CN210180282U - 一种强约束碳化硼陶瓷复合装甲 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种强约束碳化硼陶瓷复合装甲，包括陶瓷层、铝合金层、泡沫铝层以及超高分子量聚乙烯纤维压板层，陶瓷层、铝合金层、泡沫铝层以及超高分子量聚乙烯层压板层自上而下依序排列且通过环氧树脂胶结在一起形成中间层，所述陶瓷层包括多个表面包覆有单向布的陶瓷块，单向布上与陶瓷块接触的一面含有热塑性的胶膜，多个陶瓷块拼接构成陶瓷层。利用单向布对陶瓷块进行约束，即使在高速冲击下发生断裂，陶瓷块各裂块之间仍挤压得较为紧密，只有裂纹而没有扩容，当弹丸进一步侵彻破碎陶瓷时，需要将破碎颗粒沿侵彻反向挤出后才能前进，大大削弱了弹丸的动能，从而提高了靶板的抗弹性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及防弹技术领域，更具体地说，它涉及一种强约束碳化硼陶瓷复合装甲。
背景技术
随着反装甲武器破坏能力的不断提高，装甲的防护能力需进一步提升，目前常规的解决方案是增加装甲防护厚度，这就导致装备重量的增加和机动性的降低。而装备的机动性能和综合防护性能是武器系统发挥有效作用的基础和前提。装备对机动及综合防护性能要求越来越严格，这就要求现代装甲具有轻质、高效、高可靠性，以满足轻量化和高生存能力等要求。选用陶瓷基复合材料为代表的复合材料具有质量轻，比强度和比模量高，可设计性强等一系列优点，是实现装甲轻量化的重要途径，其中抗弹陶瓷由于密度低、硬度高、抗弹性能好等优点是现代轻质复合装甲的核心材料。越来越受到装甲军事领域的广泛关注。作为一种脆性材料，陶瓷板在弹体的冲击下会产生破碎和飞溅，这将大幅度降低靶板的抗弹及抗密集打击性能，然而，陶瓷在保持相对完整和减少扩容作用才能发挥其抗弹能力。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型在于提供一种强约束碳化硼陶瓷复合装甲，其优势在于对陶瓷块通过单向布进行强约束，在弹靶作用过程中减少陶瓷扩容，能够更有效地削弱弹丸的动能，从而提高了靶板的抗弹性能。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种强约束碳化硼陶瓷复合装甲，包括陶瓷层、铝合金层、泡沫铝层以及超高分子量聚乙烯纤维压板层，陶瓷层、铝合金层、泡沫铝层以及超高分子量聚乙烯纤维压板层自上而下依序排列且通过环氧树脂胶结在一起形成中间层，所述陶瓷层包括多个表面包覆有单向布的陶瓷块，单向布上与陶瓷块接触的一面含有热塑性的胶膜，多个陶瓷块拼接构成陶瓷层。胶膜在加热条件下熔化将单向布与陶瓷表面牢固地粘结在一起，利用单向布对陶瓷块进行约束，即使在在高速冲击下发生断裂，陶瓷各裂块之间仍挤压得较为紧密，只有裂纹而没有扩容，当弹丸进一步侵彻破碎陶瓷时，需要将破碎颗粒沿侵彻反向挤出后才能前进，大大削弱了弹丸的动能，从而提高了靶板的抗弹性能。
作为优选，所述单向布的材质为超高分子量聚乙烯纤维。
作为优选，多个所述陶瓷块呈矩形阵列排布，且分为多个层级，相邻层级之间的陶瓷块拼接形成的接缝相互错开。避免相邻层级之间的陶瓷块拼接形成的接缝相连形成一条直线，接缝过长，导致复合装甲的防弹性能降低。
作为优选，所述陶瓷块为正方形陶瓷块和长方形陶瓷块。
作为优选，所述正方形陶瓷块与所述长方形陶瓷块的长边互相拼接，且正方形陶瓷块的边长等于长方形陶瓷块的长边。
作为优选，所述陶瓷层的厚度为10～13mm。
作为优选，所述单向布的厚度为0.15mm，面密度为120g/m2。
