一种偏航复合陶瓷防弹板的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种偏航复合陶瓷防弹板的制造方法，该方法包括以下步骤：1)选用有机或无机轻质材料用于约束陶瓷球形成轻质偏航层；2)选取陶瓷球的材料；3)制备偏航单元；4)制备陶瓷防弹板；5)制备背板；6)模压成型。该方法通过巧妙的约束陶瓷球，使子弹入射到复合防弹板时，首先与陶瓷球接触，陶瓷球的圆弧表面及轻质材料将子弹运行轨迹改变，使垂直入射防弹板的子弹偏航，降低了子弹撞击防弹板的动能分量，提高了防弹板的防弹能力。该方法制造的偏航复合防弹板，提高了防弹板的防弹性能，降低了面密度，适合替代现有防弹装甲。

Manufacturing method of yaw composite ceramic bulletproof plate

The invention discloses a manufacturing method of a yaw composite ceramic bullet-proof plate, which comprises the following steps: 1) selecting organic or inorganic light materials for confining the ceramic sphere to form a light yaw layer; 2) selecting the material of the ceramic sphere; 3) preparing the yaw unit; 4) preparing the ceramic bullet-proof plate; 5) preparing the back plate; 6) molding. The method makes the bullet contact with the ceramic ball first when it is incident on the composite bullet-proof plate by ingeniously restraining the ceramic ball. The circular surface of the ceramic ball and the light material change the trajectory of the bullet, which makes the bullet yaw vertically into the bullet-proof plate, reduces the kinetic energy component of the bullet impacting the bullet-proof plate, and improves the bullet-proof energy of the bullet-proof plate. Power. The yaw composite bullet-proof plate manufactured by the method improves the elastic-proof performance of the bullet-proof plate, reduces the area density, and is suitable for replacing the existing bullet-proof armor.

