一种轻质双波段透明装甲及其制备方法技术

本发明专利技术涉及透明装甲领域，具体涉及一种轻质双波段透明装甲及其制备方法。包括迎弹面、缓冲层和防飞溅层，所述迎弹面采用镁铝尖晶石陶瓷为基材，缓冲层包括两层硼硅酸玻璃，防飞溅层采用聚碳酸酯‑PC材料为基材，所述迎弹面与缓冲层之间、两层硼硅酸玻璃之间、缓冲层与防飞溅层之间分别通过粘接材料连接，所述迎弹面与缓冲层之间、缓冲层的两层硼硅酸玻璃之间的粘接材料为聚乙烯醇缩丁醛‑PVB，缓冲层与防飞溅层之间的粘接材料为聚氨酯‑PU，粘接材料通过真空热复合工艺粘接两侧基材，所述迎弹面与防飞溅层的外表面分别镀制有双波段增透膜，所述双波段增透膜由TiO2和SiO2作为高、低折射率材料复合构成。本发明专利技术还提供了一种轻质双波段透明装甲的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质双波段透明装甲及其制备方法
本专利技术涉及透明装甲领域，具体涉及一种轻质双波段透明装甲及其制备方法。
技术介绍
装甲车辆在复杂作战环境下，由于装甲车观瞄、探测系统的作战重要性和较大外廓尺寸，使其成为敌军火力优先攻击目标。因此，在保证装甲车辆作战环境态势感知能力同时，亟需提高观瞄探测系统的抗弹能力，即在装甲车观瞄探测系统光学窗口增设透明装甲，即具有光学透明性、防子弹、炮弹碎片与岩石碎片冲击的装甲，以提高装甲车辆的生存力，现有装甲车辆的观瞄窗户的玻璃具有厚度大、质量重的缺陷，不能保证车辆的技术性能和机动能力，并且压缩了内部操作人员的空间，同时透光效果也较差因此，有必要解决上述问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种轻质双波段透明装甲及其制备方法，针对满足STANAG3级防护标准传统防弹玻璃的厚度大（≥100mm）、面密度高（约185kg/m2）以及可见光和1064nm激光透光率低（≤60%）的瓶颈问题，对透明装甲进行防弹结构以及光学增透薄膜设计，采用高强度、高硬度以及可见光和近红外波段高透过率的陶瓷作为装甲迎弹面，通过装甲表面镀制增透薄膜以及真空热复合成型工艺，以解决装甲车辆观瞄、探测系统窗口部件高透光、轻质化与抗弹性兼容的问题，使透明装甲具备了轻质、超薄结构的结构特点，增加了车内空间，满足装甲车“轻量化”的发展需求，本专利技术采用的技术方案如下：一种轻质双波段透明装甲，包括迎弹面、缓冲层和防飞溅层，所述迎弹面采用镁铝尖晶石陶瓷为基材，缓冲层包括两层硼硅酸玻璃，防飞溅层采用聚碳酸酯-PC材料为基材，所述迎弹面与缓冲层之间、两层硼硅酸玻璃之间、缓冲层与防飞溅层之间分别通过粘接材料连接，所述迎弹面与缓冲层之间、缓冲层的两层硼硅酸玻璃之间的粘接材料为聚乙烯醇缩丁醛-PVB，缓冲层与防飞溅层之间的粘接材料为聚氨酯-PU，粘接材料通过真空热复合工艺粘接两侧基材，所述迎弹面与防飞溅层的外表面分别镀制有双波段增透膜，所述双波段增透膜由TiO2和SiO2作为高、低折射率材料复合构成。一种轻质双波段透明装甲的制备方法，包括以下步骤：S1、清洁基材，镀膜前对基材进行清洁处理并擦拭干净。S2、迎弹面增透，对镁铝尖晶石陶瓷外表面镀制双波段增透膜；S3、防飞溅层增透，对聚碳酸酯-PC外表面镀制双波段增透膜；S4、结构调整，迎弹面、缓冲层与防飞溅层依次放置；S5、成型制备，轻质透明装甲采用真空高压热复合成型工艺制备。S6、切割，根据需要切割成特定的不同形状。进一步地，所述S2的具体步骤为：采用真空镀膜工艺，将镁铝尖晶石陶瓷基片悬浮固定并开始抽真空，当真空度达到3～4×10-3Pa时，打开加热灯丝将基片加温至100℃，恒温1h后，开启电子枪，分别以0.1nm/s和0.25nm/s的速率交替蒸发高折射率的TiO2和低折射率的SiO2两种材料，镀制时间分别为10min和8min，镀制2个周期的复合增透薄膜。