CN110484795B - 一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺，该复合防弹陶瓷，按重量份计，由以下原料制成：碳化硅60～75份，碳化硼5～9份，硼化钛3.5～8份，硅铁合金12～24份，纳米级硬质碳化钛颗粒5～10份，碳化钨粉末3～8份，碳黑粉12～15份，粘结剂1.2～3.5份，烧结助剂1～2份，增强稳定剂12～18份，金属硅12～18份，其制备工艺包括制浆、喷干造粒、成型和烧结步骤。本发明制备的碳化硅基复合防弹陶瓷强度高，硬度大，同时产品密度低，抗压强度达到2810‑2890MPa，抗弯强度452‑479 MPa，产品密度仅2.521‑2.876g/cm3。

Description

一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种防弹陶瓷制备工艺，特别涉及一种碳化硅基复合防弹陶瓷的反应烧结制备方法。
背景技术
陶瓷材料作为非金材料的关键一员，拥有大量极具吸引力的性能，如良好的机械性能和电化学性能、结构致密均匀、耐磨损和耐腐蚀等等，因此应用领域非常广泛。由于陶瓷材料的高比刚度、高比强度和在复杂环境下的化学惰性，同时相对于金属材料所具有的低密度、高强度、高硬度和高抗压强度，使其在装甲系统上具有十分广阔的应用前景，并已广泛应用于防弹衣、车辆和飞机等和防护装甲中。
就材料的防弹原理而言，金属材料可以通过塑性变形吸收弹头的能量，而陶瓷作为脆性材料，其破坏时塑性变形量近乎为0，因此，在弹头较大冲击力作用下，陶瓷材料主要通过微破碎过程吸收能量。其主要过程大致分为初始撞击阶段、侵蚀阶段和变形断裂阶段三个阶段。装甲陶瓷表层能使得弹头钝化，表面粉碎为细小而坚硬的颗粒，当变钝的弹丸继续深入，使得装甲陶瓷形成碎片层，材料内部的拉应力使得陶瓷碎裂，剩余的能量由背板吸收。陶瓷吸收能量的能力与陶瓷的硬度、弹性模量有关，硬度、弹性模量越大，密度越小，陶瓷对于动能吸收能力越强，防弹性能就越好。总之，陶瓷材料高硬度的特点使其能够钝化甚至破碎弹头，并通过自身破碎的过程吸收高速弹头的能量；同时，陶瓷材料具有不到钢材一半的密度，因此，非常适合移动装甲和单兵防护。
目前，国内外已工程化应用的防弹装甲陶瓷主要有碳化硼、氧化铝、碳化硅等。就不同种类陶瓷材料性能而言：碳化硼硬度最高，而密度最低，是最为理想的防弹装甲陶瓷，但其产品存在难烧结，产能低，价格昂贵等问题，无法满足规模化应用需求；氧化铝虽具有烧结性能好、工艺成熟，制品尺寸稳定，生产成本低且原料丰富等优点，但其抗弹能力较低，材料密度大，重量重；对于碳化硅陶瓷，它的硬度、弹性模量较高，密度居中，无论是其防弹性能还是成本都介于碳化硼和氧化铝之间，价格适中，性价比高，制备方法多样，有常压烧结、热压烧结、反应烧结等，其中反应烧结碳化硅陶瓷的优势明显，被认为是最有发展潜力的高性能防弹装甲材料之一，受到各国军事专家的青睐。
CN101289319提供一种反应烧结碳化硅陶瓷及其生产方法，其将素坯放入反应烧结炉中通过渗硅烧结制备反应烧结碳化硅陶瓷，这种方式有利于液硅的浸渗，但是二次碳化硅与一次碳化硅晶粒大小及晶型的不同，会影响产品内部均匀性和一致性，导致产品易产生裂纹。
CN101967059提供一种碳化硅防弹陶瓷的制备方法，其将碳化硅粉末、纳米碳黑、酚醛树脂研磨混合后，用无水乙醇溶剂溶解，再加热搅拌将无水乙醇挥发掉后进行粉末造粒，但是，该方法制备的产品密度高，且有机溶剂的使用成本较高。
CN101508570公开一种反应烧结碳化硅陶瓷及其生产工艺，并使用10-90μm和0.1-10μm两种粒度的碳化硅粉做原料，生产出来的碳化硅陶瓷质量稳定，尺寸变形率低于0.1%，但是，制备出的产品在20℃的抗弯强度仅250MPa，碳化硅陶瓷抗弯强度不高。
