-11Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌8h，制得混合粉末；称取两等份密度为2.73g/cm3的3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；其中，Al-11Si合金粉末、氢化钛粉末、每份3003Al合金粉末的质量比为190：1：128；
(2)将氮化硅粉末和氧化铝粉末、氧化镁粉末混合后加入无水乙醇，然后在400r/min的条件下搅拌20h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；其中，氮化硅粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末的质量比为0.1：1:1；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，热压温度为500℃，热压压力为10MPa，热压时间为50min；热压结束后然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以10℃/min的升温速率升温至900℃，保温10min，然后以2℃/min的升温速率升温至1780℃，保温30min，继续以2℃/min的降温速率降温至1300℃，保温1h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)在内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末；然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，热压温度为300℃，热压压力为50MPa，热压时间为30min，热压后除去模具，得到夹芯板预制件；
(5)将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，发泡温度为645℃，发泡时间为9min，得到泡沫铝夹芯板；
(6)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
实施例2
一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取密度为2.73g/cm3的Al-11Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌11h，制得混合粉末；称取两等份密度为2.73g/cm3的3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；其中，Al-11Si合金粉末、氢化钛粉末、每份3003Al合金粉末的质量比为193：1：128；
(2)将氮化硅粉末和氧化铝粉末、氧化镁粉末混合后加入无水乙醇，然后在500r/min的条件下搅拌22h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；其中，氮化硅粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末的质量比为0.2：1:1；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，热压温度为550℃，热压压力为20MPa，热压时间为60min；热压结束后然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以11℃/min的升温速率升温至950℃，保温15min，然后以2℃/min的升温速率升温至1800℃，保温35min，继续以2℃/min的降温速率降温至1350℃，保温1.2h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)在内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末；然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，热压温度为350℃，热压压力为60MPa，热压时间为50min，热压后除去模具，得到夹芯板预制件；
(5)将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，发泡温度为655℃，发泡时间为10min，得到泡沫铝夹芯板；
(6)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
实施例3
一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取密度为2.73g/cm3的Al-11Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌14h，制得混合粉末；称取两等份密度为2.73g/cm3的3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；其中，Al-11Si合金粉末、氢化钛粉末、每份3003Al合金粉末的质量比为196：1：129；
(2)将氮化硅粉末和氧化铝粉末、氧化镁粉末混合后加入无水乙醇，然后在600r/min的条件下搅拌24h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；其中，氮化硅粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末的质量比为0.3：1:1；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，热压温度为550℃，热压压力为30MPa，热压时间为70min；热压结束后然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以12℃/min的升温速率升温至1000℃，保温20min，然后以3℃/min的升温速率升温至1920℃，保温40min，继续以2℃/min的降温速率降温至1400℃，保温1.4h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)在内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末；然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，热压温度为400℃，热压压力为70MPa，热压时间为70min，热压后除去模具，得到夹芯板预制件；
(5)将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，发泡温度为665℃，发泡时间为12min，得到泡沫铝夹芯板；
(6)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
实施例4
一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取密度为2.73g/cm3的Al-11Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌17h，制得混合粉末；称取两等份密度为2.73g/cm3的3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；其中，Al-11Si合金粉末、氢化钛粉末、每份3003Al合金粉末的质量比为198：1：128；
(2)将氮化硅粉末和氧化铝粉末、氧化镁粉末混合后加入无水乙醇，然后在700r/min的条件下搅拌28h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；其中，氮化硅粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末的质量比为0.4：1:1；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，热压温度为500℃，热压压力为40MPa，热压时间为80min；热压结束后然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以14℃/min的升温速率升温至950℃，保温25min，然后以4℃/min的升温速率升温至1930℃，保温45min，继续以2℃/min的降温速率降温至1450℃，保温1.6h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)在内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末；然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，热压温度为450℃，热压压力为75MPa，热压时间为100min，热压后除去模具，得到夹芯板预制件；
(5)将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，发泡温度为685℃，发泡时间为14min，得到泡沫铝夹芯板；
(6)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