进一步地，所述S3的具体步骤为：采用磁控溅射镀膜工艺，将聚碳酸酯-PC固定并开始抽真空，当真空度达到1～2×10-4Pa时，充入氩气至0.55Pa，将基片加温至85℃，采用1500W功率，分别以0.1nm/s和0.25nm/s的速率交替溅射高折射率的TiO2和低折射率的SiO2两种材料，镀制时间分别为7min和3min，镀制2个周期的复合增透薄膜。进一步地，所述S4的具体步骤为：增透处理后的镁铝尖晶石陶瓷、两层的硼硅酸玻璃与增透处理后的聚碳酸酯-PC依次放置并固定位置，组成轻质双波段透明装甲的基本结构。进一步地，所述S5的具体步骤为：轻质双波段透明装甲采用真空高压热复合成型工艺，尖晶石-硼硅酸玻璃-硼硅酸玻璃层合结构采用PVB真空高压热复合工艺曲线进行成型制备，硼硅酸玻璃-PC层合结构采用PU真空高压热复合工艺曲线进行成型制备。优选地，所述迎弹面采用厚度8.5mm双波段增透铝酸镁尖晶石陶瓷。优选地，所述缓冲层采用厚度均为7.5mm的两层双波段高透过率的肖特Borofloat33硼硅酸玻璃。优选地，所述防飞溅层采用厚度为4.5mm的沙比克HLG5聚碳酸酯-PC。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：1、本专利技术通过各层结构之间的有效配合，在法线角为0度、100m的距离上可防住53式7.62mm穿甲弹，在满足STANAG3级防护标准的基础上，将轻质透明装甲的厚度降至30mm，相对于现有技术中动辄大于100mm的装甲厚度有大幅度减少，有效拓展了车内空间。2、本专利技术通过提出一种新型结构的透明装甲的面密度可达到70kg/m2，相对现有技术中的面密度水平均在185kg/m2的传统防弹玻璃，具有明显轻量化的优势，明显提高了装甲车机动性能，3、本专利技术通过对防弹面和防飞溅层的基材进行增透处理，使可见光或1064nm激光的透过率至少达到85%，有效解决了现有技术中透光率低于60%的问题。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为防弹面镀膜结构示意图；图3为防飞溅层镀膜结构示意图；图4为Borofloat33硼硅酸玻璃反射率仿真结果图；图5为PC反射率仿真结果图；图6为尖晶石陶瓷反射率仿真结果图；图7为透明装甲透过率优化仿真结果图；图8为PVB真空热复合工艺曲线图；图9为PU真空高压热复合工艺曲线图；图中：1为防弹面、2为缓冲层、3为防飞溅层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。参见图1至图3，本专利技术提供了一种轻质双波段透明装甲，包括迎弹面1、缓冲层2和防飞溅层3，所述迎弹面1采用镁铝尖晶石陶瓷为基材，缓冲层2包括两层硼硅酸玻璃，防飞溅层3采用聚碳酸酯-PC材料为基材，所述迎弹面1与缓冲层2之间、两层硼硅酸玻璃之间、缓冲层2与防飞溅层3之间分别通过粘接材料连接，所述迎弹面1与缓冲层2之间、缓冲层2的两层硼硅酸玻璃之间的粘接材料为聚乙烯醇缩丁醛-PVB，缓冲层2与防飞溅层3之间的粘接材料为聚氨酯-PU，粘接材料通过真空热复合工艺粘接两侧基材，所述迎弹面1与防飞溅层3的外表面分别镀制有双波段增透膜，所述双波段增透膜由TiO2和SiO2作为高、低折射率材料复合构成。本专利技术还提供了一种轻质双波段透明装甲的制备方法，一种轻质双波段透明装甲的制备方法，包括以下步骤：S1、清洁基材，镀膜前对基材进行清洁处理并擦拭干净。S2、迎弹面增透，对镁铝尖晶石陶瓷外表面镀制双波段增透膜；S3、防飞溅层增透，对聚碳酸酯-PC外表面镀制双波段增透膜；S4、结构调整，迎弹面、缓冲层与防飞溅层依次放置；...

