一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料制造技术

本发明专利技术提供一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，该材料包括聚脲层、芳纶层、陶瓷层以及PE层，所述芳纶层、陶瓷层以及PE层自上而下依序排列且通过粘接结剂粘合在一起形成中间层，在该中间层的上表面和下表面喷涂有聚脲层；其中，聚脲层的厚度为1mm，芳纶层为2mm，陶瓷层为20mm，PE层为25mm。

A ceramic matrix composite capable of preventing 14.5mm armor piercing incendiary

The invention provides a ceramic matrix composite material capable of defending a 14.5mm armor piercing combustion bomb. The material comprises a polyurea layer, an aramid layer, a ceramic layer and a PE layer. The aramid layer, a ceramic layer and a PE layer are arranged in sequence from top to bottom and are bonded together by a binder to form an intermediate layer. The upper and lower surfaces of the intermediate layer are sprayed. There is a polyurea layer, in which the thickness of the polyurea layer is 1mm, the aramid layer is 2mm, the ceramic layer is 20mm, and the PE layer is 25mm.

【技术实现步骤摘要】
一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料
本专利技术属于陶瓷材料领域，具体涉及一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料及其制备方法。
技术介绍
目前，国内外对直升机防弹需求不断提升，要求飞机上装配有防各种口径枪弹的装甲材料，同时由于重量载荷的限制，对轻质防弹装甲的减重提出了更高的要求，因此装甲材料的面密度越小越好，先进陶瓷材料由于硬度大、密度相对小、防弹性能高，逐渐在防弹材料领域占据主流，使用最广的三种陶瓷是氧化铝、碳化硅和碳化硼，其中碳化硼在三种陶瓷材料中硬度最高、密度最轻，是直升机防弹材料最有潜力的选择。尽管碳化硼具有高硬度、高强度、高弹性模量、低密度等优良性能，但其抗弯强度和断裂韧性较低，脆性较大，因此抗多发弹能力较差。为了弥补B4C陶瓷的脆性这一劣势，因此需要对B4C陶瓷进行增强、增韧的改性措施。陶瓷材料的增强途径主要有：①颗粒增强；②纤维增强；③石墨烯增强；④层状复合结构增强等方法。CN2017106761828公开了一种石墨烯/碳化硼陶瓷复合材料，即为石墨烯增强碳化硼陶瓷材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，该材料包括聚脲层、芳纶层、陶瓷层以及PE层，所述芳纶层、陶瓷层以及PE层自上而下依序排列且通过粘接剂粘合在一起形成中间层，在该中间层的上表面和下表面喷涂有聚脲层；其中，聚脲层的厚度为1mm，芳纶层为2mm，陶瓷层为20mm，PE层为25mm。作为优选，所述芳纶层由12层机织布刷环氧树脂粘结剂结合而成。作为优选，所述陶瓷为石墨烯增韧碳化硼陶瓷。作为优选，PE层为超高分子量聚乙烯层压板。作为优选，所述芳纶层、陶瓷层、PE层的界面刷环氧树脂粘结剂结合。作为优选，该材料为正方形。本专利技术的另一个目的是提供一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：步骤1)将12层机织布刷环氧树脂粘结剂结合形成芳纶层；步骤2)陶瓷层为石墨烯增韧碳化硼陶瓷层，所述石墨烯增韧碳化硼陶瓷经过以下方法制备得到：在碳化硼基体中添加1～3Wt％的氧化石墨烯，采用超声分散+机械搅拌方法进行造粒，超声分散，机械搅拌6h，致密化过程采用热压烧结，最高热压温度2000℃，保温得到石墨烯增韧碳化硼陶瓷层；步骤3)芳纶层、陶瓷层、PE层的界面刷环氧树脂粘结剂结合，产品在室温空气中静置后，再在热压罐中热压复合。步骤4)热压罐中出炉后，表面用砂轮打磨平整，再在表面喷涂聚脲形成聚脲层。作为优选，所述PE层由面密度为25kg/m2的PEUD布经平板硫化机热压而成。作为优选，步骤4)中的热压工艺条件：最高热压空气温度125±2℃，保温1h，气压2.3±0.1MPa。本专利技术提供的可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料可防御14.5mm穿甲，其拥有的表面厚聚脲层，具有耐磨、防水、防生锈、防霉等优势；芳纶层为2mm，由12层机织布刷环氧树脂粘结剂结合而成，起缓冲弹头和陶瓷止裂作用；另外，本专利技术进一步采用石墨烯增强碳化硼陶瓷材料，使用的氧化石墨烯微观结构出现多处褶皱，这种褶皱能够起到石墨烯与碳化硼基体产生锁合效应，进而提高基体与石墨烯之间的应力传递效率。裂纹扩展到石墨烯处发生了偏转，很好地起到了阻碍裂纹的作用。石墨烯由于其比表面积较大，可以有与B4C基体更高的结合面积，使得其和B4C晶粒之间结合的更加紧密，以至于石墨烯的拔出能够吸收更多的能量，从而使得复合材料的强度得到增强。