CN107673761提供一种大规格致密碳化硅陶瓷板的制备方法，制得的大规格碳化硅陶瓷板不开裂、密度均匀，提高了成品率，但是反应烧结过程中温度较高，反应烧结温度达1900-2100℃，生产过程能耗高过高。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，对现有工艺进行进一步优化，本发明提供一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺，以实现提高防弹陶瓷材料的强度、硬度和断裂韧性、降低密度的发明目的。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述复合防弹陶瓷，按重量份计，由以下原料制成：碳化硅 60～75份，碳化硼5～9份，硼化钛3.5～8份，硅铁合金12～24份，纳米级硬质碳化钛颗粒5～10份，碳化钨粉末3～8份，碳黑粉12～15份，粘结剂1.2～3.5份，烧结助剂1～2份，增强稳定剂12～18份，金属硅12～18份。
所述纳米级硬质碳化钛颗粒，平均粒度为80～100nm，游离碳含量低于0.4%；
所述碳化硅粉末d50粒径为10～20μm，碳化硅纯度99％；
所述硅铁合金，含铁量20～28%；
所述粘结剂，为酚醛树脂或聚乙烯醇或松香的一种；
所述烧结助剂，为氧化镁粉与蒙脱土两者的混合物，质量比1.5～2.8:1；
所述增强稳定剂，包括氧化锆、云母粉和Nd2O3，氧化锆、云母粉和Nd2O3三者质量比为23～28:2.5～5:0.42～0.78；
所述碳化钨粉末，平均粒度为60～100μm，纯度大于99%；
所述金属硅为工业级硅粒，粒径为1～3mm；
所述纳米级硬质碳化钛颗粒，平均粒度为80～100nm，游离碳含量低于0.4%；
所述碳化硅基复合防弹陶瓷的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：制浆、喷干造粒、成型和烧结步骤；
所述制浆，将碳化硅、碳化硼、硼化钛、硅铁合金、纳米级硬质碳化钛颗粒、碳化钨粉末、碳黑粉和粘结剂加入到球磨机中进行研磨，球磨机转速为200-300r/min，研磨时间1～2h，后加入去离子水作溶剂进行湿混，转速为500～550r/min，继续研磨70～90min；
所述喷干造粒，喷雾造粒塔的进口温度250～280℃，出口温度55～70℃，浆料流量100～200Kg/h，雾化器转速4000～6000r/min，流动性为5～7s/30g，粒度为80～100目，喷雾干燥后制得碳化硅复合颗粒，含水率0.5％～1.5％；
所述成型，包括模压成型或高压铸成型的一种；
所述模压成型，一次快速模压温度200～250℃，模压压力40～50MPa，模压时间15～20min；二次模压模压压力90～100MPa，时间60～80min；
所述高压铸成型，石蜡的加入量占碳化硅复合陶瓷生坯质量的8～11%，压铸机的冲头速度为0.5～1m/s，注入压力为150～180MPa，从室温至150℃升温35～40min，从150℃升温到300℃升温50～60min，从300℃升温到450℃升温40min～45min；
所述烧结，包括两阶段升温过程，第一阶段在氮气氛围下以25℃/min的升温速度升温至800～840℃，保温1.5～2h；第二阶段在氮气氛围下以10℃/min的升温速度升温至1450～1600℃，后在真空下保温3～4h。
采用上述技术方案，本发明的有益效果为：
①提高了碳化硅基复合陶瓷材料的强度、硬度和断裂韧性，抗压强度达到2810-2890MPa，抗弯强度452-479 MPa，维氏硬度达到2631-2708 kgf/mm2，断裂韧性5.33-5.72MPa·m1/2。
②降低了碳化硅基复合陶瓷材料的密度，产品密度为2.521-2.876g/cm3，生坯密度为 1.422-1.681 g/cm3 ，密度值介于碳化硼与碳化硅陶瓷之间，起到了较普通碳化硅陶瓷防弹装甲产品减重的效果。
③碳化硅基复合陶瓷材料整体结构均匀一致，达到了防弹陶瓷产品材料均质、壁厚均匀的目的。
④解决了碳化硅基复合陶瓷烧结过程中烧结体的开裂、变形的问题，提高了成品的合格率，有效降低了生产成本。
具体实施方式:
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例1 一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺
碳化硅基复合防弹陶瓷组成包括：碳化硅 60份，碳化硼5份，硼化钛3.5份，硅铁合金12份，纳米级硬质碳化钛颗粒5份，碳化钨粉末3份，碳黑粉12份，粘结剂1.2份，烧结助剂1份，增强稳定剂12份，金属硅12份；
