CN113108646A - 一种新型轻量化护甲组件模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型轻量化护甲组件模块，按迎弹面顺序排列，排列顺序依次为聚合物增强型石墨烯功能填料(1)、超高强合金钢迎弹板(2)、高强铝合金约束环(3)、在高强铝合金约束环(3)内安装高强复合陶瓷片(4)，超高强合金钢背板(5)、石墨烯复合连续纤维材料(6)高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)进行分层装配，每层间喷涂聚合物固化型石墨烯功能填料(8)进行粘结固化后再装入高强铝合金箱体(9)内制成新型轻量化护甲组件模块；所述组件模块的总厚度为107mm；所述组件模块的面密度为180kg/m2；本发明实弹试验弹种；EFP‑80mm穿深定向爆炸成型战斗部穿甲弹标准测试弹，后效靶没有击穿，没有贯穿，有效防御保护了装备及乘员安全。

Description

一种新型轻量化护甲组件模块
技术领域
本发明涉及装甲车辆防护技术领域，具体涉及一种新型轻量化护甲组件模块。
背景技术
本发明针对主战坦克，步兵战车，两栖装甲突击车，扫雷车，扫雷艇等典型装甲车辆防地雷，EFP80--mm穿甲弹等攻击爆炸装置的军事需求、絶大部分车辆装甲厚度在20～50mm左右，例如主战坦克的软肋在底部，和顶部，装甲厚度20～60mm、厚度小于80mm状态，防不住聚能地雷、EFP--80mm穿深定向爆炸成型战斗部穿甲弹弹丸等弹种的打击贯穿，如果采用603型等材质全钢型，均质装甲钢可防EFP-80mm穿甲弹贯穿，但是由于均质钢面密度太大，每平方米10mm厚，重量是786Kg、80mm厚度是6288Kg大于本发明每平方米面密度3.5倍，太重影响战斗车辆机动性，影响战斗力有效发挥，系国际军事装备防护难题。因此本发明新型轻量化护甲组件模块具实战功能意义。目前防弹防爆装甲种类泛多有金属均质钢板型，还有金属非金属复合型各有优势与不足之处，单一纯合金金属钢板装甲，不足之处，面密度大7.86g/Cm2，装甲太厚太重影响坦克及装甲车辆机动性战斗力。20世纪80年代，125mm破甲弹就可摧毁击穿大于弹径4倍的均质装甲钢装甲，目前在中东使用的定向EFP-80mm爆炸成型战斗部，也常将美军装甲车辆、坦克等击毁，因此针对现有装甲车辆防护技术的不足缺陷，通过使用超高强钢，高强复合陶瓷片，石墨烯等新型材料，研究一种可防导弹，穿甲弹，破甲弹，可防EFP--80mm爆炸成型弹丸、250Kg航空炸弹、10Kg地雷等弹种，提高了轮式，履带式装甲车辆及扫雷车、排雷车、海军扫雷艇防御能力，的新型轻量化护甲组件模块是非常重要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种新型轻量化护甲组件模块，可防导弹，穿甲弹，破甲弹，可防EFP--80mm爆炸成型弹丸、250Kg航空炸弹、10Kg地雷等弹种，提高了轮式，履带式装甲车辆防御能力。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种新型轻量化护甲组件模块，所述组件模块按迎弹面顺序排列，排列顺序依次为聚合物增强型石墨烯功能填料(1)、超高强合金钢迎弹板(2)、高强铝合金约束环 (3)安装有高强复合陶瓷片(4)、超高强合金钢背板(5)、石墨烯复合连续纤维材料(6)和高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)进行分层装配，每层间喷涂聚合物固化型石墨烯功能填料(8)进行粘结固化后再装入高强铝合金箱体(9)内制成新型轻量化护甲组件模块；所述组件模块的总厚度为100～120mm；所述组件模块的面密度为179～189kg/m2；所述新型轻量化护甲组件模块采用聚合物固化型石墨烯功能填料(7)粘接固化螺栓封装安装于军用车辆装甲外侧。
优选地，所述组件模块的组分面积按每平方米计算，单层尺寸与重量如下所示；
聚合物增强型石墨烯功能填料(1) 单层厚度5mm、单层重量1.2kg/m2；
超高强合金钢迎弹板(2) 单层厚度5mm、单层重量39.3kg/m2；
高强铝合金约束环(3) 单层厚度22mm、单层重量1..5kg/m2；
高强复合陶瓷片(4)安装在高强铝合金约束环(3)中间，厚度不计算在内，单层厚
度20mm单层重量55.6Kg/m2；
超高强合金钢背板(5) 单层厚度5mm、单层重量39.3kg/m2；
石墨烯复合连续纤维材料(6) 单层厚度25mm、单层重量23.3kg/m2；
高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7) 单层厚度35mm、单层重量15kg/m2；
聚合物固化型石墨烯功能填料(8) 单层厚度6mm、单层重量2.4kg/m2；
高强铝合金箱体(9) 单层厚度4mm、单层重量2.4Kg/m2
所述组件模块的总厚度为107mm；所述组件模块的面密度为180kg/m2。所述单层高强复合陶瓷片(4)每平方米面积是由多片组合，按设计要求将高强铝合金约束环(3) 紧密配合高强复合陶瓷片(4)周围，高强复合陶瓷片(4)的迎弹面系装配超高强合金钢迎弹板(2)，高强复合陶瓷片(4)的背面系装配超高强合金钢背板(4)，即高强复合陶瓷片(4)的上、下、左，右四周都被超高强合金钢迎弹板(2)、超高强合金钢背板(5)和高强铝合金约束环(3)三种超高强材料约束住，采用机械过盈配合结构。
优选地，所述聚合物增强型石墨烯功能填料(1)的原料组份以重量百分计如下：聚醚25～35％、酯肪族聚脲45～55％、磷酸钠分散剂1.2～1.8％、多晶金刚石微粉和纳米石墨烯合成浆体2.5～3.5％、硅油消泡剂1.5～2.5％、余量为铝酸酯相容剂。
所述聚合物固化型石墨烯功能填料(8)的原料组份以重量百分比计如下：聚氨酯30～35％、环氧树酯10～15％、甲基聚丙烯固化促进剂PP 0.15～0.35、硅油消泡剂 0.25～0.35％、聚丙烯酸流平剂0.15～0.35％、多晶金刚石微粉和石墨烯合成浆体 0.5～1.5％、聚脲40～50％、余量为铝酸酯相溶剂。
