一种SiC与铝合金复合整体式防弹板制造技术

一种SiC与铝合金复合整体式防弹板，它涉及一种防弹板。本发明专利技术的目的是要解决现有传统整体式陶瓷防弹板受多次打击后易碎裂，防弹效果差和重量大的问题。SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层与碳化硅与铝合金复合防裂层复合而成或由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为三层复合、四层复合或五层复合。本发明专利技术制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板抗连续枪击次数显著提升，传统整体式陶瓷防弹板一般最多经过3次打击后碎裂，而本发明专利技术制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板抗打击数可达10次，且未发生破碎。本发明专利技术可获得一种SiC与铝合金复合整体式防弹板。

【技术实现步骤摘要】
一种SiC与铝合金复合整体式防弹板
本专利技术涉及一种防弹板。
技术介绍
防弹陶瓷插板应用主要在战场个体防护领域，通常是作为防弹衣的一个核心部件，加插在防弹衣前，与防弹衣共同使用达到要求的防护级别的，目的是减少高速子弹对躯干重要器官的冲击。传统整体式陶瓷防弹板受多次打击后易碎裂，传统的防弹材料多采用防弹钢板，利用增加材料厚度或叠层使用等手段实现其防护效果，这给装甲装备造成较大的重量负担，制约战术战略有效发挥。重量是影响装甲装备实现战场快速反应能力的主要因素之一，现代高技术战争对装甲装备的重量指标提出了极为苛刻的要求，即在满足高抗弹性的前提下，具有轻量化、高性能化、高机动灵活性等。因此，需要对传统整体式陶瓷防弹板进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有传统整体式陶瓷防弹板受多次打击后易碎裂，防弹效果差和重量大的问题，而提供一种SiC与铝合金复合整体式防弹板。SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层与碳化硅与铝合金复合防裂层复合而成或由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为三层复合、四层复合或五层复合。进一步的，所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层与碳化硅与铝合金复合防裂层复合而成，复合的方式为：外层为致密碳化硅防弹层，内层为碳化硅与铝合金复合防裂层；所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm。进一步的，所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为三层复合时外层为致密碳化硅防弹层，中间层为碳化硅与铝合金复合防裂层，内层为铝合金层；所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm，铝合金层的厚度为1mm～2mm。进一步的，所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为四层复合时由外层向内层依次为碳化硅与铝合金复合防裂层、致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层；所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm，铝合金层的厚度为1mm～2mm。进一步的，所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为五层复合时由外层向内层依次为铝合金层、碳化硅与铝合金复合防裂层、致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层；所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm，铝合金层的厚度为1mm～2mm。本专利技术的优点：一、本专利技术提出的碳化硅(SiC)与铝合金复合整体式防弹板，这种新型的复合整体式防弹板既可以解决纯陶瓷防弹板的易破碎问题，又解决了纯金属防弹板防弹效果差和重量大的问题；本专利技术制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板可应用为军用及警用防弹衣，同时可用于护腿板、护头板等，也可用于战场装备的外布防护，如坦克车防弹板；二、本专利技术制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板抗连续枪击次数显著提升，传统整体式陶瓷防弹板一般最多经过3次打击后碎裂，而本专利技术制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板抗打击数可达10次，且未发生破碎；三、本专利技术制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板的重量较传统碳化硅与防裂层粘贴型防弹板减重5％～10％，防弹板最大长度度小于320mm，宽度不小于220mm；四、本专利技术制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板军用及警用防弹衣，同时可用于护腿板、护头板等，另外还可用于战场装备的外布防护，如坦克车防弹板因此，本专利技术制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板应用范围广，通用性强，具有重要的推广价值。本专利技术可获得一种SiC与铝合金复合整体式防弹板。附图说明图1为实施例一制备的复合方式为两层复合时外层为致密碳化硅防弹层，内层为碳化硅与铝合金复合防裂层的SiC与铝合金复合整体式防弹板的复合形式示意图；图2为实施例二制备的复合的方式为三层复合时外层为致密碳化硅防弹层，中间层为碳化硅与铝合金复合防裂层，内层为铝合金层的SiC与铝合金复合整体式防弹板的复合形式示意图；图3为实施例三制备的复合的方式为四层复合时由外层向内层依次为碳化硅与铝合金复合防裂层、致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层的SiC与铝合金复合整体式防弹板的复合形式示意图；图4为实施例四制备的复合的方式为五层复合时由外层向内层依次为铝合金层、碳化硅与铝合金复合防裂层、致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层的SiC与铝合金复合整体式防弹板的复合形式示意图；图5为实施例一和实施例二制备SiC与铝合金复合整体式防弹板压渗成形时使用的模具示意图；图6为实施例三和实施例四制备SiC与铝合金复合整体式防弹板压渗成形时使用的模具示意图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式是SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层与碳化硅与铝合金复合防裂层复合而成或由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为三层复合、四层复合或五层复合。本实施方式的优点：一、本实施方式提出的碳化硅(SiC)与铝合金复合整体式防弹板，这种新型的复合整体式防弹板既可以解决纯陶瓷防弹板的易破碎问题，又解决了纯金属防弹板防弹效果差和重量大的问题；本实施方式制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板可应用为军用及警用防弹衣，同时可用于护腿板、护头板等，也可用于战场装备的外布防护，如坦克车防弹板；二、本实施方式制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板抗连续枪击次数显著提升，传统整体式陶瓷防弹板一般最多经过3次打击后碎裂，而本实施方式制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板抗打击数可达10次，且未发生破碎；三、本实施方式制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板的重量较传统碳化硅与防裂层粘贴型防弹板减重5％～10％，防弹板最大长度度小于320mm，宽度不小于220mm；四、本实施方式制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板军用及警用防弹衣，同时可用于护腿板、护头板等，另外还可用于战场装备的外布防护，如坦克车防弹板因此，本实施方式制备的SiC与铝合金复合整体式防弹板应用范围广，通用性强，具有重要的推广价值。本实施方式可获得一种SiC与铝合金复合整体式防弹板。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层与碳化硅与铝合金复合防裂层复合而成，复合的方式为：外层为致密碳化硅防弹层，内层为碳化硅与铝合金复合防裂层；所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm。其它步骤与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC与铝合金复合整体式防弹板，其特征在于SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层与碳化硅与铝合金复合防裂层复合而成或由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为三层复合、四层复合或五层复合。/n