所述碳化硅粉末d50粒径为10～20μm，碳化硅纯度99％；
所述硅铁合金，含铁量20～28%；
所述粘结剂，为酚醛树脂；
所述烧结助剂，为氧化镁粉与蒙脱土两者的混合物，质量比1.5:1；
所述增强稳定剂，包括氧化锆、云母粉和Nd2O3，氧化锆、云母粉和Nd2O3三者质量比为23:2.5:0.42；
所述碳化钨粉末, 平均粒度为60～100μm，纯度大于99%；
所述金属硅为工业级硅粒，粒径为1～3mm；
所述纳米级硬质碳化钛颗粒，平均粒度为80～100nm，游离碳含量低于0.4%；
碳化硅基复合防弹陶瓷的制备工艺：
1、制浆
按重量称量原料，在球磨机中先加入碳化硅、碳化硼、硼化钛、硅铁合金、纳米级硬质碳化钛颗粒、碳化钨粉末、碳黑粉和粘结剂进行研磨，球磨机转速为200r/min，研磨时间1.5h后加入去离子水作溶剂进行湿混，转速为500r/min，继续研磨70min；
2、喷干造粒
对上述水基碳化硅浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒塔的进口温度250℃，出口温度55℃，浆料流量100Kg/h，雾化器转速4000r/min，流动性为5s/30g，粒度为80～100目，喷雾干燥后制得碳化硅复合颗粒，含水率0.5％；
3、成型
成型工艺为模压成型：
将造粒后的物料装入模具内，先在40MPa压力进行一次快速模压成型，模压温度200℃，模压时间15min，随温冷却后得预压制品；
将混合后的烧结助剂、增强稳定剂与金属硅颗粒在球磨机中加入氧化锆珠进行研磨干混；
将预压制品与混合后的烧结助剂、增强稳定剂与金属硅颗粒在室温下进行二次模压成型，模压压力90MPa，时间60min，得到生坯；
4、烧结
将成型后的生坯，放入高温真空烧结炉内烧结，氮气气氛下，第一阶段以25℃/min的升温速度升温至800℃，在该温度下保温1.5 h；后进行第二阶段升温，第二阶段以10℃/min的升温速度升温至1450℃，后在真空下保温3 h；保温结束后，自然冷却降温到室温，90℃真空烘箱中烘干得到产品。
本发明制备得到的碳化硅基复合防弹陶瓷，抗压强度达到2826MPa，抗弯强度459MPa，维氏硬度达到2631 kgf/mm2，断裂韧性5.43MPa·m1/2，游离硅：6.43%，降低到碳化硅基复合陶瓷材料的密度为2.521g/cm3，在提高强度与韧性的同时，还起到了较普通碳化硅陶瓷防弹装甲产品减重的效果。
实施例2 一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺
碳化硅基复合防弹陶瓷组成包括：碳化硅 60份，碳化硼6份，硼化钛5份，硅铁合金15份，纳米级硬质碳化钛颗粒10份，碳化钨粉末3份，碳黑粉12份，粘结剂2份，烧结助剂2份，增强稳定剂17份，金属硅12份；
所述碳化硅粉末d50粒径为10～20μm，碳化硅纯度99％；
所述硅铁合金，含铁量20～28%；
所述粘结剂，为松香；
所述烧结助剂，为氧化镁粉与蒙脱土两者的混合物，质量比2.0:1；
所述增强稳定剂，包括氧化锆、云母粉和Nd2O3，氧化锆、云母粉和Nd2O3三者质量比为23: 5:0.78；
所述碳化钨粉末, 平均粒度为60～100μm，纯度大于99%；
所述金属硅为工业级硅粒，粒径为1～3mm；
所述纳米级硬质碳化钛颗粒，平均粒度为80～100nm，游离碳含量低于0.4%；
碳化硅基复合防弹陶瓷的制备工艺：
1、制浆
按重量称量原料，在球磨机中先加入碳化硅、碳化硼、硼化钛、硅铁合金、纳米级硬质碳化钛颗粒、碳化钨粉末、碳黑粉和粘结剂进行研磨，球磨机转速为250r/min，研磨时间1h后加入去离子水作溶剂进行湿混，转速为500r/min，继续研磨80min；
2、喷干造粒
对上述水基碳化硅浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒塔的进口温度250℃，出口温度60℃，浆料流量120Kg/h，雾化器转速4500r/min，流动性为5s/30g，粒度为80～100目，喷雾干燥后制得碳化硅复合颗粒，含水率0.8％；
3、成型
成型工艺为模压成型：
将造粒后的物料装入模具内，先在45MPa压力进行一次快速模压成型，模压温度200℃，模压时间20min，随温冷却后得预压制品；