所述多晶金刚石微粉和纳米石墨烯合成浆体由配料甲乙组份组成，甲乙组份按重量份数比为1∶1，甲组份包括磷片石墨93～97％和余量铜粉混合后装入圆型内径280mm 厚度30mm金属容器飞片内，乙组份包括黑索金55～65％加热至70～90℃与TNT 35～45％混合后在模具中浇铸成圆型，带有雷管连接线孔洞固体块状，甲组份金属圆形容器飞片，乙组份合成炸药圆型固体铸块叠加安装后，采用定向爆轰法雷管起爆，在爆炸冲击波作用下，利用爆炸瞬间的高温高压推动金属飞片高速飞行改性形成金刚石微粉30～40％、纳米石墨烯浆体15～25％、石墨微米级粉体15～25％、余量铁、爆炸产物游离物不影响性能，都可应用制备而成后是聚合物功能填料硬度增强的重要成份。
所述聚合物增强型石墨烯功能填料(1)和所述聚合物固化型石墨烯功能填料(8)的力学性能为密度0.97～0.34％、凝胶时间8～35S、断裂伸长率820～1100％、断裂强度1000～2000MPa、附着力12～25MPa、邵氏硬度90～96、拉伸强度35～50MPa。
优选地，所述高强复合陶瓷片(4)由碳化硼陶瓷片和合成陶瓷片叠加复合而成，本发明所述合成陶瓷片的原料组份以重量百分计如下：氧化锆8～15％，氧化镁 0.35～0.55％，余量氧化铝；所述合成陶瓷片的厚度为10mm；所述碳化硼陶瓷片的密度2.7～2.9g/m3，厚度为10mm。
所述高强复合陶瓷片(4)力学性能为密度3.2g/cm3、维氏硬度3200～3550Kg/mm2、抗弯强度450～500MPa、气孔率0.01～0.05％。
优选地，所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)的化学合金成分配方以重量百分计如下：C：0.38～0.68％、Mn：2.50～3.80％、Si：0.12～0.15％、 Ni：4.50～5.80％、Cr：5.3～8.6％、Mo：1.2～1.7％、V：1.1～1.6％、Al：0.038～0.080％、 Ti：0.10～0.40％、Cu：1.25～1.85％、P：0.02～0.03％、S：0.005～0.008％、余量为Fe； O：1～35PPm、H：1～2PPm。
优选地，所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)的加工工艺包括热处理工艺：预处理：965～975℃正火空冷处理，673～695℃回火；终处理： 926～965℃奥氏体化，214～224℃盐浴淬火8分钟空冷，326～336℃回火空冷，503～603℃回火空冷；所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)再进行一次表面黑索金爆炸硬化处理工艺，爆速6800m/s～7200m/s确保超高强合金钢预硬化高硬度值、同时也是对迎弹板进行动态检测筛选，经检测不合标准的超高强合金钢迎弹板 (2)和超高强合金钢背板(5)筛选淘汰，检测合格的超高强合金钢迎弹板阻挡1/5 弹丸动能并衰减冲击波1800MPa。
优选地，高强铝合金约束环(3)化学合金成分配方以重量百分计如下：Ti： 0.2～0.5％、Mn：0.3～0.6％、Si：0.3～0.6％、Cu：1.5～2.5％、Cr：0.28～0.38％、Ni：0.2～0.4％、 Mg：2.3～2.9％、Zn：5.6～7.2％、Fe：0.1～1.2％、Pb：0.1～0.3％、AI余量；所述高强铝合金约束环(3)的力学性能为抗拉强度570～600Mpa、屈服强度500～510MPa、弹性模量70～75GPa、布氏硬度170～200HB、伸长应力500～520MPa、密度2.8～3.0g/cm3。
优选地，所述石墨烯复合连续纤维材料(6)由纤维类材料和树脂类材料复合而成：所述纤维类材料包括碳纤维3～10层、合计厚度为8～9mm，柴隆纤维2～8层、合计厚度为3～4mm，所述纤维类材料厚度合计11～13mm；所述柴隆纤维和所述碳纤维的表面积多层分层喷涂石墨烯粉体后交替复合而成板状；所述树脂类材料包括聚丙烯PP、聚乙烯PE、纳米石墨烯，共计3～10层，每层厚度为0.035Nm，所述树脂类材料厚度为0.1005nm～3.35nm；所述石墨烯复合连续纤维材料(6)的力学性能为拉伸强度 1600～1800MPa、弯曲强度1300～1400Mpa、压缩强度1100～1300MPa、剪切强度 100～120MPa、抗冲击能力10～100KJ，面密度0.8～1.3％。
优选地，所述高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)由两面高分子弹性体中间夹持二氧化硅空气固体呈板状，每两种材料之间喷涂石墨烯功能填料聚合物，密度小于25Kg/m3；甲组份与乙组份按重量份数比为100∶70～80；甲组份：含端烃基聚酯和端烃基聚醚92～95％、乙二醇3.5～4.0％、硅油0.2～0.6％、余量水；乙组份：聚氧化丙烯二元醇35～37％、纯MDI 60～62％、纳米石墨烯浆体1～3％、余量帕斯托PCL。
所述二氧化硅空气固体的原料以如下：硅酸钠水玻璃20～40％、纳米石墨烯浆体2～5％、草酸溶液4.2～4.6％、氨水3.0～3.3％、余量石英砂微粉；所述硅酸钠水玻璃的模数3.5、系高孔缐率，孔缐率99％、孔径15～25nm，粒径3～6nm、高比表面积 800～1200m2/g、轻质纳米材料3Kg/m3；将二氧化硅空气固体的原料在高温1100°状态下加快水解及缩聚反应，生成大量孔洞结构、获得高孔缐率空气固体，进行老化干燥成型。
优选地，甲乙组份按重量份数比为1∶1，甲组份；93～97％磷片石墨微粉、余量铜粉装进特制圆型金属容器飞片内、乙组份；55-65％黑索金、35％-45％TNT合成，采用70～90℃温度溶化后用模具铸成固体圆块状，甲乙组份叠加定向爆破，爆速6200m/s～7200m/s、在10万个大气压作用下由于氧碳严重失衡在石墨中，其中35～40％改性变相为金刚石微粉、25～35％为3～10层纳米石墨烯15～25石墨微粉，余量铁、爆炸产物游离物，每层纳米石墨烯为0.335nm。其它石墨微粉、爆炸产物、游离物浆体为余量，不影响功能填料效果。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明涉及新材料交叉科学技术应用领域，包括开发冶金合金化超高强合金钢迎弹板、采用高爆速爆炸冲击波增强迎弹面表面硬化工艺，包括碳化硼，氧化铝，氧化锆，氧化镁高强复合陶瓷片。高强铝合金约束环，超高强合金钢陶瓷背板、石墨烯功能填料聚合物，3～10层，纳米石墨烯材料(单层0.038nm，5～10层)，复合10～30 层碳纤维布材料(单层0.1～0.5mm)、高分子量弹性体材料2～5层、复合二氧化硅空气固体5～8层，固化粘接固化组合在高强铝合金箱体内，组合组件模块一体。
