CN1948888A - 一种陶瓷球/树脂复合材料装甲板及其制备方法 - Google Patents

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CN1948888A CN 200610097271 CN200610097271A CN1948888A CN 1948888 A CN1948888 A CN 1948888A CN 200610097271 CN200610097271 CN 200610097271 CN 200610097271 A CN200610097271 A CN 200610097271A CN 1948888 A CN1948888 A CN 1948888A
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陈照峰
张颖
李聪
严波
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Abstract

本发明提供一种陶瓷球/树脂复合材料装甲板，其特征在于包含陶瓷球和树脂两部分，陶瓷球均匀致密多层分布在树脂基体中。陶瓷球为高硬度、高强度、高耐磨陶瓷，优先选择刚玉、碳化硅、氮化硅和碳化硼陶瓷。树脂为热固性树脂，优先选择环氧树脂和酚醛树脂。本发明的优点在于：(1)复合材料中陶瓷球构成一个多层防护体系；(2)密排陶瓷球间隙被树脂完全填充，该装甲板具有交变动能传递特征，大大提高弹头动能衰减速率；(3)当弹头与装甲板相撞时，多层陶瓷球能够把装甲板受到弹丸的集中冲击载荷变成一个局部均布载荷，使载荷和动能耗散，防护性能大大提高。