作为优选，在中间层的外表面均喷涂有聚脲层，且聚脲层的厚度为1.0～1.5mm。聚脲层可以使复合装甲具有耐磨和防水等优点。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：该复合装甲对陶瓷块采用强约束的方法，即使在高速冲击下发生断裂，陶瓷各裂块之间仍挤压得较为紧密，只有裂纹而没有扩容，当弹丸进一步侵彻破碎陶瓷时，需要将破碎颗粒沿侵彻反向挤出后才能前进，大大削弱了弹丸的动能，从而提高了靶板的抗弹性能。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的陶瓷块拼接的示意图；
图3为单向布包覆正方形陶瓷块的示意图；
图4为用于包覆正方形陶瓷块的单向布的示意图；
图5为用于包覆长方形陶瓷块的单向布的示意图。
附图标记：1、聚脲层；2、陶瓷层；3、铝合金层；4、泡沫铝层；5、超高分子量聚乙烯纤维压板层；6、正方形陶瓷块；7、长方形陶瓷块；8、单向布本体；9、折叠部；10、密封部。
具体实施方式
参照附图对本实用新型做进一步说明。
本实施例公开了一种强约束碳化硼陶瓷复合装甲，如图1所示，包括聚脲层1、陶瓷层2、铝合金层3、泡沫铝层4以及超高分子量聚乙烯纤维压板层5，陶瓷层2、铝合金层3、泡沫铝层4以及超高分子量聚乙烯纤维压板层5自上而下依序排列且通过环氧树脂胶结在一起形成中间层，在中间层的外表面均喷涂有聚脲层1，聚脲层1的厚度为1.0～1.5mm，聚脲层1可以使复合装甲具有耐磨和防水等优点，陶瓷层2厚度为10～13mm，铝合金层3厚度为7～9mm，泡沫铝层4厚度为10～12mm，超高分子量聚乙烯纤维压板层5厚度为10～12mm。
如图2、图3和图4所示，陶瓷层2包括多个表面包覆有单向布的陶瓷块，单向布的厚度为0.15mm，面密度为120g/m2，单向布的材料为超高分子量聚乙烯纤维，通过纤维的拉伸、断裂、纤维界面破坏等形式吸收弹头及陶瓷碎片的动能，单向布上与陶瓷块接触的一面含有热塑性的胶膜，多个陶瓷块拼接构成陶瓷层2，将包覆好的陶瓷块放在真空袋中抽好真空，进入110℃烘箱中加热，进而热塑性胶膜熔化后将单向布和陶瓷块紧密胶结在一起。该复合装甲对陶瓷块采用强约束的方法，即使在高速冲击下发生断裂，陶瓷各裂块之间仍挤压得较为紧密，只有裂纹而没有扩容，当弹丸进一步侵彻破碎陶瓷时，需要将破碎颗粒沿侵彻反向挤出后才能前进，大大削弱了弹丸的动能，从而提高了靶板的抗弹性能。多个陶瓷块呈矩形阵列排布，且分为多个层级，相邻层级之间的陶瓷块拼接形成的接缝相互错开，避免相邻层级之间的陶瓷块拼接形成的接缝相连形成一条直线，接缝过长，导致复合装甲的防弹性能降低。陶瓷块为正方形陶瓷块6和长方形陶瓷块7，正方形陶瓷块6与长方形陶瓷块7的长边互相拼接，且正方形陶瓷块6的边长等于长方形陶瓷块7的长边。
如图3、图4和图5所示，用于包覆正方形陶瓷块6的单向布呈正方形，且单向布的每个边的中间位置均开设有V型缺口，正方形陶瓷块6放置在单向布的中间位置，折叠单向布进而完成正方形陶瓷块6的包覆；用于包覆长方形陶瓷块7的单向布包括单向布本体8以及围绕单向布本体8延伸的折叠部9，折叠部9进一步向外延伸有密封部10，长方形陶瓷块7放置在单向布本体8上，折叠单向布进而完成长方形陶瓷块7的包覆。
陶瓷块为碳化硼陶瓷，碳化硼陶瓷采用热压烧结碳化硼，陶瓷密度2.51-2.52g/cm3，显微硬度HV大于3200，抗弯强度大于450MPa。由于陶瓷的硬度和抗压强度高于弹体材料，使高速弹丸破裂变钝，极大消耗弹体的质量和能量。
铝合金层3采用7A04高强度铝合金，铝合金层3对拼接陶瓷层2起到支撑作用，有利于提升防弹效果。
泡沫铝层4中的泡沫铝的密度为1.0-1.1g/cm3，孔径1mm-2mm，泡沫铝在弹丸侵彻过程中，可有效吸收大量的冲击能量，降低弹丸或破片的穿透概率，降低背凸程度。
超高分子量聚乙烯纤维压板层5由多个材质为超高分子量聚乙烯纤维的单向布叠层后经平板硫化机热压而成，通过纤维的拉伸、断裂、纤维界面破坏等形式吸收剩下的弹头及陶瓷碎片的动能，并阻止其贯穿。
一种强约束碳化硼陶瓷复合装甲的制备方法，包括如下步骤：
1)陶瓷层2的制备：将正方形陶瓷块6和长方形陶瓷块7分别通过单向布包覆完成后，在真空袋中抽好真空，进入110℃烘箱中加热，进而热塑性胶膜熔化后将单向布和陶瓷块紧密胶结在一起，然后将这些陶瓷块拼接形成陶瓷层2；