目前本发明新型轻量化护甲组件模块，制备的标靶样件，已经多次分别按高等级系列弹种在2013年在中国人民解放军某部试验场按北约4569-8Kg地雷标准，实弹试验防地雷反伏击车底部防护，取得整车未受到贯穿，车内装备乘员安全效果获；拱形复合合金护板模块，实用新型专利(专利号ZL201320543930.2第一发明人霍显铭) 2016年12月8日本发明新型轻量化护甲组件模块在中国兵器工业山东某厂试验场、防翻转弹丸式聚能炸弹穿甲弹穿深100mm实弹试验、取得4套标靶未贯穿效果。2017 年12有16日本发明新型轻量化护甲组件模块在中国兵器工业浙江某厂试验场、防 EFP-100mm穿甲弹实弹试验2套新型轻量化护甲组件模块标靶后效靶未贯穿。2020 年11月17日本发明在中国兵器工业山西某厂试验场进行实弹试验，防EFP-80mm 定向爆炸成型战斗部标准厚度穿深测试弹，取得2套标靶后效靶未贯穿成果。
四次实弹试验弹种与距离包括：1)2013年本发明防地雷反伏击车车底拱型复合合金护板模块，弹种规格，8公斤、TNT地雷、地雷距离标靶距离400mm、按北约 4569～8Kg地雷标准爆炸实弹试验，获实用新型专利(专利号ZL201320543930.2第一发明人霍显铭。2)2016年本发明新型轻量化护甲组件模块在中国兵器工业山东某厂试验场、弹种；防翻转弹丸式聚能炸弹穿甲弹、穿深厚度100mm、弹丸与标靶距离 400mm。3)2020年11月17日在中国兵器工业山西某厂试验场，本发明新型轻量化护甲组件模块标靶样件两件，实弹试验EFP～80mm穿深定向爆炸成型弹丸测试弹、弹药距离标靶，3m、取得模拟装甲车辆两套装甲后效靶都未击穿，贯穿成果。
本发明模块标靶达到防护模拟装甲车背板后效靶603均质钢厚度10～20mm未贯穿成果(美军坦克等装甲车辆在伊拉克等国，经常被即有穿甲作用又有破甲作用的EFP 爆炸成型弹丸击毁)，本发明经多次实弹试验证明，新型轻量化护甲组件模块，重量轻，强度大，吸收弹丸动能，衰减弹丸动能，阻尼弹丸动能，内耗弹丸动能效果显著。面密度重量每平方米180kg、厚度107mm。本发明可防弹种为EFP～80mm全称 (EXPIoSiVeiYFormedProjectiIe)定向爆炸成型弹丸，即穿深80mm厚，603均质装甲钢，均质钢面密度7.86g/cm3，1平方米，10mm厚等于78.6kg；80mm厚，1平方米等于628kg。本发明新型轻量化护甲组件模块比照603均质钢面密度重量轻了3.5倍，不会影响军车机动性，具备大于100mm厚度均质钢同样不被EFP～爆炸成型弹丸贯穿效果。军事战斗装甲车辆设施应用本发明新型轻量化护甲组件模块，可有效防止 EFPD80--100mm爆炸成型弹丸贯穿、可防护北约4569～8Kg地雷标准爆轰波侵彻，可防护250Kg～2型航空炸弹，水雷、水下炸弹等弹种。也可广泛适于军事领域高等级装备防护需求，确保军事装备，乘员安全。本发明下游应用范围项目广，装配结构简单，安装方便不做描述。
(2)本发明一种新型轻量化护甲组件模块，能防住防爆防弹弹种级别较高组件模块，装配在履带式、轮式装甲车辆装甲外侧，及国防工程军事设施防护，有效解决军用装甲车辆车体装甲、舰艇不被EFP-D80mm爆炸成型弹丸贯穿，防250Kg航空炸弹，简称250-2型航爆弹，防弹防爆升级换代适应现代战争防护，包括主战坦克底装甲、自行火炮，火箭发射车，排雷车、全地形车、方仓车、扫雷车、扫雷艇、爆破器材运输车等军用智能、遥控无人操纵工程机械、扫雷、排雷、抢修国防军事工程，野战可移动式指挥所等。本发明针对防EFP--80mm爆炸成型弹丸、该弹聚能装药战斗部主要用来贯穿某些特殊目标车指挥所重要典型结构、爆炸生成物垂直定向向外传播，作用在装甲上压一锥孔爆炸生成物动能汇集成一股高温3000-5000℃、高压10万个大气压能量高速2000m～5000m/s十分集中的喷流将装甲熔化贯穿。本发明新型轻量化护甲组件模块经实弹试验检测，符合标准。
(3)本发明采用两种不同的聚合物石墨烯功能填料为所述聚合物增强型石墨烯功能填料(1)和所述聚合物固化型石墨烯功能填料(8)，开发合理配方，本发明多层多处采用石墨烯功能填料聚合物粘接充填迎弹面喷涂。聚合物增强型石墨烯功能填料(1) 增强韧性，增强硬度维氏硬度2600～3500HV、延展性、断裂伸长率、具备高韧性、高强度等性能同时从而辅助增强超高强钢迎弹面断裂伸长率，增强金属基韧性、有效防护爆炸、穿甲弹丸的冲击与破坏、减少刚性迎弹面弹丸破片二次份害。两者的力学性能参数为密度0.97～1.34％、凝胶时间8～35s、断裂伸长率820～1100％、断裂强度 1000～2000MPa、附着力12～25MPa、邵氏硬度A90～96、拉伸强度35～50MPa、具有密封、降噪、防水、防腐、防撞、耐磨、阻尼、内耗、防弹、防爆等功能。并能减少刚性防弹防爆表面弹片飞溅二次份害。在军事方面适用于国防工程，军事建筑、靶场等、适用轮式、履带式坦克、排雷装甲车等战斗车辆、适用于海军舰艇扫量艇等领域。所述聚合物增强型石墨烯功能填料(1)和所述聚合物固化型石墨烯功能填料(9)的成膜材料要求不同，成膜机理也各异，高温涂料侧重于有机硅高分子分量，保留硅分子架构融入基材，维持其附着力确保伸缩性。阻尼功能涂料聚合物-即防爆防弹涂料，侧重于柔韧性吸纳转化外部物理撞击，同时具有密封、降噪、防水、防腐、减震、阻尼、絶缘、抗磨、防爆、防弹功能。
(4)本发明的高强复合陶瓷片(4)采用碳化硼陶瓷片与氧化铝、氧化锆、氧化镁等材料合成陶瓷片复合，密度2.82g/m3是陶瓷材料中密度较小，强度高，硬度高、防弹防爆具备防穿甲弹，破甲弹等多种功能，利用氧化铝合成陶瓷片，密度效应，吸能效应，高强耐磨效应可使穿甲弹丸折断或粉碎，促使破碎弹芯的穿透力减小并将残余的弹芯动能扩散到较大面积的超强合金钢背板上容易被吸收动能，氧化铝合成陶瓷片与碳化硼陶瓷片叠加复合后，利用碳化硼陶瓷片高韧性来防破甲弹，它是在破甲弹药型罩成型装药的弹丸射流侵彻过程中侵蚀破坏射流，使其射流动能疏散减弱，低密度特点，符合本发明轻量化要求，具备配合其它高强材料防护来共同防穿甲弹，破甲弹功能。高强复合陶瓷片(4)由于陶瓷片周边高强铝合金约束环作用，硬度超高作用，韧性好作用，穿甲弹、破甲弹弹丸侵彻高强陶瓷片后，高强陶瓷片只会产生大量龟裂，高折转破甲弹金属射流衰减动能作用，抗破甲弹有作用，抗穿甲弹弹丸动能有能力粉碎折断穿甲弹弹芯的能力，从而将残余穿甲弹弹芯动能直径扩大面积化，从而分散，减少，内耗，衰减，阻尼弹头动能，大大减少降低了对军用装甲车辆本体自备防护钢板侵彻破坏作用。