将混合后的烧结助剂、增强稳定剂与金属硅颗粒在球磨机中加入氧化锆珠进行研磨干混；
将预压制品与混合后的烧结助剂、增强稳定剂与金属硅颗粒在室温下进行二次模压成型，模压压力100MPa，时间60min，得到生坯；
4、烧结
将成型后的生坯，放入高温真空烧结炉内烧结，氮气气氛下，第一阶段以25℃/min的升温速度升温至800℃，在该温度下保温1.5 h；后进行第二阶段升温，第二阶段以10℃/min的升温速度升温至1500℃，后在真空下保温3 h；保温结束后，自然冷却降温到室温，90℃真空烘箱中烘干得到产品。
本发明制备得到的碳化硅基复合防弹陶瓷，抗压强度达到2810MPa，抗弯强度462MPa，维氏硬度达到2652 kgf/mm2，断裂韧性5.36Pa·m1/2，游离硅：6.22%，降低到碳化硅基复合陶瓷材料的密度为2.619g/cm3，在提高强度与韧性的同时，还起到了较普通碳化硅陶瓷防弹装甲产品减重的效果。
实施例3 一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺
碳化硅基复合防弹陶瓷组成包括：碳化硅 70份，碳化硼8份，硼化钛6份，硅铁合金20份，纳米级硬质碳化钛颗粒8份，碳化钨粉末7份，碳黑粉15份，粘结剂3.5份，烧结助剂2份，增强稳定剂16份，金属硅18份；
所述碳化硅粉末d50粒径为10～20μm，碳化硅纯度99％；
所述硅铁合金，含铁量20～28%；
所述粘结剂，为聚乙烯醇；
所述烧结助剂，为氧化镁粉与蒙脱土两者的混合物，质量比2.5:1；
所述增强稳定剂，包括氧化锆、云母粉和Nd2O3，氧化锆、云母粉和Nd2O3三者质量比为28: 5:0.42；
所述碳化钨粉末，平均粒度为60～100μm，纯度大于99%；
所述金属硅为工业级硅粒，粒径为1～3mm；
所述纳米级硬质碳化钛颗粒，平均粒度为80～100nm，游离碳含量低于0.4%；
碳化硅基复合防弹陶瓷的制备工艺：
1、制浆
按重量称量原料，在球磨机中先加入碳化硅、碳化硼、硼化钛、硅铁合金、纳米级硬质碳化钛颗粒、碳化钨粉末、碳黑粉和粘结剂进行研磨，球磨机转速为250r/min，研磨时间2h后加入去离子水作溶剂进行湿混，转速为550r/min，继续研磨90min；
2、喷干造粒
对上述水基碳化硅浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒塔的进口温度280℃，出口温度60℃，浆料流量200Kg/h，雾化器转速6000r/min，流动性为7s/30g，粒度为80～100目，喷雾干燥后制得碳化硅复合颗粒，含水率1.5％；
3、成型
成型工艺为模压成型：
将造粒后的物料装入模具内，先在50MPa压力进行一次快速模压成型，模压温度250℃，模压时间20min，随温冷却后得预压制品；
将混合后的烧结助剂、增强稳定剂与金属硅颗粒在球磨机中加入氧化锆珠进行研磨干混；
将预压制品与混合后的烧结助剂、增强稳定剂与金属硅颗粒在室温下进行二次模压成型，模压压力100MPa，时间80min，得到生坯；
4、烧结
将成型后的生坯，放入高温真空烧结炉内烧结，氮气气氛下，第一阶段以25℃/min的升温速度升温至840℃，在该温度下保温2h；后进行第二阶段升温，第二阶段以10℃/min的升温速度升温至1600℃，后在真空下保温4 h；保温结束后，自然冷却降温到室温，90℃真空烘箱中烘干得到产品。
本发明制备得到的碳化硅基复合防弹陶瓷，抗压强度达到2875MPa，抗弯强度452MPa，维氏硬度达到2698 kgf/mm2，断裂韧性5.33MPa·m1/2，游离硅：6.78%，降低到碳化硅基复合陶瓷材料的密度为2.766g/cm3，在提高强度与韧性的同时，还起到了较普通碳化硅陶瓷防弹装甲产品减重的效果。
实施例4 一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺
碳化硅基复合防弹陶瓷组成包括：碳化硅 70份，碳化硼9份，硼化钛8份，硅铁合金24份，纳米级硬质碳化钛颗粒10份，碳化钨粉末7份，碳黑粉12份，粘结剂2.5份，烧结助剂2份，增强稳定剂16份，金属硅18份；
所述碳化硅粉末d50粒径为10～20μm，碳化硅纯度99％；
所述硅铁合金，含铁量20～28%；
所述粘结剂，为聚乙烯醇；