【技术实现步骤摘要】
一种偏航复合陶瓷防弹板的制造方法
本专利技术属于复合陶瓷
，具体涉及一种偏航复合陶瓷防弹板的制造方法。
技术介绍
随着武器装备的不断更新，各种动能弹的速度和穿甲材料性能不断提升，对防弹材料和防弹结构提出了更高的要求。单一防弹材料制造的防弹板已经满足不了对动能弹的阻拦。单一结构防弹板对于既要减轻面密度又要保证陆地或航空设备的防弹要求，是相当困难的。本专利技术采用轻质材料约束的陶瓷球，对入射的子弹起到偏航作用，使子弹作用在陶瓷防弹板上的动能分量减少，同时以交错叠层的非晶钢带作为背板，提高了复合陶瓷防弹板的防弹能力。具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的核心技术是采用轻质材料将陶瓷球约束排列，使陶瓷球摆放在复合陶瓷防弹装甲的迎弹面，当子弹接触陶瓷球瞬间，陶瓷球的弧形表面改变了入射子弹的运行轨迹，间隙层给子弹偏航一定的空间，整个偏航层起到使子弹发生偏航，分散弹头动能的作用。同时采用铁基非晶钢带叠层技术与轻金属合金复合作为刚性支撑背板，延长了防弹陶瓷板对入射子弹的作用时间。本专利技术通过陶瓷球偏航和刚性铁基非晶带叠层支撑，提高了复合防弹装甲的防弹能力。本专利技术技术方案如下。一种偏航复合陶瓷防弹板的制造方法，包括以下步骤：1)选用有机或无机轻质材料用于约束陶瓷球形成轻质偏航层；2)选取陶瓷球的材料；3)制备轻质偏航层；4)制备陶瓷防弹板；5)制备背板；6)模压成型。进一步，步骤1)所述轻质材料包括合金铝、钛合金，泡沫铝、泡沫镁铝合金、尼龙、聚氨酯、泡沫碳化硅。进一步，步骤2)所述陶瓷球的直径是弹径的0.6-2.0倍。进一步，步骤2)所述陶瓷球材料包括：氧化铝、3-TZP氧化锆陶瓷、氧化锆增韧氧化铝，氮化硅、碳化硅、碳化钛、硼化钛，及其复合物。进一步，步骤3)所述轻质偏航层，通过铸造、粘结、烧结、机械加工，或其相互组合的工艺将陶瓷球约束于轻质材料中。进一步，步骤4)所述制备陶瓷防弹板，包括切割加工氮化硅陶瓷板，错缝粘结，通过热压成型制备进一步，步骤5)所述背板是将非晶钢带通过树脂粘结或电焊连接形成的叠层，各层之间正交排列，所述非晶钢带的厚度为0.03mm。进一步，步骤6)所述模压成型是将步骤3)所得轻质偏航层，步骤4)所得陶瓷防弹板，步骤5)所得背板通过粘结剂在模具内加压加温，整体成型。进一步，步骤6)所述模压成型的工艺条件是温度120℃，施压5t，保温保压2小时。本专利技术中采用的轻质材料约束陶瓷球所起到的偏航作用，如果不考虑轻质要求，可以用硬质GCr15、硬质合金球所替代，可以实现同样的效果，完成对子弹运行轨迹的偏航。总之，本专利技术的技术特征，就是采用一种轻质材料约束陶瓷球，来改变来袭子弹、炮弹或导弹的运行轨迹，减少对防弹陶瓷板的冲击动能，同时采用高强度、高硬度铁基叠层非晶钢带做背板，提高了复合防弹板装甲的防弹能力。本专利技术的积极效果是，首创了轻质材料约束陶瓷球，通过偏航效果降低了子弹冲击防弹陶瓷板的能量，同时采用铁基非晶带叠层技术，提升了陶瓷防弹装甲的刚性支撑(与各种纤维防弹布相比，如卡夫拉)可以显著提高复合防弹装甲的抗弹性能。附图说明图1为本专利技术泡沫铝板加工图。图2为本专利技术陶瓷球轻质偏航单元图。图3为本专利技术陶瓷防弹板加工图。图4为本专利技术轻质偏航复合陶瓷装甲图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。一种偏航复合陶瓷防弹板的制造方法，包括以下步骤：1)选用有机或无机轻质材料，通过适当工艺约束陶瓷球，陶瓷球间距依据入射子弹的弹径设计。轻质偏航层是由陶瓷球和轻质材料组成的复合层2)依据入射子弹的弹径和入射速度，选取陶瓷球及陶瓷材料，陶瓷球的直径是弹径的0.6-2.0倍，陶瓷球的材料依据入射子弹的速度，由低到高依次选用氧化铝-氧化锆-氮化硅-碳化硅-碳化硼。所述陶瓷球材料具体包括氧化物陶瓷如：氧化铝、3-TZP氧化锆陶瓷、氧化锆增韧氧化铝(ZTA)，氮化物陶瓷如：氮化硅(Si3N4)，碳化物陶瓷如碳化硅(SiC)，碳化钛(TiC)，硼化物如硼化钛(TiB)，及上述陶瓷材料的复合物。轻质偏航层中的轻质材料可以采用轻质泡沫材料或多孔材料，如合金铝、钛合金，尼龙、聚氨酯、泡沫碳化硅等。3)制备轻质偏航层；通过铸造、粘结、烧结、机械加工，或其相互组合的工艺将陶瓷球约束于轻质材料中。4)制备陶瓷防弹板；包括切割加工氮化硅陶瓷板，错缝粘结，通过热压成型制备陶瓷防弹层可根据防护的要求选用不同类型的陶瓷防弹板，并将其按一定规格磨削、切割加工并错缝粘结。5)制备背板；将非晶钢带通过树脂粘结或电焊连接形成的叠层，各层之间正交排列，所述非晶钢带的厚度为0.03mm。6)模压成型：将以上步骤所得轻质偏航层，陶瓷防弹板，背板通过粘结剂在模具内加压加温，整体成型。下面，以抵御12.7穿燃弹，弹速500m/s，制造300mm(长)×250mm(宽)×40.1mm(厚)尺寸的标准防弹靶板为例，阐述偏航复合防弹板的制造工艺技术流程。实施例1准备GUR4113UHMW-PE超高分子聚乙烯粉(UHMWPE)0.2kg。准备尺寸为300×250×20(单位：mm)泡沫铝板一块，单位体积密度0.4g/cm3。准备99.5％氧化铝陶瓷球直径12mm，数量340粒。准备热压氮化硅陶瓷板，规格112×112×11(单位：mm)。准备铁基非晶薄带宽度170mm，厚度0.03mm，重量2kg。准备SY-24C树脂胶。准备防弹板复合模具一套。工艺步骤：(1)首先将泡沫铝板加工成如图1所示结构。(2)将步骤(1)所得结构放入塑料压机工作台上的模具中，带球凹的一面朝上，并在球凹里依次填充直径12mm的氧化铝陶瓷球340粒，然后将超高分子聚乙烯粉均匀散布在陶瓷球周围。(3)将步骤(2)所得物，预热到125℃，保温20min，预压压力1t，形成轻质偏航层。(4)将步骤(3)所得物升温至235℃，压力增加到5t，保温保压20min，然后降温脱模，完成轻质偏航层制备，见图2所示。(5)将热压氮化硅陶瓷使用平面磨床，分别安装金刚石砂轮和金刚石锯片，磨削加工及粘结制成成陶瓷防弹板，如图3。(6)裁剪厚度0.03mm的铁基非晶钢薄带，每层拼制尺寸为300×250×0.03(单位：mm)，保证第一层裁剪方向和第二层裁剪方向呈正交状态，如此重复循环叠放，层与层粘结时亦正交排列。(7)将步骤(6)所得物放置在热压模具中，加压5t，加热120℃，保温保压2小时固化，完成非晶带叠层背板加工。(8)将步骤(4)所得轻质偏航层、步骤(5)所得陶瓷防弹板、步骤(7)所得非晶带叠层之间涂胶粘结，然后放入热压模具中，加热120℃，施压5t，保温保压2小时，完成轻质偏航复合防弹板整体制备。如图4所示。上述实施例对本专利技术的技术方案进行了详细说明。显然，本专利技术并不局限于所描述的实施例。基于本专利技术中的实施例，熟悉本
的人员还可据此做出多种变化，但任何与本专利技术等同或相类似的变化都属于本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏航复合陶瓷防弹板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选用有机或无机轻质材料用于约束陶瓷球形成轻质偏航层；2)选取陶瓷球的材料；3)制备轻质偏航层；4)制备陶瓷防弹板；5)制备背板；6)模压成型。

【技术特征摘要】
1.一种偏航复合陶瓷防弹板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选用有机或无机轻质材料用于约束陶瓷球形成轻质偏航层；2)选取陶瓷球的材料；3)制备轻质偏航层；4)制备陶瓷防弹板；5)制备背板；6)模压成型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述轻质材料包括合金铝、钛合金，泡沫铝、泡沫镁铝合金、尼龙、聚氨酯、泡沫碳化硅。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)所述陶瓷球的直径是弹径的0.6-2.0倍。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)所述陶瓷球材料包括：氧化铝、3-TZP氧化锆陶瓷、氧化锆增韧氧化铝，氮化硅、碳化硅、碳化钛、硼化钛，及其复合物。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐龙浩，叶志强，李毅，
申请(专利权)人：清华大学，江苏泰尔新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11