高强复合陶瓷片(4)其中碳化硼陶瓷片，密度小，厚度10mm符合轻量化要求。韧性、强度，硬度符合要求，氧化铝合成氧化锆、氧化镁是为了抑制晶界移动，防止晶粒长大，促进胚体加强致密度，氧化镁晶须的断裂和微小裂纹的扩散效应用来吸收断裂能量，用以提高断裂韧性，氧化铝合成陶瓷片与碳化硼陶瓷片二者叠加作用，是为了更近一步提高陶瓷硬度值，又增强了陶瓷的韧性。高强复合陶瓷片迎弹面为氧化铝、氧化锆、氧化镁合成陶瓷片，背面复合碳化硼陶瓷片，达到外硬内韧，高硬度迎弹面氧化铝复合陶瓷可以极大地消耗弹丸动能，而韧性好的背面碳化硼陶瓷片完全可以内耗、阻尼、吸收部分弹丸动能达到每层材料都能达到衰减、内耗一部分弹丸动能作用。高强复合陶瓷片(4)的综合力学性能为密度为2.8g/cm3、维氏硬度3200～3550Kg/mm2、抗弯强度480MPa、气孔率0.01-0.05、超高强合金钢背板(5) 也达到高强复合陶瓷片约束环理想作用。高强复合陶瓷片(4)每片单位面积小小于 200x200mm，因此单层每平方米系多片组合，为了提高固化强度，被强烈爆炸冲击侵彻后，理想状态，龟裂纹宽度为小于100μm陶瓷紧实度由高强铝合金约束环(3)，铝合金密度小些，符合轻量化要求，夹持高强复合陶瓷片(4)的迎弹面外层系超高强钢迎弹板，被穿甲弹击中可以极大地消耗、衰减弹丸动能约束环外层可以吸收、阻尼、内耗弹丸动能，由于高强复合陶瓷片(4)在超速射流冲击下，高强复合陶瓷片(4) 的雨果纽强度是钢的10倍，辙转金属射流，无数条龟裂裂纹消耗，内耗，爆轰波射流作用，高强复合陶瓷另一面紧贴超高强合金钢钢背板，将进一步消耗阻尼衰减弹丸冲击波破片动能。
(5)本发明的超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)的成分硫控制在0.008％下限，其它杂质，磷、氢、氧含量都要控制在尽可能低的水平上，不损害影响钢的韧性，控制低的含氢量防止氢脆，控制低的含磷量是防止热处理产生脆性。用元素合金化来控制加强基体韧性，提高基体位错，层错能，通过合金化来提高延伸率，固熔强化来提高迎弹板韧性。本发明合金成份即重视杨氏模量，切变弹性模量，动压力压缩模量三种模量作用，又要照顾一定量金属合金内耗峰值，用来衰减冲击波动能，因此合金元素镍成份设计4.50～5.80％(内耗值72.1)，铜1.25～1.85％(内耗值 45.2)。
(6)本发明采用超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)为了获得超高抗拉强度等力学性能，采用冶金设备自耗炉、电渣重熔，AOD精炼炉冶金合金化工艺，研发设计化学成份配方及热处理工艺，通过韧化多元素粒子之间有机配合，明显提高在穿甲弹动能强冲击动态韧性。通过调整含碳量及合金化工艺，热处理结束后，又进行了爆炸硬化严格筛选检测，使迎弹板具备超高强合金钢刚性力学性能。所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)的力学性能为抗拉强度 2060MPa～2180MPa、屈服强度1760MPa～1820MPa、延伸率11～15、布氏硬度 560～610HB、密度7.86g/cm3等决定了本发明工艺合理达到超高抗拉强度及硬度值较高效果。
(7)本发明采用高强铝合金约束环(3)强度高，力学性能高于普钢，软钢，在弹丸动能侵彻高强复合陶瓷片状态下，因约束环抗拉强度高，有效约束高强复合陶瓷片碎裂程度，龟裂纹宽度大幅减小到微米程度，衰减了弹丸动能。
(8)本发明采用的纳米石墨烯复合连续纤维材料(6)相关力学性能为拉伸强度1700MPa提高35％，弯曲强度1350MPa提升90％，压缩强度1200MPa，剪切强度 110MPa，抗冲击能力95KJ，提高45％，面密度0.8～1.3％附合轻量化材料柴隆纤维、碳纤维等表面积多层分层喷涂石墨烯粉体厚交替复合而成板状。强度高，密度小符合轻量化要求。
(9)本发明采用的高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)的高分子弹性体的合成成份即乌力当胶，端烃基化合物、改性多异氰酸酯，具良好胶胺强度、胶膜强韧、柔软耐冲击，弹性体耐磨损。二氧化硅空气固体主要成份为二氧化硅气凝溶胶、纳米石墨烯微粉等有极高的孔洞率，极小的密度，在冲击波压力下孔洞被压损至完全压缩扩大弹丸攻击面积20～40倍以上，使弹丸动能减小到1/20～1/40以下，从而达到衰减，阻尼弹丸动能的作用，高分子弹性体复合二氧化硅空气固体(7)在两面弹性体中间夹持空气固体呈板状，两种材料之间喷涂石墨烯功能填料聚合物，密度小于 20Kg/m3符合轻量化要求，在配合军事车辆车体装甲厚度5mm～22mm，具备超快速吸能、隔热、阻尼、内耗、等功能防爆防弹综合效果更好，经实弹试验达到予期效果。
(10)本发明中石墨烯功能填料聚合物中含量纳米石墨烯是按新制备法制备；目前石墨烯的制备方法很多，有化学氧化法，机械拨离法、微波热膨胀法等法制备的石墨烯经实验具备电子运动速度达到光速的300倍，抗拉强度125GPa弹性模量1.1TPa，超大比面积2630m/g等物理性能，化学性能，力学性能优宜，但是在军工防弹防爆复合材料大幅增强方面略显逊色，本法制备石墨烯采用的爆轰法可以有效增强多种材料抗拉强度、硬度，由于浆体中成份含有石墨烯及含有世界最硬材料多晶金刚石微粉、因此纳米石墨烯功能填料聚合物成份中含有爆轰法制备的含有石墨烯、多晶金刚石微粉浆体，经特殊工艺处理后，就会增强高功能强度。所有材料中涉及的复合石墨烯原料，都来源于爆轰产物法通过官能团改性工艺，实现最佳的界面耦合效果，利用超大比面积，开发利用石墨烯分散技术制备石墨烯防爆防弹增强材料特点面密度小、强度大特点。
附图说明
图1为本发明新型轻量化护甲组件模块结构示意图，其中，1-聚合物增强型石墨烯功能填料、2-超高强合金钢迎弹板、3-高强铝合金约束环、4-高强复合陶瓷片、5-超高强合金钢背板、6-石墨烯复合连续纤维材料、7-高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料、8-聚合物固化型石墨烯功能填料、9-高强铝合金箱体。
图2为本发明新型轻量化护甲组件模块标靶1号、2号样件示意图。
图3为本发明新型轻量化护甲组件模块标靶1号、2号样件实弹试验后实物图。
图4为本发明新型中聚合物增强型石墨烯功能填料喷涂实物图。
图5为本发明新型轻量化护甲组件模块中超高强合金钢迎弹板的实物图。
