一种铝合金/陶瓷复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开一种铝合金/陶瓷复合材料及制备方法。铝合金/陶瓷复合材料包括铝合金基体和陶瓷团粒，所述铝合金基体包覆所述陶瓷团粒；所述陶瓷团粒位于同一平面，相邻的所述陶瓷团粒之间设有间隙；所述陶瓷团粒的高度与所述铝合金/陶瓷复合材料的高度的比值为0.1～0.7。应用本发明专利技术所述的热等静压铝合金粉末三维约束陶瓷团粒的制备方法，制备的铝合金/陶瓷复合材料具有轻质、高抗弹性能、抗多发弹等优点。

An Aluminum Alloy/Ceramic Composite and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金/陶瓷复合材料及制备方法
本专利技术属于材料领域，尤其涉及一种新型的铝合金/陶瓷复合材料及制备方法。
技术介绍
装甲的防护能力是评价军用车辆的一个重要指标，为了提升军用车辆的防护能力，披挂装甲以披挂的方式安装到车辆易受损伤的部位。披挂装甲的材料需要满足弹道性能要求，包括装甲能抗侵彻、抗冲击和抗崩落。抗侵彻性是装甲阻止弹丸部分或全部贯穿装甲的能力。它取决于材料对弹丸、弹片能量消耗的程度，材料的抗拉强度和硬度越高，其抗侵彻能力越强。抗冲击性是装甲能够吸收冲击而不产生裂缝或开裂的能力。抗崩落性是装甲阻止开裂、分层崩落或破裂脱离装甲板的性能。铝合金作为防护材料，在相同的抗弹性能下，可比钢装甲减重20％，目前应用十分广泛，然而单一的铝合金防护装甲存在防护性能不足的问题。陶瓷材料具有高硬度、低密度的特点，在弹道防护方面可以发挥重要的作用，受到弹丸冲击时，可以使弹丸破碎，并在侵彻过程中因磨损而消耗能量。在受到撞击时碎裂，可以使弹丸能量在更大的面积上传递消耗，弹丸击穿下一个防护层将会非常困难。然而陶瓷材料存在易碎的缺点，因此抗多发弹性能差。
技术实现思路
为了获得有良好综合性能的材料，本专利技术提出一种新型的铝合金/陶瓷复合材料及制备方法，将陶瓷团粒均匀密排在铝合金基体中，具有轻质、高抗弹性、抗多发弹特点。本专利技术的实施例提供一种铝合金/陶瓷复合材料，包括铝合金基体和陶瓷团粒，所述铝合金基体包覆所述陶瓷团粒；所述陶瓷团粒位于同一平面，相邻的所述陶瓷团粒之间设有间隙；所述陶瓷团粒的高度与所述铝合金/陶瓷复合材料的高度的比值为0.1～0.7。上述的铝合金/陶瓷复合材料中，所述铝合金基体的材质为7×××铝合金，所述陶瓷团粒的材质为碳化硅或氧化铝。上述的铝合金/陶瓷复合材料中，所述陶瓷团粒顶端和底端均设有球冠。上述的铝合金/陶瓷复合材料中，所述陶瓷团粒上方的铝合金厚度与所述陶瓷团粒下方的铝合金厚度相同。上述的铝合金/陶瓷复合材料中，相邻的所述陶瓷团粒之间的间隙为2～4mm。本专利技术的实施例还提供一种制备上述铝合金/陶瓷复合材料的方法，包括步骤：A、在模具底部铺设一层铝合金粉，在所述铝合金粉的上方排放陶瓷团粒，相邻所述陶瓷团粒设有间隙，在所述陶瓷团粒上方铺设另一层铝合金粉；B、将所述模具封装后进行热等静压处理，获得毛坯；C、对所述毛坯进行固溶处理和时效处理，得到所述铝合金/陶瓷复合材料。作为本专利技术可选的方案，所述步骤A之前还包括步骤：制备铝合金粉和陶瓷团粒。作为本专利技术可选的方案，所述陶瓷团粒的顶端和底端均设有球冠。作为本专利技术可选的方案，所述步骤C之后还包括步骤：对所述铝合金/陶瓷复合材料进行后处理和机械加工。作为本专利技术可选的方案，所述热等静压处理的条件为：压力50～200MPa，升温速率5～50℃/min，升温至400～500℃，保温120～300min；所述固溶处理的条件为：温度470～480℃，时间1～2h；所述时效处理的条件为：温度120～130℃，时间10～30h。本专利技术的铝合金/陶瓷复合材料及制备方法，以铝合金材料为基体，将陶瓷团粒嵌入铝合金基体中，陶瓷团粒为主要的抗冲击材料；在相邻的陶瓷团粒之间设有间隙，使得铝合金材料可以紧紧包覆陶瓷团粒，实现对陶瓷团粒的三维约束，在受到子弹侵彻时可以约束陶瓷团粒的移动、开裂、崩落，使其继续抵抗子弹侵彻，消耗其能量。因此本专利技术所述铝合金/陶瓷复合材料具有轻质、高抗弹性能、抗多发弹等优点。附图说明图1是本专利技术铝合金/陶瓷复合材料结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。本专利技术中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本专利技术的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1所示，本专利技术的实施例提供一种铝合金/陶瓷复合材料，其包括铝合金基体1和陶瓷团粒2。