【技术保护点】
1.一种轻质双波段透明装甲，其特征在于：包括迎弹面（1）、缓冲层（2）和防飞溅层（3），所述迎弹面（1）采用镁铝尖晶石陶瓷为基材，缓冲层（2）包括两层硼硅酸玻璃，防飞溅层（3）采用聚碳酸酯-PC材料为基材，所述迎弹面（1）与缓冲层（2）之间、两层硼硅酸玻璃之间、缓冲层（2）与防飞溅层（3）之间分别通过粘接材料连接，所述迎弹面（1）与缓冲层（2）之间、缓冲层（2）的两层硼硅酸玻璃之间的粘接材料为聚乙烯醇缩丁醛-PVB，缓冲层（2）与防飞溅层（3）之间的粘接材料为聚氨酯-PU，粘接材料通过真空热复合工艺粘接两侧基材，所述迎弹面（1）与防飞溅层（3）的外表面分别镀制有双波段增透膜，所述双波段增透膜由TiO

【技术特征摘要】
1.一种轻质双波段透明装甲，其特征在于：包括迎弹面（1）、缓冲层（2）和防飞溅层（3），所述迎弹面（1）采用镁铝尖晶石陶瓷为基材，缓冲层（2）包括两层硼硅酸玻璃，防飞溅层（3）采用聚碳酸酯-PC材料为基材，所述迎弹面（1）与缓冲层（2）之间、两层硼硅酸玻璃之间、缓冲层（2）与防飞溅层（3）之间分别通过粘接材料连接，所述迎弹面（1）与缓冲层（2）之间、缓冲层（2）的两层硼硅酸玻璃之间的粘接材料为聚乙烯醇缩丁醛-PVB，缓冲层（2）与防飞溅层（3）之间的粘接材料为聚氨酯-PU，粘接材料通过真空热复合工艺粘接两侧基材，所述迎弹面（1）与防飞溅层（3）的外表面分别镀制有双波段增透膜，所述双波段增透膜由TiO2和SiO2作为高、低折射率材料复合构成。


2.根据权利要求1所述的一种轻质双波段透明装甲的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、清洁基材，镀膜前对基材进行清洁处理并擦拭干净；
S2、迎弹面增透，对镁铝尖晶石陶瓷外表面镀制双波段增透膜；
S3、防飞溅层增透，对聚碳酸酯-PC外表面镀制双波段增透膜；
S4、结构调整，迎弹面、缓冲层与防飞溅层依次放置；
S5、成型制备，轻质透明装甲采用真空高压热复合成型工艺制备；
S6、切割，根据需要切割成特定的不同形状。


3.根据权利要求2所述的一种轻质双波段透明装甲的制备方法，其特征在于，所述S2的具体步骤为：
采用真空镀膜工艺，将镁铝尖晶石陶瓷基片悬浮固定并开始抽真空，当真空度达到3～4×10-3Pa时，打开加热灯丝将基片加温至100℃，恒温1h后，开启电子枪，分别以0.1nm/s和0.25nm/s的速率交替蒸发高折射率的TiO2和低折射率的SiO2两种材料，镀制时间分别为10min和8min，镀制2个周期的复合增透薄膜。


4.根据权利要求2所述的一种轻质双波段透明装甲的制备方法，其特征在于，所述S3的具体步骤为：
采用磁控溅射镀膜工艺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴点宇，王腾，张贵恩，孙继伟，马志梅，吕德涛，许晓丽，常志广，马富花，董建阳，张明宇，胡小红，钱明灿，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十三研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14