实施例5
一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取密度为2.73g/cm3的Al-11Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌20h，制得混合粉末；称取两等份密度为2.73g/cm3的3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；其中，Al-11Si合金粉末、氢化钛粉末、每份3003Al合金粉末的质量比为200：1：130；
(2)将氮化硅粉末和氧化铝粉末、氧化镁粉末混合后加入无水乙醇，然后在800r/min的条件下搅拌30h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；其中，氮化硅粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末的质量比为0.5：1:1；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，热压温度为600℃，热压压力为40MPa，热压时间为100min；热压结束后然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以15℃/min的升温速率升温至1000℃，保温30min，然后以4℃/min的升温速率升温至1950℃，保温50min，继续以2℃/min的降温速率降温至1500℃，保温2h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)在内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末；然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，热压温度为500℃，热压压力为80MPa，热压时间为120min，热压后除去模具，得到夹芯板预制件；
(5)将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，发泡温度为700℃，发泡时间为15min，得到泡沫铝夹芯板；
(6)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
对比例1
一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取密度为2.73g/cm3的Al-11Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌20h，制得混合粉末；称取两等份密度为2.73g/cm3的3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；其中，Al-11Si合金粉末、氢化钛粉末、每份3003Al合金粉末的质量比为200：1：130；
(2)将氮化硅粉末和氧化铝粉末混合后加入无水乙醇，然后在800r/min的条件下搅拌30h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；其中，氮化硅粉末、氧化铝粉末的质量比为0.5：2；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，热压温度为600℃，热压压力为40MPa，热压时间为100min；热压结束后然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以15℃/min的升温速率升温至1000℃，保温30min，然后以4℃/min的升温速率升温至1950℃，保温50min，继续以2℃/min的降温速率降温至1500℃，保温2h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)在内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末；然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，热压温度为500℃，热压压力为80MPa，热压时间为120min，热压后除去模具，得到夹芯板预制件；
(5)将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，发泡温度为700℃，发泡时间为15min，得到泡沫铝夹芯板；
(6)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
对比例2
一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取密度为2.73g/cm3的Al-11Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌20h，制得混合粉末；称取两等份密度为2.73g/cm3的3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；其中，Al-11Si合金粉末、氢化钛粉末、每份3003Al合金粉末的质量比为200：1：130；
(2)将氮化硅粉末和氧化镁粉末混合后加入无水乙醇，然后在800r/min的条件下搅拌30h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；其中，氮化硅粉末、氧化镁粉末的质量比为0.5：2；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，热压温度为600℃，热压压力为40MPa，热压时间为100min；热压结束后然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以15℃/min的升温速率升温至1000℃，保温30min，然后以4℃/min的升温速率升温至1950℃，保温50min，继续以2℃/min的降温速率降温至1500℃，保温2h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)在内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末；然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，热压温度为500℃，热压压力为80MPa，热压时间为120min，热压后除去模具，得到夹芯板预制件；
(5)将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，发泡温度为700℃，发泡时间为15min，得到泡沫铝夹芯板；
(6)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
对比例3
一种轻质高强复合防弹板的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取粒度为200目的氮化硅粉末；
(2)将氮化硅粉末和氧化铝粉末、氧化镁粉末混合后加入无水乙醇，然后在800r/min的条件下搅拌30h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；其中，氮化硅粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末的质量比为0.5：1:1；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，热压温度为600℃，热压压力为40MPa，热压时间为100min；热压结束后然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以15℃/min的升温速率升温至1000℃，保温30min，然后以4℃/min的升温速率升温至1950℃，保温50min，继续以2℃/min的降温速率降温至1500℃，保温2h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)泡沫铝夹芯板的制备采用常用的面板和泡沫铝胶黏复合工艺制得；
(5)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
通过实弹靶试验来评估实施例和对比例中制得的防弹板的防弹性能，通过公式计算出防护系数的大小来反映出材料抗侵彻性能的好坏；防护系数越大抗侵彻性能越好。选用603装甲钢做背板，本发明制得的防弹板的迎弹面为氮化硅层材料，采用12.7mm穿甲燃烧弹进行实弹靶试验，冲击速度为820m/s，射击距离为10m，利用下述公式来计算材料的防护系数；
N＝ρs×(Ls-Lc)/(ρc×δc)。
其中，N为防护系数，ρs为均质装甲钢密度，g/cm3，ρc靶板的密度，g/cm3Ls为没有靶板时背板穿深，mm，Lc为有靶板时背板的剩余穿深，mm，δc为靶板的厚度，mm。
测试结果如下：
防护系数
实施例1 4.55
实施例2 4.06
实施例3 4.37
实施例4 4.55
实施例5 4.69
对比例1 2.01
对比例2 1.96
对比例3 对12.7mm穿甲弹没有防御能力
从上述数据可以看出，本发明制得的防弹板防弹性能优异。