图6为本发明新型轻量化护甲组件模块中碳化硼陶瓷片的实物图。
图7为本发明新型轻量化护甲组件模块中高强复合陶瓷片中的氧化铝、氧化锆、氧化镁合成陶瓷片实物图。
图8为本发明新型轻量化护甲组件模块中高强复合陶瓷片中碳化硼陶瓷片装配在高强铝合金约束环中实物图。
图9为本发明新型轻量化护甲组件模块中高强复合陶瓷片的装配在高强铝合金约束环中示意图；其中，1为高强复合陶瓷片装配在高强铝合金约束环中示意图，2为高强铝合金约束环示意图，3为4个高强复合陶瓷片排列示意图。
图10为本发明新型轻量化护甲组件模块中高强复合陶瓷片其中，小块为氧化铝、氧化锆、氧化镁合成陶瓷片，装配在高强铝合金约束环实物图。
图11为本发明新型轻量化护甲组件模块中石墨烯复合连续纤维材料，其中单层石墨烯复合碳纤维实物图。
图12本发明新型轻量化护甲组件模块中喷涂聚合物固化型石墨烯功能填料实物图。
图13为本发明新型轻量化护甲组件模块中高分子弹性体复合二氧化硅空气固体的实物图。
图14为对比本发明采用的标钢标准603均质装甲钢(厚度80mm)实弹试验后贯穿形态图。
图15为本发明新型轻量化护甲组件模块标靶的实弹试验场地图；其中，1为 EFP-80mm爆炸成型战斗部标准弹丸测试弹；2为实弹试验用本发明新型轻量化护甲组件模块标靶。
图16为本发明新型轻量化护甲组件模块应用主战坦克的举例示意图；其中1、顶部护甲2、首面护甲3、底部护甲4、侧面护甲5、装配拉手6、战车本体。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种新型轻量化护甲组件模块。
结构如下：
如图1至图16所示，所述组件模块按迎弹面顺序排列，排列顺序依次为聚合物增强型石墨烯功能填料(1)、超高强合金钢迎弹板(2)的高强铝合金约束环(3)、高强复合陶瓷片(4)安装在高强铝合金约束环(3)中间，厚度不计算在内，单层厚度20mm 单层重量55.6Kg/m2；
超高强合金钢背板(5)、石墨烯复合连续纤维材料(6)和高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)进行分层装配，每层间喷涂聚合物固化型石墨烯功能填料(8) 进行粘结固化后再装入高强铝合金箱体(9)内制成新型轻量化护甲组件模块；其中，所述单层高强复合陶瓷片(4)每平方米面积是由多片组合，按设计要求将高强铝合金约束环(3)紧密配合高强复合陶瓷片(4)周围，高强复合陶瓷片(4)的迎弹面系装配超高强合金钢迎弹板(2)，高强复合陶瓷片(9)的背面系装配超高强合金钢背板(5)，即高强复合陶瓷片(4)的上、下、左，右四周都被超高强合金钢迎弹板(2)、超高强合金钢背板(5)和高强铝合金约束环(3)三种超高强材料约束住，采用机械过盈配合结构。所述新型轻量化护甲组件模块采用聚合物固化型石墨烯功能填料(8)粘接固化螺栓封装安装于军用车辆装甲外侧。
所述组件模块的组分面积按每平方米计算，单层尺寸与重量如下所示；
聚合物增强型石墨烯功能填料(1) 单层厚度5mm、单层重量1.2kg/m2；
超高强合金钢迎弹板(2) 单层厚度5mm、单层重量39.3kg/m2；
高强铝合金约束环(3) 单层厚度22mm、单层重量1..5kg/m2；
高强复合陶瓷片(4)安装在高强铝合金约束环(3)中间，厚度不计算在内，单层厚度20mm单层重量55.6Kg/m2；
超高强合金钢背板(5) 单层厚度5mm、单层重量39.3kg/m2；
石墨烯复合连续纤维材料(6) 单层厚度25mm、单层重量23.3kg/m2；
高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)单层厚度35mm、单层重量15kg/m2；
聚合物固化型石墨烯功能填料(8) 单层厚度6mm、单层重量2.4kg/m2；
高强铝合金箱体(9) 单层厚度4mm、单层重量2.4Kg/m2；
所述组件模块的总厚度为107mm；所述组件模块的面密度为180kg/m2。
实施例2、配方及制备方法如下：
1)聚合物增强型石墨烯功能填料(1)和聚合物固化型石墨烯功能填料(8)。
所述聚合物增强型石墨烯功能填料(1)的原料组份以重量百分计如下：端氨基聚醚30％、酯肪族聚脲50％、磷酸钠分散剂1.4％、多晶金刚石微粉和纳米石墨烯合成浆体3.0％、硅油消泡剂2.0％、余量为铝酸酯相容剂。
制备方法：将以上原料在真空度-0.3下加热至85℃，脱水6小时，解除真空度，在温度60℃，反应4小时，反应结束后降温至40℃，搅拌30分钟后制备出强度高聚合物石墨烯功能填料，采用专业高分子弹性体喷涂设备喷涂超高强合金钢迎弹板迎弹面，喷涂厚度5mm。
所述聚合物固化型石墨烯功能填料(8)的原料组份以重量百分比计如下：聚氨酯32％、环氧树酯12％、甲基聚丙烯固化促进剂PP 0.25、硅油消泡剂0.30％、聚丙烯酸流平剂0.25％、多晶金刚石微粉和石墨烯合成浆体1.0％、聚脲45％、余量为铝酸酯相溶剂。制备方法与聚合物增强型石墨烯功能填料(1)的制备方法相同。
所述多晶金刚石微粉和纳米石墨烯合成浆体由，所述多晶金刚石微粉和石墨烯合成浆体的爆轰法制备方法如下：所述多晶金刚石微粉和纳米石墨烯合成浆体由配料甲乙组份组成，甲乙组份比例为100∶100，甲组份包括磷片石墨95％和余量铜粉混合后装入圆型内径280mm厚度30mm金属容器飞片内，乙组份包括黑索金60％加热至80℃与TNT 40％混合后在模具中浇铸成圆型，带有雷管连接线孔洞固体块状，甲组份金属圆形容器飞片，乙组份合成炸药圆型固体铸块叠加安装后，采用定向爆轰法雷管起爆，在爆炸冲击波作用下，爆速6200～7200m/s、在10万个大气压作用下由于氧碳严重失衡在石墨中，利用爆炸瞬间的高温高压推动金属飞片高速飞行改性形成金刚石微粉 35％、纳米石墨烯浆体20％、石墨微米级粉体20％、余量铁、爆炸产物游离物不影响性能，都可应用制备而成后是聚合物功能填料硬度增强的重要成份。
所述聚合物增强型石墨烯功能填料(1)和所述聚合物固化型石墨烯功能填料(8)的力学性能为密度0.97～0.34％、凝胶时间8～35S、断裂伸长率820～1100％、断裂强度1000～2000MPa、附着力12～25MPa、邵氏硬度90～96、拉伸强度35～50MPa。
实施例3超高强合金钢迎弹板(2)和超高强合金钢背板(5)。
所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(4)的化学合金成分配方以重量百分计如下：C：0.52％、Mn：3.1％、Si：0.13％、Ni：5.1％、Cr：7.1％、 Mo：1.45％、V：1.35％、Al：0.058％、Ti：0.25％、Cu：1.55％、P：0.025％、S：0.007％、余量为Fe；O：15PPm、H：1.5PPm。
