CN114196160B - 一种抗烧蚀复合材料及其制备工艺和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于抗烧蚀材料技术领域，公开了一种抗烧蚀复合材料及其制备工艺和应用。该工艺中是以玄武岩纤维为增强相，提升抗烧蚀基体的力学性能，制备出玄武岩纤维复合抗烧蚀材料。由于玄武岩纤维具有低密度的特点，具有优异的力学性能，可有效解决脆性大、弹壳或者弹药筒等薄壁铝合金收口筒体工作时发生高应变速率变形、涂层易出现开裂、脱落等问题。以玄武岩为原料制备的抗烧蚀复合材料密度远低于铜、钢铁和铝合金，本发明制备的抗烧蚀内衬可降低弹药筒的重量，实现弹药筒减重20％，提升了携弹量，产品稳定性好，使用寿命长，适合工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于抗烧蚀材料技术领域，具体涉及一种抗烧蚀复合材料及其制备工艺和应用。
背景技术
弹药的重量将直接影响携弹量、火力杀伤的持续性及有效性。而弹药的轻量化的关键在于弹药筒。目前，弹药筒主要采用铜、钢材料制成，重量较大。采用轻质材料可有效减重，铝合金具有重量轻、强度高、易加工成型等优点，是实现药筒轻量化的主要研究材料。但是铝合金由于熔点低(660摄氏度左右)，在发射时火药容易造成药筒烧蚀，甚至烧蚀枪炮内膛，严重影响了铝药筒的实际应用。
现有技术中为解决铝合金烧蚀的问题，一方面，研究人员通过改变铝合金成分并采用适当的制造工艺来解决；另一方面，采用在铝合金表面涂覆一层或多层耐烧蚀的材料来进行抗烧蚀防护。
目前，在铝合金抗烧蚀涂层方面，大多涂覆的是天然树脂、人造树脂或磷酸盐等。但是涂覆树脂基抗烧蚀涂料、热喷涂、阳极氧化和微弧氧化等传统方法制备的抗烧蚀涂层虽然抗烧蚀性能好，但脆性大，弹壳/药筒等薄壁铝合金收口筒体工作时发生高应变速率变形，涂层易出现开裂、脱落等问题，进而导致抗烧蚀防护失效。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种抗烧蚀复合材料及其制备工艺和应用。
本发明所采用的技术方案为：一种抗烧蚀复合材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
选取玄武岩纤维布浸渍在硼酚醛树脂胶液中，干燥、压型，获得抗烧蚀复合材料。
作为优选地，所述硼酚醛树脂胶液的含胶量为30-50wt％。
作为优选地，所述硼酚醛树脂胶液是由硼酚醛树脂和无水乙醇配置而成。
硼酚醛树脂抗烧蚀性能好，是抗烧蚀材料最常用的改性树脂。
作为优选地，所述玄武岩纤维布的纤维直径为5-17μm，玄武岩纤维布的密度为300-400g/m2。
作为优选地，所述玄武岩纤维布浸渍时长为0.5-2小时。
作为优选地，所述干燥温度为100-130摄氏度。
作为优选地，所述干燥时长为0.5-1小时。
上述采用干燥的方式，是为了去除溶剂。
作为优选地，所述压型压力为8-12Mpa，压型温度为180-230摄氏度。
上述进行压型的目的是为了热压成型，硼酚醛树脂为热固性树脂，通过加压将玄武岩纤维布在模具中压制为烧蚀筒形状，加热的目的是让树脂固化。
一种抗烧蚀复合材料，采用权利要求1-8任一所述的抗烧蚀复合材料的制备工艺获得成品。
一种抗烧蚀复合材料的应用，采用权利要求9所述的抗烧蚀复合材料作为弹药筒内衬材料应用。
本发明的有益效果为：
(一)本发明提供了一种抗烧蚀复合材料的制备工艺，该工艺中是以玄武岩纤维为增强相，提升抗烧蚀基体的力学性能，制备出玄武岩纤维复合抗烧蚀材料。由于玄武岩纤维具有低密度的特点，具有优异的力学性能，可有效解决脆性大、弹壳或者弹药筒等薄壁铝合金收口筒体工作时发生高应变速率变形、涂层易出现开裂、脱落等问题。以玄武岩为原料制备的抗烧蚀复合材料密度远低于铜、钢铁和铝合金，本发明制备的抗烧蚀内衬可降低弹药筒的重量，实现弹药筒减重20％，提升了携弹量。
(二)将该抗烧蚀复合材料作为弹药筒内衬材料进行应用，通过耐高温、力学性能优异的玄武岩纤维对抗烧蚀树脂基体进行增强，提升抗烧蚀材料的力学性能。然后，将玄武岩抗烧蚀材料制备成弹药筒的抗烧蚀内衬，提升弹药筒的抗烧蚀性能的同时降低弹药筒重量。
(三)提升了应用对象弹药筒的抗烧蚀性能：玄武岩纤维的最高使用温度可达700摄氏度以上，且具有阻燃的特点。该发明制备的抗烧蚀材料贴合到弹药筒内后，具有优异的抗烧蚀性能，其质量烧蚀率仅为0.033g/s。