2)超高分子量聚乙烯纤维压板层5的制备：将材质为超高分子量聚乙烯纤维的多个单向布叠层后经平板硫化机热压，得到超高分子量聚乙烯纤维压板层5；
3)将陶瓷层2、铝合金层3、泡沫铝层4、超高分子量聚乙烯纤维压板层5之间用环氧树脂胶结，然后在真空热压罐中复合，复合温度100～110℃，保温时间2～3小时，气压1.5-2Mpa。
实施例1：陶瓷复合装甲制备方案如下：陶瓷层2外形尺寸为400mm×400mm，采用10mm厚的热压碳化硼陶瓷块拼接，正方形陶瓷块6尺寸为50mm×50mm和长方形陶瓷块7尺寸为50mm×25mm，采用陶瓷块错位组合，每块陶瓷块表面包裹一层材质为超高分子量聚乙烯纤维的单向布进行强约束；铝合金层3外形尺寸为400mm×400mm，厚度为8mm，选用7A04高强度铝合金；泡沫铝层4外形尺寸为400mm×400mm，厚度为10mm，泡沫铝的密度为1.0g/cm3；超高分子量聚乙烯纤维压板层5外形尺寸为400mm×400mm，厚度为11mm，层压板的密度为0.97g/cm3；陶瓷层2、铝合金层3、泡沫铝层4、超高分子量聚乙烯纤维压板层5之间的界面采用环氧树脂进行胶结，每层长宽尺寸一致，重合胶结，每个界面均匀涂胶58克。胶结后的复合板进行真空袋封装，放入真空热压罐中复合。复合工艺参数如下：罐内气体最高温度100℃，保温2小时，罐内最高气压为1.5Mpa。真空热压罐中复合好的半成品外表面喷涂1mm厚度的聚脲。该复合装甲可有效防3发54式12.7mm穿甲燃烧弹的射击，弹速818±10m/s，射距100m，入射角0度，最大背凸20mm。
实施例2：陶瓷复合装甲制备方案如下：陶瓷层2外形尺寸为400mm×400mm，采用12mm厚的热压碳化硼陶瓷块拼接，正方形陶瓷块6尺寸为50mm×50mm和长方形陶瓷块7尺寸为50mm×25mm，采用陶瓷块错位组合，每块陶瓷块表面包裹一层材质为超高分子量聚乙烯纤维的单向布进行强约束；铝合金层3外形尺寸为400mm×400mm，厚度为9mm，选用7A04高强度铝合金；泡沫铝层4外形尺寸为400mm×400mm，厚度为12mm，泡沫铝的密度为1.0g/cm3；超高分子量聚乙烯纤维压板层5外形尺寸为400mm×400mm，厚度为12mm，层压板的密度为0.97g/cm3；陶瓷层2、铝合金层3、泡沫铝层4、超高分子量聚乙烯纤维压板层5之间的界面采用环氧树脂进行胶结，每层长宽尺寸一致，重合胶结，每个界面均匀涂胶60克。胶结后的复合板进行真空袋封装，放入真空热压罐中复合。复合工艺参数如下：罐内气体最高温度110℃，保温3小时，罐内最高气压为2Mpa。真空热压罐中复合好的半成品外表面喷涂1.5mm厚度的聚脲。该复合装甲可有效防3发54式12.7mm穿甲燃烧弹的射击，弹速818±10m/s，射距100m，入射角0度，最大背凸14mm。
本具体实施例中的指定方向仅仅是为了便于表述各部件之间位置关系以及相互配合的关系。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种强约束碳化硼陶瓷复合装甲，包括陶瓷层(2)、铝合金层(3)、泡沫铝层(4)以及超高分子量聚乙烯纤维压板层(5)，陶瓷层(2)、铝合金层(3)、泡沫铝层(4)以及超高分子量聚乙烯纤维压板层(5)自上而下依序排列且通过环氧树脂胶结在一起形成中间层，其特征是：所述陶瓷层(2)包括多个表面包覆有单向布的陶瓷块，单向布上与陶瓷块接触的一面含有热塑性的胶膜，多个陶瓷块拼接构成陶瓷层(2)。
2.根据权利要求1所述的强约束碳化硼陶瓷复合装甲，其特征是：所述单向布的材质为超高分子量聚乙烯纤维。
3.根据权利要求1所述的强约束碳化硼陶瓷复合装甲，其特征是：多个所述陶瓷块呈矩形阵列排布，且分为多个层级，相邻层级之间的陶瓷块拼接形成的接缝相互错开。
4.根据权利要求3所述的强约束碳化硼陶瓷复合装甲，其特征是：所述陶瓷块为正方形陶瓷块(6)和长方形陶瓷块(7)。