所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)的加工工艺包括热处理工艺：预处理：965～975℃正火空冷处理，673～695℃回火；终处理：926～965℃奥氏体化，214～224℃盐浴淬火8分钟空冷，326～336℃回火空冷，503～603℃回火空冷；所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)再进行一次表面黑索金爆炸硬化处理工艺，爆速6800m/s～7200m/s确保超高强合金钢预硬化高硬度值、同时也是对迎弹板进行动态检测筛选，经检测不合标准的超高强合金钢迎弹板(2)和超高强合金钢背板(5)筛选淘汰。
超高强合金钢迎弹板(2)超高强合金钢背板(5)是一种多元素综合强化的合金钢，经过热处理回火、正火、淬火工艺途径来提高在结晶温度、固溶强化、沉淀强化、晶界强化。奥氏体组织。热处理后需达到奥氏体组织，抗拉强度1890Mpa、布氏硬度 460～490HB才可进入下一道工序爆炸硬化，进行层错，位错、栾晶增强处理。在超高强合金钢迎弹板迎弹面粘接40％TNT炸药，45％黑索金炸药，合成贴板，进行爆炸硬化及例行试验，爆炸后检测布氏硬度580～620HB达到了预硬化效果。
实施例4高强复合陶瓷片(4)
所述高强复合陶瓷片(4)由碳化硼陶瓷片(外购)和合成陶瓷片整片叠加复合装配而成，所述合成陶瓷片的原料组份以重量百分计如下：氧化锆12％、氧化镁0.45％、聚乙烯醇粘合剂1.2％、余量氧化铝；所述合成陶瓷片的厚度为10mm；所述碳化硼陶瓷片的密度2.8g/m3，厚度为10mm；制备过程：分别将氧化锆、氧化铝和氧化镁经高速球磨机粉碎后达到微米级超细粉料，再将6％的氧化铝高速球磨至纳米级，将以上粉料全部混合后再加入聚乙烯醇粘合剂一起进入喷雾造粒后装入高强合成陶瓷片坯体模具内，采用150MPa液压机，取得压力成型陶瓷坯体，然后坯体采用静压烧结法，烧结温度1870℃，烧结时间5分钟达到密化程度获得高强合成陶瓷材料的效果。
所述高强复合陶瓷片(4)力学性能为密度3.2g/cm3、洛氏硬度≥85HRA、抗弯强度290～380MPa、断裂韧性≥5.8MPa抗压强度≥930MPa氧化铝、氧化锆、氧化镁，合成陶瓷片与碳化硼陶瓷片叠加复合后应用达到高强增韧效果、面密度2.9g/Cm3、气孔率 0.01-0.05％迎弹面喷涂石墨烯功能填料1mm后，由扫描电镜检测合格，本法高强复合陶瓷片中减少50％碳化硼陶瓷片应用，成本降低35％，防爆防弹效果增强30％。
实施例5高强铝合金约束环(3)
所述高强铝合金约束环(3)化学合金成分配方以重量百分计如下：Ti：0.4％、 Mn：0.5％、Si：0.4％、Cu：2％、Cr：0.33％、Ni：0.3％、Mg：2.6％、Zn：6.4％、Fe：0.6％、Pb：0.2％、AI余量。
制备过程：首先选用化学成份接近本发明铝合金牌号，举例AS5U3，将外购AS5U3铝合金锭及其它微量合金元素装入中频感应电炉熔炼设备熔炼炉石墨坩埚中，熔炼温度730℃，采用搅龙旋转式氮气除气法，熔化铝液及精炼变质后续处理40分钟～60分钟，将各种熔剂按工艺顺序加入；除渣剂、覆盖剂、除气剂、变质剂、晶粒细化剂、铝液净化处理后，浇入金属型模具中，时间5小时后从模具中取出，进行热处理25℃至520℃需要升温时间3小时，510℃保温2小时后将铸件取出淬火，淬火后按图纸机械加工成品，所述高强铝合金约束环(3)通过热处理，对铝基固溶体强化，配方研发技术其中Si Mg是最强化元素形成强化相，Mg AI强化相，Cu Mg强化相，两相弥散强化、Ti细化元素确保高强铝合金极限工况条件下应用效果。所述高强铝合金约束环(3)力学性能为抗拉强度570～600Mpa、屈服强度500～510MPa、弹性模量70～75GPa、布氏硬度170～200HB、伸长应力500～520MPa、密度2.8～3.0g/cm3。
实施例6石墨烯复合连续纤维材料(6)
所述石墨烯复合连续纤维材料(6)由纤维类材料和树脂类材料复合而成：
所述纤维类材料包括碳纤维6层、合计厚度为8.5mm，柴隆纤维5层、合计厚度为3.5mm，所述纤维类材料厚度合计12mm；所述柴隆纤维和所述碳纤维的表面积多层分层喷涂石墨烯粉体后交替复合而成板状；所述树脂类材料包括聚丙烯PP 2层、聚乙烯PE 2层、纳米石墨2层，共计6层，每层厚度为0.035Nm，所述树脂类材料厚度为0.210Nm；所述石墨烯复合连续纤维材料(6)的力学性能为拉伸强度 1600～1800MPa、弯曲强度1300～1400Mpa、压缩强度1100～1300MPa、剪切强度 100～120MPa、抗冲击能力10～100KJ，面密度0.8～1.3％。
实施例7高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)
所述EFP-D80mm爆炸成型弹丸动能经过超高合金钢迎弹板、高强复合陶瓷片、石墨烯复合连续纤维材的阻尼、衰减4/5弹丸动能后、剩余1/5动能作用在高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)上，所述高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料 (7)由两面高分子弹性体中间夹持板状二氧化硅空气固体，每两种材料之间喷涂石墨烯功能填料聚合物，密度小于20Kg/m2；
所述高分子弹性体的原料组份以重量百分计如下：甲组份与乙组份按重量份数比为100：78；甲组份：含端烃基聚酯50％、含端烃基的聚醚44％、乙二醇3.8％、硅油 0.5％、余量水；乙组份：聚氧化丙烯二元醇36％、纯MDI 61％、纳米石墨烯浆体(含量30％金刚石，6层石墨烯)2％、帕斯托PCL 1％(提高温度材料)；制备过程：将甲乙组份聚合物放在反应釜中一起充分混匀，经真空泵抽真空脱泡后注入模具固化，固化后进行硫化，温度125℃、硫化时间1.5小时，然后将硫化后的制品，装在加热烘箱内温度控制在100℃继续硫化，硫化时间11小时，在室温放置10天完成硫化处理完成制备。