Claims (7)

1.一种轻质高强复合防弹板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取密度为2.73g/cm3的Al-11Si合金粉末和氢化钛粉末混合搅拌8-20h，制得混合粉末；称取两等份密度为2.73g/cm3的3003Al合金粉末；称取粒度为200目的氮化硅粉末；
(2)将氮化硅粉末和氧化铝粉末、氧化镁粉末混合后加入无水乙醇，然后在400-800r/min的条件下搅拌20-30h，然后干燥、粉碎、过筛，得到氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末；
(3)组装内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具，并在模具中装入氮化硅/氧化铝/氧化镁混合粉末，并将装有粉末的模具置于热压机中热压，然后除去模具，得到预制件，然后将该预制件置于加热炉中，首先以10-15℃/min的升温速率升温至900-1000℃，保温10-30min，然后以2-4℃/min的升温速率升温至1780-1950℃，保温30-50min，继续以2℃/min的降温速率降温至1300-1500℃，保温1-2h，最后随炉冷却，制得氮化硅层材料；
(4)在内腔尺寸为55mm×200mm×150mm的模具中依次装填合金粉末、混合粉末、合金粉末，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末；然后将装有粉末的模具置于热压机中热压处理，热压后除去模具，得到夹芯板预制件；
(5)将夹芯板预制件放入加热好的加热炉中加热发泡，得到泡沫铝夹芯板；
(6)将上述制得的氮化硅层材料与泡沫铝夹芯板，采用环氧树脂胶黏剂粘结，制得轻质高强复合防弹板。
2.如权利要求1所述的一种轻质高强复合防弹板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述Al-11Si合金粉末、氢化钛粉末、每份3003Al合金粉末的质量比为(190-200)：1：(128-130)。
3.如权利要求1所述的一种轻质高强复合防弹板的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，氮化硅粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末的质量比为(0.1-0.5)：1:1。
4.如权利要求1所述的一种轻质高强复合防弹板的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述热压温度为500-600℃，热压压力为10-40MPa，热压时间为50-100min。
5.如权利要求1所述的一种轻质高强复合防弹板的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述热压温度为300-500℃，热压压力为50-80MPa，热压时间为30-120min。
6.如权利要求1所述的一种轻质高强复合防弹板的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述发泡温度为645-700℃，发泡时间为9-15min。
7.如权利要求1所述的一种轻质高强复合防弹板的制备方法，其特征在于：氮化硅层材料的厚度为3-6mm，泡沫铝夹芯板的厚度为6-10mm。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111288848A (zh) * 2020-03-12 2020-06-16 浙江吉成新材股份有限公司 一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层
CN112359238A (zh) * 2020-11-05 2021-02-12 佛山市飞成金属制品有限公司 一种多孔铝合金制备工艺和铝合金超导热板
CN114559044A (zh) * 2022-03-15 2022-05-31 哈尔滨工业大学 一种可设计叠层复合结构装甲板及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3431818A (en) * 1965-04-26 1969-03-11 Aerojet General Co Lightweight protective armor plate
US3702593A (en) * 1968-10-21 1972-11-14 Norton Co Removal of surface from boron carbide composite armor
US3793648A (en) * 1971-12-17 1974-02-26 Feldmuehle Anlagen Prod Bullet-resisting armor
US4061815A (en) * 1967-10-26 1977-12-06 The Upjohn Company Novel compositions
GB2149482A (en) * 1981-08-13 1985-06-12 Harry Apprich Projectile-proof material
CN101650148A (zh) * 2009-09-14 2010-02-17 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 一种陶瓷/复合材料夹层防护结构
JP2014109049A (ja) * 2012-11-30 2014-06-12 Toho Titanium Co Ltd チタン多孔体の製造方法
CN104142096A (zh) * 2014-07-17 2014-11-12 辽宁融达新材料科技有限公司 一种抗暴防护面板及采用其制造的集装箱
CN105135947A (zh) * 2015-09-18 2015-12-09 成都乐也科技有限公司 一种包含梯度分布的泡沫铝层的轻质复合防弹板
CN205066581U (zh) * 2015-09-23 2016-03-02 成都索客通信息技术有限公司 一种汽车用防弹衣

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3431818A (en) * 1965-04-26 1969-03-11 Aerojet General Co Lightweight protective armor plate
US4061815A (en) * 1967-10-26 1977-12-06 The Upjohn Company Novel compositions
US3702593A (en) * 1968-10-21 1972-11-14 Norton Co Removal of surface from boron carbide composite armor
US3793648A (en) * 1971-12-17 1974-02-26 Feldmuehle Anlagen Prod Bullet-resisting armor
GB2149482A (en) * 1981-08-13 1985-06-12 Harry Apprich Projectile-proof material
CN101650148A (zh) * 2009-09-14 2010-02-17 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 一种陶瓷/复合材料夹层防护结构
JP2014109049A (ja) * 2012-11-30 2014-06-12 Toho Titanium Co Ltd チタン多孔体の製造方法
CN104142096A (zh) * 2014-07-17 2014-11-12 辽宁融达新材料科技有限公司 一种抗暴防护面板及采用其制造的集装箱
CN105135947A (zh) * 2015-09-18 2015-12-09 成都乐也科技有限公司 一种包含梯度分布的泡沫铝层的轻质复合防弹板
CN205066581U (zh) * 2015-09-23 2016-03-02 成都索客通信息技术有限公司 一种汽车用防弹衣

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111288848A (zh) * 2020-03-12 2020-06-16 浙江吉成新材股份有限公司 一种纳米碳化硼改性超高聚乙烯纤维软质防弹层
CN112359238A (zh) * 2020-11-05 2021-02-12 佛山市飞成金属制品有限公司 一种多孔铝合金制备工艺和铝合金超导热板
CN112359238B (zh) * 2020-11-05 2021-10-01 佛山市飞成金属制品有限公司 一种多孔铝合金制备工艺和铝合金超导热板
CN114559044A (zh) * 2022-03-15 2022-05-31 哈尔滨工业大学 一种可设计叠层复合结构装甲板及其制备方法
CN114559044B (zh) * 2022-03-15 2024-01-26 哈尔滨工业大学 一种可设计叠层复合结构装甲板及其制备方法

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