一种新型高强防护装甲板的制备方法技术

本发明专利技术提供一种新型高强防护装甲板的制备方法，由背板和结构单元组成的面板复合所得，在150～200℃下，对石墨烯陶瓷防护结构单元烘干0.5～2h；采用不同的粘结方式制备面板；连接所述面板与背板。本发明专利技术制备的装甲板密度低，防护效果好；每使用1公斤本发明专利技术所涉及的防护装甲板，相比于使用旧材料，可使轻型装甲车和武装直升机减重0.8～1.5公斤，减重效果非常明显，为提升轻型装甲车辆远程投送能力、提升武装直升飞机有效载荷做出有益贡献；生产成本低，容易实现工业化制备，同时操作工艺简便，利于生产控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种装甲板，具体涉及一种新型高强防护装甲板的制备方法。
技术介绍
我国轻型步战车一直采用钢制防弹装甲，武装直升飞机采用钛合金防弹装甲。但是未来战争对陆军的远程投送能力、武装直升飞机的有效载荷能力都提出越来越高的要求，这就对装备重量提出了严苛要求，现有的钢制装甲和钛合金装甲已不能满足未来武器装备发展的需要。本专利技术提供的技术方案得防弹效果明显优于同等厚度的防弹钛合金板材，也优于同等厚度的防弹钢板。
技术实现思路
为了得到一种低密度、防护效果好、抗多次打击能力强，成本低、容易批量生产的防护装甲板，本专利技术提出一种由一定数量石墨烯陶瓷防护结构单元紧密粘结而得的多单元高硬度面板和背板组成的装甲板。为了达到上述目的，本专利技术提供了采用下述技术方案：一种新型高强防护装甲板，由面板和背板组成，面板由石墨烯陶瓷防护结构单元粘结而成；结构单元占面板的质量百分比的70～80％，余量为粘结剂。一种新型高强防护装甲板的第一优选方案，石墨烯陶瓷防护结构单元中，氧化石墨烯占质量百分比的0.5～2％，余量为SiC颗粒。一种新型高强防护装甲板的第二优选方案，结构单元占面板的质量百分比的76～80％。一种新型高强防护装甲板的第三优选方案，结构单元的当量直径为11.7～21mm。一种新型高强防护装甲板的第五优选方案，氧化石墨烯占质量百分比的0.8～1.5％。一种新型高强防护装甲板的第六优选方案，SiC颗粒的直径为3～20μm。一种新型高强防护装甲板的第七优选方案，面板与背板的厚度比为3:1～6:1。一种新型高强防护装甲板的第八优选方案，背板选择PE板或芳纶板。一种新型高强防护装甲板的第九优选方案，装甲板的密度小于3.1g/cm3。一种新型高强防护装甲板的制备方法包括以下步骤：(1)在150～200℃下，烘干石墨烯陶瓷防护结构单元0.5～2h；(2)粘结制备面板；(3)面板和背板的复合。一种新型高强防护装甲板的制备方法的第一优选方案，所述粘结包括低压铸造法、粉末冶金法或胶粘法。一种新型高强防护装甲板的制备方法的第二优选方案，利用低压铸造法制备面板的步骤如下：(1)制备低压铸造用模具；(2)将烘干后的石墨烯陶瓷防护结构单元装入所述低压铸造模具时，其边缘与所述模具内腔的距离小于1mm；(3)用铝合金低压铸造法制备面板：于700～800℃液体温度和20～30KPa压力下，以25～45mm/s升液速度和35～55mm/s充型速度，充型压力30～45KPa和补缩压力35～50KPa下3～5min；(4)T4热处理：在530～540℃下处理10～14h；和(5)T6热处理：在150～160℃下处理9～10h。一种新型高强防护装甲板的制备方法的第三优选方案，所述铝合金为按质量百分比计的下述组份的铝合金：Cu，4.6～5.3％；Mn，0.3～0.5％；Ti，0.15～0.35％；Cd，0.15～0.25％；V，0.05～0.3％；Zr，0.05～0.2％；B，0.005～0.06％；余量为常规杂质和Al；或Cu，0.1％；Mn，0.5～0.8％；Mg，5.8～6.8％；Si，0.4％；Ti，0.02～0.1％；Fe，0.4％；Zn，0.2％；余量为常规杂质和Al。一种新型高强防护装甲板的制备方法的第四优选方案，利用粉末冶金法制备面板的步骤如下：(1)制备装粉用包套；(2)将烘干后的石墨烯陶瓷防护结构单元及铝粉按层添加入包套中；(3)石墨烯陶瓷防护结构单元的粘结和铝粉末的烧结：90MPa～300MPa压力和400～500℃下处理0.5～2h；(4)T4热处理：在530～540℃下处理10～14h；和(5)T6热处理：在150～160℃下处理9～10h。一种新型高强防护装甲板的制备方法的第五优选方案，所述铝粉为按质量百分比计的下述组份组成的铝合金粉：Cu，3.8～4.9％；Mg，1.2～1.8％；Si，0.5％；Ti，0.15％；Fe，0.5％；Zn，0.25％；Mn，0.30～0.90％；Cr，0.10％；余量为常规杂质和Al；或Cu，1.0～1.6％；Mg，0.6～1.3％；Si，0.2％；Ti，0.1％；Fe，0.3％；Zn，0.25％；Mn，0.1％；Cr，0.1％；Zr，0.04～0.16％；余量为常规杂质和Al。一种新型高强防护装甲板的制备方法的第六优选方案，利用胶粘法制备面板的步骤如下：(1)制备胶粘用模具；(2)将烘干后的石墨烯陶瓷防护结构单元置入所述胶粘用模具时，其边缘与模具内腔的距离小于1mm。(3)向所述模具内部浇注液态胶并使之固化。一种新型高强防护装甲板的制备方法的第七优选方案，液态胶选择有机硅橡胶或树脂。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：1、密度低，防护效果好。本专利技术制备的防护装甲板密度低于3.1g/cm3，仅是防护钢板的三分之一，防护钛合金板的三分之二。经过实际打靶测试，本专利技术制备的防护装甲板，其防弹效果和抗多次打击能力明显好于同等厚度的防弹钛合金板，也优于同等厚度的防弹钢板。2、每使用1公斤本专利技术所涉及的防护装甲板，相比于使用旧材料，可使轻型装甲车和武装直升机减重0.8～1.5公斤，减重效果非常明显，为提升轻型装甲车辆远程投送能力、提升武装直升飞机有效载荷做出有益贡献。3、生产成本低，容易实现工业化制备，同时操作工艺简便，利于生产控制。具体实施方式下面结合具体实施例作进一步详细说明，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种新型轻质高强抗多次打击防护装甲板材料，通过多种方式将一定数量石墨烯陶瓷防护结构单元紧密结合，制备出多单元高硬度面板，并采用不同厚度和材质的高分子材料作为背板与该面板进行连接，可制备出密度低于3.1g/cm3的轻质高强防护装甲板，从而可大幅度提高轻型步战车辆和武装直升机抗击轻武器和反器材武器攻击的能力。结构单元占面板的质量百分比为70～80％，余量为粘结剂；石墨烯陶瓷防护结构单元中氧化石墨烯的质量百分比为0.5～2％，余量为SiC颗粒；其中SiC颗粒的直径为3～20μm。新型高强防护装甲板的制备步骤如下：一、将石墨烯陶瓷防护结构单元进行烘干，根据结构单元重量烘干时间为0.5～2h，温度...