所述二氧化硅空气固体的原料以如下：硅酸钠水玻璃30％、纳米石墨烯浆体4％、草酸溶液4.5％、氨水3.2％、余量石英砂微粉；所述硅酸钠水玻璃的模数3.5、系高孔缐率，孔缐率99％、孔径20nm，粒径4nm、高比表面积100m2/g、轻质纳米材料3Kg/m3；将二氧化硅空气固体的原料在高温1100℃状态下加快水解及缩聚反应，生成大量孔洞结构、获得高孔缐率空气固体，进行老化干燥成型。制备过程：将所述二氧化硅空气固体的原料经过反击式破碎机，高速球磨机等法获得二氧化硅纳米颗粒，反应釜加热 1100℃，加快水解及缩聚反应，生成大量孔洞结构、烧结4小时制备出白色固体胶状颗粒与硅酸酯水玻璃进行溶胶、凝胶反应、为原料制备二氧化硅凝胶、溶胶经过80℃，经12小时反应聚合干燥后，即可制得孔隙的二氧化硅空气固体。
实弹试验
本发明新型轻量化护甲组件模块经实弹试验证明可防护弹种及破坏作用分类如下；EFP-80mm爆炸成型弹丸战斗部、北约STANAG4569-5级标准、250-2型航空炸弹、翻转弹丸式聚能炸弹。
(一)本发明新型轻量化护甲组件模块实弹测试：
本发明提供的两套新型轻量化护甲组件模块标靶于2020年11月16日在中国兵器山西某厂试验场，如图15所示。实弹试验EFP-80mm爆炸成型战斗部弹丸标准穿深测试弹试验过程如下：
(1)实弹试验条件：测试弹：EFP-80mm爆炸成型弹丸标准穿深测试弹，EFP-80mm 穿甲弹穿深测试标准弹参数：(罩径：136.4mm、罩厚度：6mm、罩圆弧半径：168mm、罩高：17.8mm)，药量：2014g，铜罩药：JH-16，弹径：160mm，总高度：105mm，穿甲能力；厚度80mm均质装甲钢，测试距离：3m。标靶样件规格； 400mmx400mmx107mm、面积0.16平方米；标靶样件面密度：本发明新型轻量化护甲组件模块标靶样件的面密度28.8Kg、按每平方米计算面密度为180kg/m2，厚度； 107mm；数量；2件，编号；1号、2号，如图2所示。评价标准；新型轻量化护甲组件模块具有防EFP-80mm穿甲弹弹丸动能冲击能力；面密度不大于200Kg；厚度不大于120mm。本发明标靶、后效靶不击穿，不贯穿。
(2)实弹试验结果：如图3和所示，1号和2号标靶后效靶都没有贯穿。安装在本发明新型轻量化护甲组件模块标靶后面的，模拟装甲车的装甲钢板(简称后效靶) 没有贯穿，因此本发明提供的2套标靶，均具有防EFP--80mm定向爆炸成型弹丸战斗部穿甲弹攻击能力，对各类装甲战斗车辆等装备提供有效防御高强度弹种，保护装备、乘员安全，如图16所示。
(二)对比本发明标靶标钢样件标准603均质装甲钢标靶(厚度80毫米)实弹测试：
(1)实弹试验条件：测试弹：EFP-80mm穿甲弹穿深测试弹。(EFP-80mm穿甲弹穿深测试标准弹参数：罩径：136.4mm，罩厚度：6mm，罩圆弧半径：168mm，罩高：17.8mm，药量：2014g，铜罩药：JH-16，弹径：160mm，总高度：105mm，穿甲能力、厚度80mm均质装甲钢。)测试距离：3m。对比本发明标靶标钢样件：规格 400mmx400mmx80mm、标准603均质装甲钢标靶(厚度80毫米)如图14所示。评价标准；80mm深度贯穿试验与本发明新型轻量化护甲组件模块比对实弹试验效果。
(2)对比本发明用同样弹种，标钢试样603均质装甲钢标靶实弹试验结果：标钢被击穿、贯穿。图14击穿、贯穿实物图。
以上实施例对本发明的产品及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体例对本发明的主要步骤及实施方式进行了阐述，上述实施例只是帮助理解本发明的方法及核心原理。对于本领域的技术人员，依据本发明的核心原理，在具体实施中会对各条件和参数根据需要而变动，综上所述，本说明书不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：所述组件模块按迎弹面顺序排列，排列顺序依次为聚合物增强型石墨烯功能填料(1)、超高强合金钢迎弹板(2)、安装有高强复合陶瓷片(4)的高强铝合金约束环(3)、超高强合金钢背板(5)、石墨烯复合连续纤维材料(6)和高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)进行分层装配，每层间喷涂聚合物固化型石墨烯功能填料(8)进行粘结固化后再装入高强铝合金箱体(9)内制成新型轻量化护甲组件模块；
所述组件模块的总厚度为100～120mm；所述组件模块的面密度为179～189kg/m2；所述新型轻量化护甲组件模块采用聚合物固化型石墨烯功能填料(8)粘接固化后装入高强铝合金箱体，螺栓紧固、封装、安装于军用车辆装甲外侧。
2.根据权利要求1所述的新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：所述组件模块的组分面积按每平方米计算，单层尺寸与重量如下所示；
Figure FDA0003017821340000011
所述组件模块的总厚度为107mm；所述组件模块的面密度为180kg/m2；
所述单层高强复合陶瓷片(4)每平方米面积是由多片组合，按设计要求将高强铝合金约束环(3)紧密配合高强复合陶瓷片(4)周围，高强复合陶瓷片(4)的迎弹面系装配超高强合金钢迎弹板(2)，高强复合陶瓷片(4)的背面系装配超高强合金钢背板(5)，即高强复合陶瓷片(4)的上、下、左，右四周都被超高强合金钢迎弹板(2)、超高强合金钢背板(5)和高强铝合金约束环(3)三种超高强材料约束住，采用机械过盈配合结构。
3.根据权利要求1所述的新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：所述聚合物增强型石墨烯功能填料(1)的原料组份以重量百分计如下：聚醚25～35％、酯肪族聚脲45～55％、磷酸钠分散剂1.2～1.8％、多晶金刚石微粉和纳米石墨烯合成浆体2.5～3.5％、硅油消泡剂1.5～2.5％、余量为铝酸酯相容剂；
所述聚合物固化型石墨烯功能填料(8)的原料组份以重量百分比计如下：聚氨酯30～35％、环氧树酯10～15％、甲基聚丙烯固化促进剂PP 0.15～0.35、硅油消泡剂0.25～0.35％、聚丙烯酸流平剂0.15～0.35％、多晶金刚石微粉和石墨烯合成浆体0.5～1.5％、聚脲40～50％、余量为铝酸酯相溶剂；