(四)拓宽了玄武岩纤维的应用领域：将进一步促进玄武岩纤维在抗烧蚀材料领域和军事领域的应用。
(五)该发明的制备方法简单，高效，操作方便，过程容易控制，成本低，通过该方法能够缓解现有的涂层与筒体本体结合力差、容易剥落失效、涂层质量和厚度难以控制等问题，制得的产品稳定性好，使用寿命长，适合工业化大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐释。本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。所用试剂均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：
一种抗烧蚀复合材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
S1：用无水乙醇将硼酚醛树脂配制成含胶量为50％的硼酚醛树脂胶液；
S2：将直径为13μm，面密度为400g/m2的玄武岩纤维布，裁剪为合适尺寸。
S3：将裁剪后的玄武岩纤维布浸渍与硼酚醛树脂胶液中，浸渍0.5小时；
S4：将浸渍树脂后的玄武岩纤维布在115摄氏度干燥1小时；
S5：将干燥后的玄武岩纤维布层铺在模具中，控制压力为9MPa，成型温度为210摄氏度，经过模压成型后制得玄武岩纤维复合弹药筒内衬；
S6：对层压成型后的烧蚀筒内衬进行机加工与表面处理；
S7：包装、入库。
实施例2：
一种抗烧蚀复合材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
S1：用无水乙醇将硼酚醛树脂配制成含胶量为30％的硼酚醛树脂胶液；
S2：将直径为5μm，面密度为400g/m2的玄武岩纤维布，裁剪为合适尺寸。
S3：将裁剪后的玄武岩纤维布浸渍与硼酚醛树脂胶液中，浸渍0.5小时；
S4：将浸渍树脂后的玄武岩纤维布在100摄氏度干燥0.5小时；
S5：将干燥后的玄武岩纤维布层铺在模具中，控制压力为8MPa，成型温度为180摄氏度，经过模压成型后制得玄武岩纤维复合弹药筒内衬；
S6：对层压成型后的烧蚀筒内衬进行机加工与表面处理；
S7：包装、入库。
实施例3：
一种抗烧蚀复合材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：
S1：用无水乙醇将硼酚醛树脂配制成含胶量为30％的硼酚醛树脂胶液；
S2：将直径为17μm，面密度为300g/m2的玄武岩纤维布，裁剪为合适尺寸。
S3：将裁剪后的玄武岩纤维布浸渍与硼酚醛树脂胶液中，浸渍2小时；
S4：将浸渍树脂后的玄武岩纤维布在130摄氏度干燥1小时；
S5：将干燥后的玄武岩纤维布层铺在模具中，控制压力为12MPa，成型温度为230摄氏度，经过模压成型后制得玄武岩纤维复合弹药筒内衬；
S6：对层压成型后的烧蚀筒内衬进行机加工与表面处理；
S7：包装、入库。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，均属于本发明的保护范围。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本领域的普通技术人员应当理解，在不背离本发明的范围下，可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，与此同时这些修改或者替换，并不会使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (1)
1.一种抗烧蚀复合材料的应用，其特征在于，采用抗烧蚀复合材料作为弹药筒内衬材料应用；
所述抗烧蚀复合材料的制备工艺包括如下步骤：
选取玄武岩纤维布浸渍在硼酚醛树脂胶液中，干燥、压型，获得抗烧蚀复合材料；
所述硼酚醛树脂胶液的含胶量为30-50 wt%；
所述硼酚醛树脂胶液是由硼酚醛树脂和无水乙醇配置而成；
所述玄武岩纤维布的纤维直径为5-17μm，玄武岩纤维布的面密度为300-400g/m2；
所述玄武岩纤维布浸渍时长为0.5-2 小时；
所述干燥温度为100-130摄氏度；
所述干燥时长为0.5-1 小时；
所述压型压力为8-12 Mpa，压型温度为180-230摄氏度。
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