透明陶瓷复合物制造技术

提供了一种陶瓷复合物及其制造方法。该陶瓷复合物可以是透明的，并且可充当透明铠板。该复合物的陶瓷部分可以是单晶蓝宝石。该复合物可相对于射弹的攻击提供充分保护，同时具有大表面积和较低的面密度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求申请日为2005年6月10日、申请号为60/689688、专利技术名称为“透明陶瓷复合物”、和申请日为2006年I月25日、申请号为60/761814、专利技术名称为“透明陶瓷复合物”的两个美国临时专利申请的优先权。专利
本专利技术涉及陶瓷的合成物，尤其涉及透明陶瓷铠板。
技术介绍
陶瓷表现出的各种性能使其可用于会受到例如磨损、高温或者高速冲击的产品中。出色的强度重量比和优异的硬度意味着陶瓷常常可以替代和改进诸如钢、聚合物、和玻璃之类的结构材料。陶瓷复合物是包括粘合于另一种陶瓷或者非陶瓷材料的一种陶瓷的材料。例如，一个陶瓷片可以粘合在一个玻璃或者塑料或者另一陶瓷上形成一种陶瓷复合物。陶瓷复合物在使陶瓷的有益性质得到利用的同时，可提供一种例如比完全的陶瓷材料份量轻、更柔性或价格低的产品。陶瓷可以是不透明的、半透明的或者透明的。对透明陶瓷特别感兴趣，是因为它们可以提供一种可替代透明玻璃或者聚合物的耐冲击、耐刮擦和耐热的材料。虽然陶瓷片的生产通常比玻璃或者聚合物片的生产成本高，但陶瓷的优异性质使它们成为供在极端条件或者恶劣环境中需要抗刮擦、高强度和光透射的小窗之用的上选材料。已经有人提出陶瓷与其他材料如玻璃和聚碳酸酯的复合物可作为耐冲击透明铠板。例如，美国的法定专利技术注册H1567描述了一种透明的复合物铠板，其具有一个硬质易碎面板，用弹性更高的板做背衬。美国法定专利技术注册号H1519描述了将透明氧化铝或者氧化镁粘合至一个透明塑料支撑板的方法。然而，为了提供充分的透明度和强度，这些复合物可能是既厚、又重、又贵，而且只能以小尺寸获得，提供的观察面积有限。其结果是，陶瓷复合物尚未广泛地用作透明铠板。本
中在例如减轻重量和成本的同时提高表面积的进步应当产生性能改善的铠板并使陶瓷在这个领域中有更多的应用。专利技术概述本专利技术的一个方面涉及一种透明陶瓷复合物，其对于口径0.30AP的射弹的V5tl大于843m/s,且面密度低于58.7kg/m2。本专利技术的另一方面涉及一种陶瓷复合物，其包括至少有一个维度尺寸大于15厘米、大于20厘米或者大于25厘米的单晶蓝宝石片。本专利技术的另一方面提供一种制造陶瓷复合物的方法，其包括将单晶蓝宝石片粘合至一个基材，其中所述的片至少有一个维度尺寸大于15厘米。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为835m/s的7.62毫米X 51 M80弹丸的穿透，该铠板的面密度低于约150kg/m2。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为776m/s的7.62X39 AP1-BZ射弹的穿透，该铠板的面密度低于约150kg/m2。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为768m/s的7.62X51 AP(M61)射弹的穿透，该铠板的面密度低于约150kg/m2。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为835m/s的7.62毫米X 51 M80弹丸的穿透，该铠板的平均厚度低于约50毫米。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为776m/s的7.62X39 AP1-BZ射弹的穿透，该铠板的平均厚度低于约50毫米。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为768m/s的7.62X51 AP(M61)射弹的穿透，该铠板的平均厚度低于约50毫米。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为835m/s的7.62毫米X 51 M80弹丸的穿透，该铠板的光透明度至少为75%。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为776m/s的7.62X39 AP1-BZ射弹的穿透，该铠板的光透明度至少为75%。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为768m/s的7.62X51 AP(M61)射弹的穿透，该铠板的光透射度至少为75%。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为858m/s的7.62X54R B32射弹的穿透，该铠板的面密度低于约150kg/m2。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为858m/s的7.62X54R B32射弹的穿透，该铠板的平均厚度低于约60毫米。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止速度为858m/s的7.62X54R B32射弹的穿透，该铠板的光透明度至少为75%。本专利技术的另一方面提供一种复合物透明铠板，该铠板能够阻止连续三次发射的速度为850m/s的7.62X63mm APM2射弹的穿透，该铠板的平均厚度低于约80毫米。附图说明附图不是按比例绘制的。在附图中，各附图中图示的相同或者近乎相同的组件用同样的附图标记表示。为了清晰起见，不是在每一幅附图中都将每一个组件标出。