所述烧结助剂，为氧化镁粉与蒙脱土两者的混合物，质量比2.8:1；
所述增强稳定剂，包括氧化锆、云母粉和Nd2O3，氧化锆、云母粉和Nd2O3三者质量比为23:4:0.78；
所述碳化钨粉末, 平均粒度为60～100μm，纯度大于99%；
所述金属硅为工业级硅粒，粒径为1～3mm；
所述纳米级硬质碳化钛颗粒，平均粒度为80～100nm，游离碳含量低于0.4%；
碳化硅基复合防弹陶瓷的制备工艺：
1、制浆
按重量称量原料，在球磨机中先加入碳化硅、碳化硼、硼化钛、硅铁合金、纳米级硬质碳化钛颗粒、碳化钨粉末、碳黑粉和粘结剂进行研磨，球磨机转速为300r/min，研磨时间2h后加入去离子水作溶剂进行湿混，转速为550r/min，继续研磨90min；
2、喷干造粒
对上述水基碳化硅浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒塔的进口温度280℃，出口温度70℃，浆料流量200Kg/h，雾化器转速6000r/min，流动性为7s/30g，粒度为80～100目，喷雾干燥后制得碳化硅复合颗粒，含水率1.5％；
3、成型
成型工艺为高压铸成型：
将制得的碳化硅复合颗粒与液体石蜡混合，在高压下采用压铸机注入成型模具进行高压铸成型，脱模后对胚体进行适当修整，通过阶断升温脱去有机物石蜡，得到生坯；
其中，石蜡加入量占生坯质量的11%；
所述压铸机的冲头速度为1m/s，注入压力为180MPa；
所述阶段升温,从室温至150℃升温40min，从150℃升温到300℃升温55min，从300℃升温到450℃升温45min；
4、烧结
将成型后的生坯，放入高温真空烧结炉内烧结，氮气气氛下，第一阶段以25℃/min的升温速度升温至840℃，在该温度下保温1.5 h；后进行第二阶段升温，第二阶段以10℃/min的升温速度升温至1600℃，后在真空下保温4 h；保温结束后，自然冷却降温到室温，90℃真空烘箱中烘干得到产品。
本发明制备得到的碳化硅基复合防弹陶瓷，抗压强度达到2890MPa，抗弯强度479MPa，维氏硬度达到2708 kgf/mm2，断裂韧性5.58MPa·m1/2，游离硅：6.53%，降低到碳化硅基复合陶瓷材料的密度为2.876g/cm3，在提高强度与韧性的同时，还起到了较普通碳化硅陶瓷防弹装甲产品减重的效果。
实施例5 一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺
碳化硅基复合防弹陶瓷组成包括：碳化硅 75份，碳化硼9份，硼化钛8份，硅铁合金18份，纳米级硬质碳化钛颗粒8份，碳化钨粉末3份，碳黑粉15份，粘结剂3.5份，烧结助剂2份，增强稳定剂18份，金属硅18份。
所述碳化硅粉末d50粒径为10～20μm，碳化硅纯度99％；
所述硅铁合金，含铁量20～28%；
所述粘结剂，为酚醛树脂；
所述烧结助剂，为氧化镁粉与蒙脱土两者的混合物，质量比2.8:1；
所述增强稳定剂，包括氧化锆、云母粉和Nd2O3，氧化锆、云母粉和Nd2O3三者质量比为26:2.5:0.42；
所述碳化钨粉末, 平均粒度为60～100μm，纯度大于99%；
所述金属硅为工业级硅粒，粒径为1～3mm；
所述纳米级硬质碳化钛颗粒，平均粒度为80～100nm，游离碳含量低于0.4%；
碳化硅基复合防弹陶瓷的制备工艺：
1、制浆
按重量称量原料，在球磨机中先加入碳化硅、碳化硼、硼化钛、硅铁合金、纳米级硬质碳化钛颗粒、碳化钨粉末、碳黑粉和粘结剂进行研磨，球磨机转速为300r/min，研磨时间1h后加入去离子水作溶剂进行湿混，转速为550r/min，继续研磨90min；
2、喷干造粒
对上述水基碳化硅浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒塔的进口温度280℃，出口温度70℃，浆料流量200Kg/h，雾化器转速5000r/min，流动性为7s/30g，粒度为80～100目，喷雾干燥后制得碳化硅复合颗粒，含水率1.2％；
3、成型
成型工艺为高压铸成型：
将制得的碳化硅复合颗粒与液体石蜡混合，在高压下采用压铸机注入成型模具进行高压铸成型，脱模后对胚体进行适当修整，通过阶断升温脱去有机物石蜡，得到生坯；
其中，石蜡加入量占生坯质量的9%；