Description

一种陶瓷球/树脂复合材料装甲板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料装甲板及其制备方法，特别是涉及一种陶瓷球/树脂复合材料装甲板及其制备方法。
背景技术
在阿富汗、波黑、科索沃和伊拉克等地区，陶瓷装甲拯救了无数士兵的生命，随着局部战争频繁以及恐怖分子的日益猖獗，陶瓷装甲的需求猛增。然而，士兵穿戴一整套先进氧化铝陶瓷防弹衣的平均重量竟达十余公斤。负荷这样重的防弹衣，降低了士兵的机动性，大大增加了其疲劳程度，从而降低了士兵的作战能力。因此需要发展新型轻质复合装甲。
美国专利US3705558(公开日1972.12.12)公开了一种层叠结构的复合装甲，它是三明治结构，中间是三层坚硬的氧化铝球层，两边是支撑的铝底版。每个陶瓷球包裹在不锈钢丝组成的10到20的网孔的筛子或者包裹在镍壳中。此发明的优点是由相对软的、易弯曲的、轻的、吸能且韧性好的底层支撑坚硬陶瓷层构成层压质轻装甲板显著提高了弹道性能。但是其缺点是陶瓷球必须包裹在不锈钢丝筛子或者镍壳中，增加了装甲板的重量；另外陶瓷球没有固定，可作为夹层材料，不能单独作为装甲面板使用。
俄罗斯主战坦克T-72，T-80早已成功地使用了复合装甲。T-72坦克的复合装甲是用两块均质钢板夹一层104mm的酚醛复合材料，而T-80坦克的主装甲是以均质钢为面板，中间为抗弹陶瓷和酚醛复合材料，背板为均质钢。其缺点在于以碳化硅粉料作为增强剂，不能发挥陶瓷材料固有的高强度、高硬度、高耐磨的特性。
酚醛树脂和环氧树脂原料易得，合成方便，具有良好的机械强度和耐热性能，尤其具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能，所以将其和陶瓷球制成复合装甲将具有更好的抗弹性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种陶瓷球/树脂复合材料装甲板，其特征在于包含陶瓷球和树脂两部分，陶瓷球均匀致密多层分布在树脂基体中。陶瓷球为高硬度、高强度、高耐磨陶瓷，优先选择刚玉、碳化硅、氮化硅和碳化硼陶瓷。树脂为热固性树脂，优先选择环氧树脂和酚醛树脂。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种陶瓷球/树脂复合材料装甲板的制备方法，其特征在于包含下述顺序的步骤：
(1)准备直径在5～15mm表面光滑陶瓷球。
(2)将陶瓷球密排在模具中，层叠3～7层。
(3)将树脂与固化剂按一定比例混合形成混合树脂。
(4)将混合树脂灌入有陶瓷球的模具中，使树脂完全填充陶瓷球间隙。
(5)将模具放入烘箱中，加热使树脂固化。
(6)固化后冷却到室温脱模，获得陶瓷球/树脂复合材料装甲板。
本发明的优点在于：(1)复合材料中陶瓷球依据需求不同有多层，第一层受冲击载荷最大，最先碎裂，由于陶瓷球之间由韧性好的树脂结合，并不会产生贯穿裂纹，其他陶瓷球仍然完整。当第二发弹头撞击到同一位置时，第三层陶瓷球开始拦截，依此类推，构成一个多层防护体系。(2)密排陶瓷球间隙被树脂完全填充，因此弹头动能的传递过程依次从树脂传递到陶瓷，再传递到树脂，具有交变动能传递的特征，使其动能衰减效率大大提高。(3)当弹头与表层第一个陶瓷球相撞时，该陶瓷球不仅具有吸能能力，而且因为球体能够传递动量，第一个陶瓷球将冲击载荷及动能传递给下面紧接的陶瓷球，紧接的陶瓷球又将所受的冲击载荷和动能传递给其下的陶瓷球，把复合材料受到弹头的集中冲击载荷变成一个局部均布载荷，使载荷和动能耗散，防护性能大大提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实验方案1
13mm刚玉球154个，环氧树脂120g，固化剂60g。将刚玉球分三层致密排布在内径为100mm的模具中，将环氧树脂与固化剂混合形成的混合树脂灌入装有陶瓷球的模具中，加热至100℃，保温1小时后取出模具，室温冷却后脱模，获得刚玉球/环氧树脂复合材料。表面打磨、着色后即可作为刚玉球/环氧树脂复合材料装甲板使用。
实验方案2
10mm碳化硅球271个，环氧树脂100g，固化剂50g。将碳化硅球分三层致密排布在内径为100mm的模具中，将环氧树脂与固化剂混合形成的混合树脂灌入装有陶瓷球的模具中，加热至100℃，保温1小时后取出模具，室温冷却后脱模，获得碳化硅球/环氧树脂复合材料。表面打磨、着色后即可作为碳化硅球/环氧树脂复合材料装甲板使用。
实验方案3
13mm碳化硼球258个，酚醛树脂200g，NL固化剂14g。将碳化硼球分五层致密排布在内径为100mm的模具中，将酚醛树脂与NL固化剂混合形成的混合树脂灌入装有陶瓷球的模具中，加热至170℃，保温1小时后取出模具，室温冷却后脱模，获得碳化硼球/酚醛树脂复合材料。表面打磨、着色后即可作为碳化硼球/酚醛树脂复合材料装甲板使用。

Claims (4)

1.本发明要解决的技术问题是提供一种陶瓷球/树脂复合材料装甲板，其特征在于包含陶瓷球和树脂两部分，陶瓷球均匀致密多层分布在树脂基体中。
2.根据权利要求书1所述陶瓷球/树脂复合材料装甲板，其特征在于陶瓷球为高硬度、高强度、高耐磨陶瓷，优先选择刚玉、碳化硅、氮化硅和碳化硼陶瓷。
3.根据权利要求书1所述陶瓷球/树脂复合材料装甲板，其特征在于树脂为热固性树脂，优先选择环氧树脂和酚醛树脂。
4.本发明要解决的另一技术问题是提供一种陶瓷球/树脂复合材料装甲板的制备方法，其特征在于包含下述顺序的步骤：
(1)准备直径在5～15mm表面光滑陶瓷球。
(2)将陶瓷球密排在模具中，层叠3～7层。
(3)将树脂与固化剂按一定比例混合形成混合树脂。
(4)将混合树脂灌入有陶瓷球的模具中，使树脂完全填充陶瓷球间隙。
(5)将模具放入烘箱中，加热使树脂固化。
(6)固化后冷却到室温脱模，获得陶瓷球/树脂复合材料装甲板。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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