所述多晶金刚石微粉和纳米石墨烯合成浆体由配料甲乙组份组成，甲乙组份按重量份数比1:1，甲组份包括磷片石墨93～97％和余量铜粉混合后装入圆型内径280mm厚度30mm金属容器飞片内，乙组份包括黑索金55～65％加热至70～90℃与TNT35～45％混合后在模具中浇铸成圆型，带有雷管连接线孔洞固体块状，甲组份金属圆形容器飞片，乙组份合成炸药圆型固体铸块叠加安装后，采用定向爆轰法雷管起爆，在爆炸冲击波作用下，利用爆炸瞬间的高温高压推动金属飞片高速飞行改性形成金刚石微粉30～40％、纳米石墨烯浆体15～25％、石墨微米级粉体15～25％、余量铁；
所述聚合物增强型石墨烯功能填料(1)和所述聚合物固化型石墨烯功能填料(8)的力学性能为密度0.97～0.34％、凝胶时间8～35S、断裂伸长率820～1100％、断裂强度1000～2000MPa、附着力12～25MPa、邵氏硬度90～96、拉伸强度35～50MPa。
4.根据权利要求1所述的新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：所述高强复合陶瓷片(4)由碳化硼陶瓷片和合成陶瓷片叠加复合而成，本发明所述合成陶瓷片的原料组份以重量百分计如下：氧化锆8～15％，氧化镁0.35～0.55％，余量氧化铝；所述合成陶瓷片的厚度为10mm；所述碳化硼陶瓷片的密度2.7～2.9g/m3，厚度为10mm；
所述高强复合陶瓷片(4)力学性能为密度3.2g/cm3、维氏硬度3200～3550Kg/mm2、抗弯强度450～500MPa、气孔率0.01～0.05％。
5.根据权利要求1所述的新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)的化学合金成分配方以重量百分计如下：C：0.38～0.68％、Mn：2.50～3.80％、Si：0.12～0.15％、Ni：4.50～5.80％、Cr：5.3～8.6％、Mo：1.2～1.7％、V：1.1～1.6％、Al：0.038～0.080％、Ti：0.10～0.40％、Cu：1.25～1.85％、P：0.02～0.03％、S：0.005～0.008％、余量为Fe；O：1～35PPm、H：1～2PPm。
6.根据权利要求1所述的新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)的加工工艺包括热处理工艺：
预处理：965～975℃正火空冷处理，673～695℃回火；
终处理：926～965℃奥氏体化，214～224℃盐浴淬火8分钟空冷，326～336℃回火空冷，503～603℃回火空冷；
所述超高强合金钢迎弹板(2)和所述超高强合金钢背板(5)再进行一次表面黑索金爆炸硬化处理工艺，爆速6800m/s～7200m/s确保超高强合金钢预硬化高硬度值、同时也是对迎弹板进行动态检测筛选，经检测不合标准的超高强合金钢迎弹板(2)和超高强合金钢背板(5)筛选淘汰，检测合格的超高强合金钢迎弹板阻挡1/5弹丸动能并衰减冲击波1800MPa。
7.根据权利要求1所述的新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：高强铝合金约束环(3)化学合金成分配方以重量百分计如下：Ti：0.2—0.5％、Mn：0.3～0.6％、Si：0.3～0.6％、Cu：1.5～2.5％、Cr：0.28～0.38％、Ni：0.2～0.4％、Mg：2.3～2.9％、Zn：5.6～7.2％、Fe：0.1～1.2％、Pb：0.1～0.3％、AI余量；
所述高强铝合金约束环(3)的力学性能为抗拉强度570～600Mpa、屈服强度500～510MPa、弹性模量70～75GPa、布氏硬度170～200HB、伸长应力500～520MPa、密度2.8～3.0g/cm3。
8.根据权利要求1所述的新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：所述石墨烯复合连续纤维材料(6)由纤维类材料和树脂类材料复合而成：
所述纤维类材料包括碳纤维3～10层、合计厚度为8～9mm，柴隆纤维2～8层、合计厚度为3～4mm，所述纤维类材料厚度合计11～13mm；所述柴隆纤维和所述碳纤维的表面积多层分层喷涂聚合物固化型石墨烯功能材料交替复合而成板状；
所述树脂类材料包括聚丙烯PP、聚乙烯PE、纳米石墨，共计3～10层，每层厚度为0.035Nm，所述树脂类材料厚度为0.1005nm～3.35nm；
所述石墨烯复合连续纤维材料(6)的力学性能为拉伸强度1600～1800MPa、弯曲强度1300～1400Mpa、压缩强度1100～1300MPa、剪切强度100～120MPa、抗冲击能力10～100KJ，面密度0.8～1.3％。
9.根据权利要求1所述的新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：所述高分子弹性体复合二氧化硅空气固体材料(7)由两面高分子弹性体中间夹持二氧化硅空气固体呈板状，每两种材料之间喷涂石墨烯功能填料聚合物，密度小于350Kg/m3；
所述高分子弹性体的原料组份以重量百分计如下：
甲组份与乙组份按重量份数比为100:70～80；
甲组份：含端烃基聚酯和端烃基聚醚92～95％、乙二醇3.5～4.0％、硅油0.2～0.6％、余量水；
乙组份：聚氧化丙烯二元醇35～37％、纯MDI 60～62％、纳米石墨烯浆体1～3％、余量帕斯托PCL；
所述二氧化硅空气固体的原料以如下：硅酸钠水玻璃20～40％、纳米石墨烯浆体2～5％、草酸溶液4.2～4.6％、氨水3.0～3.3％、余量石英砂微粉；所述硅酸钠水玻璃的模数3.5、孔缐率99％、孔径15～25nm、粒径3～6nm、高比表面积800～1200m2/g、轻质纳米材料3Kg/m3；将二氧化硅空气固体的原料在高温1100°状态下加快水解及缩聚反应，生成大量孔洞结构、获得高孔缐率空气固体，进行老化干燥成型。
10.根据权利要求3所述的新型轻量化护甲组件模块，其特征在于：所述多晶金刚石微粉和石墨烯合成浆体的爆轰法制备方法如下：甲乙组份按重量份数比为1:1，甲组份；93～97％磷片石墨微粉、余量銅粉装进特制圆型金属容器飞片内、乙组份；55-65％黑索金、35％-45％TNT合成，采用70～90℃温度溶化后用模具铸成固体圆块状，甲乙组份叠加定向爆破，爆速6200m/s～7200m/s、在10万个大气压作用下由于氧碳严重失衡在石墨中，其中35～40％改性变相为金刚石微粉、25～35％为3～10层纳米石墨烯15～25石墨微粉，余量铁、爆炸产物游离物，每层纳米石墨烯为0.335nm。
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