The present invention provides a metal ceramic structure with gradual change and a manufacturing method thereof. The structure of the present invention consists of a main body, which has a first main surface and a second main surface opposite the first main surface along the thickness axis. The main body includes metal components and ceramic components, in which the concentration of ceramic components in the main body is a function of the position along the thickness axis in the main body, in which the variation of the concentration of ceramic components in the main body is continuous. A clear interface is not established macroscopically within the body, and the concentration of the ceramic component in the body is at least 95 volumes at at at least one position along the thickness axis.
【技术实现步骤摘要】
组成渐变的金属-陶瓷结构体及其制造方法
本申请涉及组成渐变(compositionallygraded)的金属-陶瓷结构体,更具体而言,涉及通过组成渐变的金属-陶瓷结构体的高能冲击防护。
技术介绍
对于各种应用,通常需要高能量冲击防护。作为一个实例,航天器遇到各种空间碎片,例如微流星体和人造轨道碎片。因此,航天器通常包括高能冲击防护层,以减轻与空间碎片碰撞相关的风险。作为另一实例,诸如航空器(例如直升机)和地面车辆(例如,军用和执法车辆)等某些类型的地上运载器(terrestrialvehicle)装甲化以防止射击威胁。在射击威胁的情况下,现有技术的装甲通常由陶瓷材料(例如氧化铝、碳化硅和碳化硼)构成,其易于使射弹钝化、侵蚀、减速和偏转。氧化铝成本相对较低,但需要更高的面积密度才能获得有效的防护,从而限制了氧化铝基装甲在地上运载器中的使用。当重量是一个重要的考虑因素(例如针对航空器)时,通常使用更昂贵的碳化硼基装甲。遗憾的是,用于制造现有技术的装甲的陶瓷材料相对较重,从而增加了运载器燃料消耗并限制了有用的应用。这种陶瓷材料还存在制造性问题,这增加了总成本并限制了制造选择。此外,现有技术的装甲的陶瓷材料在冲击时易于破碎,留下很少材料或没有材料阻碍随后的冲击。因此,现有技术的装甲相对致密/沉重,但仅提供有限的多次打击防护。因此,本领域技术人员继续在高能冲击防护领域中进行研究和开发。
技术实现思路
在一个实例中,本专利技术的组成渐变的结构体包括主体,所述主体具有第一主表面和沿厚度轴与所述第一主表面相对的第二主表面,所述主体包括金属组分和陶瓷组分,其中,所述主体中的所 ...
【技术保护点】
1.一种组成渐变的结构体,其包括:主体,所述主体具有第一主表面和沿厚度轴与所述第一主表面相对的第二主表面,所述主体包括金属组分和陶瓷组分,其中,所述主体中所述陶瓷组分的浓度是所述主体内沿所述厚度轴的位置的函数,其中,所述主体中所述陶瓷组分的所述浓度的变化是连续的,使得在所述主体内在宏观上不会建立明确的界面,并且其中,所述陶瓷组分的所述浓度在所述主体内沿所述厚度轴的至少一个位置处为至少95体积%。
【技术特征摘要】
2017.09.05 US 15/695,3101.一种组成渐变的结构体,其包括:主体,所述主体具有第一主表面和沿厚度轴与所述第一主表面相对的第二主表面,所述主体包括金属组分和陶瓷组分,其中,所述主体中所述陶瓷组分的浓度是所述主体内沿所述厚度轴的位置的函数,其中,所述主体中所述陶瓷组分的所述浓度的变化是连续的,使得在所述主体内在宏观上不会建立明确的界面,并且其中,所述陶瓷组分的所述浓度在所述主体内沿所述厚度轴的至少一个位置处为至少95体积%。2.如权利要求1所述的组成渐变的结构体,其中,所述金属组分包括钛合金。3.如权利要求2所述的组成渐变的结构体,其中,所述陶瓷组分包括碳化钛或二硼化钛,并且其中,所述主体还包括硼化钛。4.如权利要求1所述的组成渐变的结构体,其中,所述金属组分包括金属元素,并且其中,所述陶瓷组分也包括所述金属元素。5.如权利要求1至4中任一项所述的组成渐变的结构体,其中,所述函数是基本上线性的。6.如权利要求1至4中任一项所述的组成渐变的结构体,其中,所述函数是非线性的。7.如权利要求1至4中任一项所述的组成渐变的结构体,其中,所述陶瓷组分的所述浓度在所述主体内沿所述厚度轴的至少一个位置处为约100体积%,并且其中,所述陶瓷组分的所述浓度在所述第一主表面附近为至少95体积%。8.如权利要求7所述的组成渐...
【专利技术属性】
技术研发人员:B·Z·森德罗斯,D·L·科德,J·R·多布斯,A·约瑟费亚妮,
申请(专利权)人:波音公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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