本专利技术提供的可有效防御14.5mm穿甲燃烧弹，射距100m，枪弹初速970±10m/s。附图说明图1为实施例2提供的正方形碳化硼整板的结构示意图；图2为本专利技术提供的可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料的结构是示意图。具体实施方式实施例1一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料如图1所示，该可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料为边长为310±2mm的正方形，厚度为35mm。如图2所示，一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，该材料包括聚脲层、芳纶层2、陶瓷层以3及PE层4，所述芳纶层、陶瓷层以及PE层自上而下依序排列且通过粘接剂粘合在一起形成中间层，在该中间层的上表面和下表面喷涂有聚脲层1,5；其中，聚脲层1,5的厚度为1mm，芳纶层为2mm，陶瓷层为20mm，PE层为25mm；所述芳纶层由多层机织布刷环氧树脂粘结剂结合而成。所述陶瓷为石墨烯增韧碳化硼陶瓷。PE层为超高分子量聚乙烯层压板。所述芳纶层2、陶瓷层以3及PE层4的界面刷环氧树脂粘结剂结合。实施例2一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料的制备方法如图1所示，外形尺寸为边长为310±2mm的正方形，厚49mm。该材料由5层材料组合而成。其中，上表面和下表面喷涂1mm厚聚脲层，具有耐磨、防水、防生锈、防霉等优点；如图2中1,5层；一种可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1)芳纶层为2mm，由12层机织布刷环氧树脂粘结剂结合而成，起缓冲弹头和陶瓷止裂作用，如图2中第2层。步骤2)陶瓷层为20mm厚度的石墨烯增韧碳化硼陶瓷，如图中第3层，尺寸为边长为310±2mm的正方形碳化硼整板。采用真空热压方法制备。工艺如下：在碳化硼基体中添加1—3Wt％的氧化石墨烯，采用超声分散+机械搅拌方法进行造粒，超声分散12h，机械搅拌6h，致密化过程采用热压烧结，最高热压温度2000℃，保温2.5h。石墨烯改性抗弹陶瓷密度：2.52±0.01g/cm3，硬度：＞3400HV，抗弯强度：＞550MPa，断裂韧性：＞5MPa.m1/2。其中，石墨烯增韧碳化硼陶瓷的制备方法在现有技术中已有多处公开，本专利技术提供的制备方法步骤少，工艺简单；PE层为25mm超高分子量聚乙烯层压板，如图中第4层，由面密度为25kg/m2的PEUD布经平板硫化机热压而成。步骤3)芳纶层、陶瓷层、PE层的界面刷环氧树脂粘结剂结合，产品在室温空气中静置12小时后，再在热压罐中热压复合，进一步提高界面的结合程度，进而增强防弹效果，热压工艺：最高热压空气温度125±2℃，保温2.5h，气压2.3±0.1MPa。步骤4)热压罐中出炉后，表面用砂轮打磨平整，再在表面喷涂聚脲。如图2所示，将实施例2得到的材料进行放防弹能力测试，可有效防御14.5mm穿甲燃烧弹，射距100m，枪弹初速970±10m/s。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可防御14..5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，其特征在于：该材料包括聚脲层(1,5)、芳纶层(2)、陶瓷层(3)以及PE层(4)，所述芳纶层(2)、陶瓷层(3)以及PE层(4)自上而下依序排列且通过粘接剂粘合在一起形成中间层，在该中间层的上表面和下表面喷涂有聚脲层；其中，聚脲层的厚度为1mm，芳纶层为2mm，陶瓷层为20mm，PE层为25mm。

【技术特征摘要】
1.一种可防御14..5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，其特征在于：该材料包括聚脲层(1,5)、芳纶层(2)、陶瓷层(3)以及PE层(4)，所述芳纶层(2)、陶瓷层(3)以及PE层(4)自上而下依序排列且通过粘接剂粘合在一起形成中间层，在该中间层的上表面和下表面喷涂有聚脲层；其中，聚脲层的厚度为1mm，芳纶层为2mm，陶瓷层为20mm，PE层为25mm。2.根据权利要求1所述的可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，其特征在于：所述芳纶层由12层机织布刷环氧树脂粘结剂结合而成。3.根据权利要求1所述的可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，其特征在于：所述陶瓷为石墨烯增韧碳化硼陶瓷。4.根据权利要求1所述的可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，其特征在于：PE层为超高分子量聚乙烯层压板。5.根据权利要求1所述的可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，其特征在于：所述芳纶层、陶瓷层、PE层的界面刷环氧树脂粘结剂结合。6.根据权利要求1所述的可防御14.5mm穿甲燃烧弹陶瓷基复合材料，其特征在于：该材料为正方形。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔毅，方宁象，吴磊，张国军，
申请(专利权)人：浙江立泰复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33