在附图中:图1是显示一个陶瓷复合物剖视图的示意图；图2以表格形式提供试验数据；图3A和3B是本专利技术的特定实施方式在射弹测试后的照片的复印件；和图4A和4B是本专利技术的特定实施方式在射弹测试后的照片的复印件。具体实施方式本专利技术在应用方面不局限于在下文中描述或者在附图中举例说明的结构细节和组件排列。本专利技术能够有其它实施方式，而且能够以多种方式加以实践或者实施。此外，在这里所用的措辞和术语目的在于描述，所以不应当被认为是限制性的。使用的“包括”、“包含”、或者“具有”、“含有”、“涉及”及其变形在这里都意味着拥有列于其后的诸项目及其等同物以及其它项目。本专利技术的一个方面涉及一种在允许光透射的同时可用于提供对高速射弹的保护的透明陶瓷复合物。该复合物可提供一种可被用于例如飞机、宇宙飞船、潜水器、民用或者军用陆上车辆的防护窗。与其它材料相比，该复合物的提供高强重量比，而且视野得到改善。该复合物的陶瓷组件可以是例如一种非多晶陶瓷材料，比如单晶蓝宝石(Al2O3)15该复合物的其它组件可包括例如玻璃和/或聚合物材料。在本专利技术中，“粘合剂”是一种能够将两个固体接合在一起以便它们在按目标用途使用时不会分离的材料。粘合剂可以是临时性的或者是持久性的。“面密度”是材料的每单位表面积上的质量。“复合物”是通过将两种或多种独立的材料粘合在一起得到的制品。所述材料的组成可以是相同的或者不同的。“易碎的”材料是一种设计成在受到有充足动量的射弹冲击时即裂成碎片的材料。非易碎的材料设计成在冲击之后仍保持它的结构。“单晶蓝宝石”是指a -Al2O3，又名金刚砂，主要是单晶。“尖晶石”按本
中熟知形式使用，是指一种具有尖晶石晶体结构的陶瓷材料，比如MgAl2O40“半透明的”材料为本领域技术人员所知，这种材料允许光透过，但是在通过这种材料观察时不能提供清晰的目标影像。“透明的”材料为本领域技术人员所知，这种允许光透过，而且在通过这种材料观察时可提供清晰可辨的目标影像。“可见光透明的”材料是在可见光范围内透明的。“IR透明的”材料是在红外光范围内透明的，而“UV透明的”材料是在紫外线范围内透明的。“V50”是指铠板的等级，描述的是:给定铠板被射弹穿透50%时的特定射弹的速度。射弹射入铠板的角度基本上垂直于射入点处的铠板平面。如此，一个对于口径.30装甲弹(AP)，V50为2770英尺/秒(844米/秒)的铠板，就是铠板在该速度上被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明的陶瓷复合物，其对于．３０ＡＰ射弹具有大于８４３ｍ／ｓ的Ｖ↓［５０］值，面密度低于５８．７ｋｇ／ｍ↑［２］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-10 60/689,688;US 2006-1-25 60/761,8141.一种透明的陶瓷复合物，其对于.30AP射弹具有大于843m/s的V5tl值和小于3.75cm的平均厚度，面密度低于58.7kg/m2，所述透明的陶瓷复合物包括单晶蓝宝石片和一玻璃片。2.如权利要求1所述的陶瓷复合物，其包括不多于一个的单晶蓝宝石片。3.如权利要求1所述的陶瓷复合物，其包括一个不易碎的陶瓷片。4.如权利要求2所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片的表面积大于50cm2。5.如权利要求2所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片的表面积大于100cm2。6.如权利要求2所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片的表面积大于250cm2。7.如权利要求2所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片的表面积大于900cm2。8.如权利要求2所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片的表面积大于1200cm2。9.如权利要求2所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片的表面积大于1500cm2。10.如权利要求1所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片的厚度大于0.07cm。11.如权利要求1所 述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片有一个维度大于30cm。12.如权利要求1所述的陶瓷复合物，其中所述复合物是非平面的。13.如权利要求1所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片具有至少一个大于15cm的维度。14.如权利要求1所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片具有至少一个大于20cm的维度。15.如权利要求1所述的陶瓷复合物，其中所述单晶蓝宝石片具有至少一个大于25cm的维度。16.如权利要求13所述的陶瓷复合物，其中所述复合物的平均厚度小于2.5cm。17.如权利要求13所述的陶瓷复合物，其中所述复合物的平均厚度小于3cm。18.如权利要求13所述的陶瓷复合物，其中单晶蓝宝石片的长度大于单晶蓝宝石片的宽度，单...

【专利技术属性】
技术研发人员：CD琼斯，JB里乌，JW洛切，ES卡尔森，KR法雷尔，BC弗奇纳，V普鲁恩，M曼德拉茨，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]