所述压铸机的冲头速度为0.5m/s，注入压力为160MPa；
所述阶段升温，从室温至150℃升温35min，从150℃升温到300℃升温50min，从300℃升温到450℃升温40min；
4、烧结
将成型后的生坯，放入高温真空烧结炉内烧结，氮气气氛下，第一阶段以25℃/min的升温速度升温至800℃，在该温度下保温2h；后进行第二阶段升温，第二阶段以10℃/min的升温速度升温至1600℃，后在真空下保温4 h；保温结束后，自然冷却降温到室温， 90℃真空烘箱中烘干得到产品。
本发明制备得到的碳化硅基复合防弹陶瓷，抗压强度达到2815MPa，抗弯强度468MPa，维氏硬度达到2702 kgf/mm2，断裂韧性5.72MPa·m1/2，游离硅：6.38%，降低到碳化硅基复合陶瓷材料的密度为2.868g/cm3，在提高强度与韧性的同时，还起到了较普通碳化硅陶瓷防弹装甲产品减重的效果。
除特殊说明的外，本发明所述的份数均为重量份数，所述的比值均为重量比。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述复合防弹陶瓷，按重量份计，由以下原料制成：碳化硅 60～75份，碳化硼5～9份，硼化钛3.5～8份，硅铁合金12～24份，纳米级硬质碳化钛颗粒5～10份，碳化钨粉末3～8份，碳黑粉12～15份，粘结剂1.2～3.5份，烧结助剂1～2份，增强稳定剂12～18份，金属硅12～18份。
2.根据权利要求1所述的碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述纳米级硬质碳化钛颗粒，平均粒度为80～100nm，游离碳含量低于0.4%。
3.根据权利要求1所述的碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述增强稳定剂，包括氧化锆、云母粉和Nd2O3，三者质量比为23～28:2.5～5:0.42～0.78。
4.根据权利要求1所述的碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述碳化钨粉末，平均粒度为60～100μm，纯度大于99%。
5.根据权利要求1所述的碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述硅铁合金，含铁量20～28%。
6.根据权利要求1所述的碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述复合防弹陶瓷的制备工艺包括以下步骤：制浆、喷干造粒、成型和烧结步骤；所述成型，包括模压成型或高压铸成型的一种。
7.根据权利要求6所述的碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述模压成型，一次快速模压温度200～250℃，模压压力40～50MPa，模压时间15～20min；二次模压模压压力90～100MPa，时间60～80min。
8.根据权利要求6所述的碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述高压铸成型，石蜡的加入量占碳化硅复合陶瓷生坯质量的8～11%，压铸机的冲头速度为0.5～1m/s，注入压力为150～180MPa，从室温至150℃升温35～40min，从150℃升温到300℃升温50～60min，从300℃升温到450℃升温40min～45min。
9.根据权利要求6所述的碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述烧结，包括两阶段升温过程，第一阶段在氮气氛围下以25℃/min的升温速度升温至800～840℃，保温1.5～2h；第二阶段在氮气氛围下以10℃/min的升温速度升温至1450～1600℃，后在真空下保温3～4h。
10.根据权利要求6所述的碳化硅基复合防弹陶瓷，其特征在于，所述喷干造粒，进口温度250～280℃，出口温度55～70℃，制得碳化硅复合颗粒，流动性为5～7s/30g，含水率0.5％～1.5％。
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