铝合金基体1包覆陶瓷团粒2，即陶瓷团粒2嵌入铝合金基体1中，铝合金基体1紧紧包裹住陶瓷团粒2。铝合金基体1实现对陶瓷团粒2的三维约束。在铝合金基体1内，陶瓷团粒2均位于同一平面上，本实施例中，陶瓷团粒2均位于相同的水平面。所有的陶瓷团粒2在铝合金基体1内平铺，不同的陶瓷团粒2的底端到铝合金/陶瓷复合材料底面的距离均相同。相邻的陶瓷团粒2之间设有间隙，陶瓷团粒2之间的间隙由铝合金填充，实现铝合金基体1对陶瓷团粒2的包覆。陶瓷团粒2的高度与所述铝合金/陶瓷复合材料的高度的比值为0.1～0.7。可选的，陶瓷团粒2的外侧壁为圆柱形。铝合金/陶瓷复合材料作为装甲使用时，圆柱形的陶瓷团粒2更有利于装甲的受力，提高装甲的防护能力。本实施例中，陶瓷团粒2的直径为11～15mm，陶瓷团粒2的高度为6～12mm，铝合金/陶瓷复合材料的高度(厚度)为18～42mm，陶瓷团粒2上方和下方的铝合金厚度为6～15mm。根据实际情况，陶瓷团粒2的尺寸及铝合金/陶瓷复合材料的高度也可适当调整。本实施例将陶瓷团粒包裹在铝合金基体中，实现高强铝合金对陶瓷团粒的三维约束。既利用了陶瓷材料硬度高的特点，又利用了铝合金质量轻的特点，陶瓷团粒弥补了铝合金防护性能不够的缺点。铝合金/陶瓷复合材料具有轻质、高抗弹性能、抗多发弹等优点。本实施例的铝合金/陶瓷复合材料中，铝合金基体的材质为7×××铝合金，陶瓷团粒的材质为碳化硅或氧化铝。7×××铝合金的强度高，更适用于作为装甲材料使用，提高铝合金/陶瓷复合材料的综合性能。可选地，在陶瓷团粒2顶端和底端均设有球冠21。球冠21为球面状，可增大陶瓷团粒2和铝合金基体1接触面积，提高两者的结合强度，同时增大弹丸非零度角入射侵彻的概率，从而提高陶瓷材料的抗弹能力。本实施例中，球冠21的高度为1.5mm，球冠21的高度可根据实际情况调整。本实施例中，陶瓷团粒2上方的铝合金厚度与陶瓷团粒2下方的铝合金厚度相同，使得铝合金/陶瓷复合材料上方和下方的抗弹能力相同。若想增强铝合金/陶瓷复合材料上方的抗弹能力，将陶瓷团粒2适当向上移动，增加陶瓷团粒2下方的铝合金厚度即可实现。可选地，相邻的陶瓷团粒之间的间隙为2～4mm，陶瓷团粒之间的间隙由铝合金填充。若陶瓷团粒之间的间隙过小，无法实现铝合金对陶瓷团粒的三维约束。若陶瓷团粒之间的间隙过大，会减少排布的陶瓷团粒的数量，影响铝合金/陶瓷复合材料的抗弹性能。本专利技术的实施例还提供一种制备上述铝合金/陶瓷复合材料的方法，包括步骤：A、在模具底部铺设一层10～20mm的铝合金粉；在铝合金粉的上方排放陶瓷团粒，相邻陶瓷团粒设有间隙，间隙为2～4mm；在陶瓷团粒上方铺设另一层10～20mm的铝合金粉。本实施例中铝合金粉为7×××铝合金粉。B、将模具封装后进行热等静压处理，获得毛坯。可选地，热等静压处理的条件为：压力50～200MPa，升温速率5～50℃/m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金/陶瓷复合材料，其特征在于，包括铝合金基体和陶瓷团粒，所述铝合金基体包覆所述陶瓷团粒；所述陶瓷团粒位于同一平面，相邻的所述陶瓷团粒之间设有间隙；所述陶瓷团粒的高度与所述铝合金/陶瓷复合材料的高度的比值为0.1～0.7。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金/陶瓷复合材料，其特征在于，包括铝合金基体和陶瓷团粒，所述铝合金基体包覆所述陶瓷团粒；所述陶瓷团粒位于同一平面，相邻的所述陶瓷团粒之间设有间隙；所述陶瓷团粒的高度与所述铝合金/陶瓷复合材料的高度的比值为0.1～0.7。2.根据权利要求1所述的铝合金/陶瓷复合材料，其特征在于，所述铝合金基体的材质为7×××铝合金，所述陶瓷团粒的材质为碳化硅或氧化铝。3.根据权利要求1所述的铝合金/陶瓷复合材料，其特征在于，所述陶瓷团粒顶端和底端均设有球冠。4.根据权利要求1所述的铝合金/陶瓷复合材料，其特征在于，所述陶瓷团粒上方的铝合金厚度与所述陶瓷团粒下方的铝合金厚度相同。5.根据权利要求1所述的铝合金/陶瓷复合材料，其特征在于，相邻的所述陶瓷团粒之间的间隙为2～4mm。6.一种制备权利要求1～5任一所述铝合金/陶瓷复合材料的方法，其特征在于，包括步骤：A、在模具底部铺设一层铝合金粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕金明，严安，朱东奇，夏承东，周德敬，徐武松，葛辉，
申请(专利权)人：无锡银邦防务科技有限公司，银邦金属复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32