5.根据权利要求4所述的强约束碳化硼陶瓷复合装甲，其特征是：所述正方形陶瓷块(6)与所述长方形陶瓷块(7)的长边互相拼接，且正方形陶瓷块(6)的边长等于长方形陶瓷块(7)的长边。
6.根据权利要求1所述的强约束碳化硼陶瓷复合装甲，其特征是：所述陶瓷层(2)的厚度为10～13mm。
7.根据权利要求1所述的强约束碳化硼陶瓷复合装甲，其特征是：所述单向布的厚度为0.15mm，面密度为120g/m2。
8.根据权利要求1所述的强约束碳化硼陶瓷复合装甲，其特征是：在中间层的外表面均喷涂有聚脲层(1)，且聚脲层(1)的厚度为1.0～1.5mm。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112066805A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-11 | 北京理工大学 | 一种轻量化纤维/陶瓷基复合防弹结构 |
| CN113865434A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-31 | 西南石油大学 | 一种组合式多功能战术防暴盾 |
| CN113916055A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-01-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种包含弱连接背板的陶瓷间隙复合装甲板及制备方法 |
| CN113932655A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-01-14 | 内蒙古第一机械集团股份有限公司 | 一种碳化硼陶瓷装甲结构及其设计方法 |
| CN114087924A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-25 | 吉林大学 | 一种抗多发弹的轻量化仿生防弹插板及其制造方法 |
| CN116907290A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-10-20 | 咸宁海威复合材料制品有限公司 | 一种抗多发穿甲燃烧弹复合装甲的成型方法 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112066805A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-11 | 北京理工大学 | 一种轻量化纤维/陶瓷基复合防弹结构 |
| CN112066805B (zh) * | 2020-09-11 | 2021-11-09 | 北京理工大学 | 一种轻量化纤维/陶瓷基复合防弹结构 |
| CN113865434A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-31 | 西南石油大学 | 一种组合式多功能战术防暴盾 |
| CN113916055A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-01-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种包含弱连接背板的陶瓷间隙复合装甲板及制备方法 |
| CN113916055B (zh) * | 2021-10-14 | 2023-05-23 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种包含弱连接背板的陶瓷间隙复合装甲板及制备方法 |
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