【技术保护点】
一种新型高强防护装甲板的制备方法，其特征在于，所述装甲板由背板和结构单元组成的面板复合得到，所述制备方法包括以下步骤：(1)在150～200℃下，烘干石墨烯陶瓷防护结构单元0.5～2h；(2)粘结制备面板；(3)所述面板与背板的复合。

【技术特征摘要】
1.一种新型高强防护装甲板的制备方法，其特征在于，所述装甲板由背板和结构单元组
成的面板复合得到，所述制备方法包括以下步骤：
(1)在150～200℃下，烘干石墨烯陶瓷防护结构单元0.5～2h；
(2)粘结制备面板；
(3)所述面板与背板的复合。
2.根据权利要求1所述的一种新型高强防护装甲板的制备方法，其特征在于，所述步骤
(2)中的粘结包括低压铸造法、粉末冶金法或胶粘法。
3.根据权利要求2所述的一种新型高强防护装甲板的制备方法，其特征在于，利用所述
低压铸造法制备面板的步骤如下：
(1)制备低压铸造用模具；
(2)将烘干后的石墨烯陶瓷防护结构单元装入所述低压铸造模具时，其边缘与所述模具内
腔的距离小于1mm；
(3)用铝合金低压铸造法制备面板：于700～800℃液体温度和20～30KPa压力下，以
25～45mm/s升液速度和35～55mm/s充型速度，充型压力30～45KPa和补缩压力35～50KPa下
3～5min；
(4)T4热处理：在530～540℃下处理10～14h；和
(5)T6热处理：在150～160℃下处理9～10h。
4.根据权利要求3所述的一种新型高强防护装甲板的制备方法，其特征在于，所述铝合
金为按质量百分比计的下述组份的铝合金：
Cu，4.6～5.3％；Mn，0.3～0.5％；Ti，0.15～0.35％；Cd，0.15～0.25％；V，0.05～0.3％；Zr，
0.05～0.2％；B，0.005～0.06％；余量为常规杂质和Al；或
Cu，0.1％；Mn，0.5～0.8％；Mg，5.8～6.8％；Si，0.4％；Ti，0.02～0.1％；Fe，0....

【专利技术属性】
技术研发人员：武岳，王旭东，李炯利，王胜强，戴圣龙，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11