【技术特征摘要】
1.一种SiC与铝合金复合整体式防弹板，其特征在于SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层与碳化硅与铝合金复合防裂层复合而成或由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为三层复合、四层复合或五层复合。


2.根据权利要求1所述的一种SiC与铝合金复合整体式防弹板，其特征在于所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层与碳化硅与铝合金复合防裂层复合而成，复合的方式为：外层为致密碳化硅防弹层，内层为碳化硅与铝合金复合防裂层；所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm。


3.根据权利要求2所述的一种SiC与铝合金复合整体式防弹板，其特征在于所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层与碳化硅与铝合金复合防裂层复合而成，复合的方式为：外层为致密碳化硅防弹层，内层为碳化硅与铝合金复合防裂层，所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板的制备方法为：
一、制备复合粉末A：
将SiC粉末和有机粘结剂混合均匀，再以无水乙醇为溶剂进行湿法球磨，最后进行干燥，得到复合粉末A；
步骤一中所述的复合粉末A中SiC粉末的体积分数为97％～99.5％，有机粘结剂的体积分数3％～0.5％；
步骤一中所述的复合粉末A的粒径为10μm～50μm；
步骤一中所述的有机粘结剂为聚乙烯醇；
二、制备复合粉末B：
将SiC粉末、有机粘结剂和造孔剂混合均匀，再以无水乙醇为溶剂进行湿法球磨，最后进行干燥，得到复合粉末B；
步骤二中所述的复合粉末B的粒径为10μm～50μm；
步骤二中所述的复合粉末B中SiC粉末的体积分数为29.5％～47％，有机粘结剂的体积分数为0.5％～3％，余量为造孔剂；
步骤二中所述的有机粘结剂为聚乙烯醇；造孔剂为淀粉；
三、铺设粉末：
将复合粉末A平铺到模具中，再在复合粉末A上铺设复合粉末B，再进行干压成形，得到一侧为致密的SiC陶瓷板，一侧为多孔的SiC陶瓷结构的预制坯；
步骤三中所述的干压载荷为5MPa～30MPa，干压保压时间为30s～90s；
四、冷等静压：
将装有一侧为致密的SiC陶瓷板，一侧为多孔的SiC陶瓷结构的模具密封，将密封后的模具放入冷等静压机进行冷等静压，具体工艺为：从0MPa升至60MPa的升压时间为50s，从60MPa升至150MPa的升压时间为90s，在150MPa下保压60s，从150MPa升至280MPa的升压时间为90s，在280MPa下保压60s，从280MPa降至150MPa的降压时间为60s，在150MPa下保压120s，从150MPa降至60MPa的降压时间为40s，在60MPa下保压40s，从60MPa降至0MPa的降压时间为0s，在0MPa下保压30s，得到冷等静压后的预制坯；
五、热脱脂：
将冷等静压后的预制坯升温至140℃，再在140℃下保温150s，再从140℃升温至340℃，在340℃下保温300s，再从340℃升温至500℃，在500℃下保温150s，再从500℃升温至1000℃，在1000℃下保温3h，升温速率均为0.2℃/min～0.5℃/min，得到脱脂后的预制坯；
六、压渗成形：
将温度为630℃～700℃的铝合金溶液加入到温度为650℃～720℃的模具中，再将脱脂后的预制坯中多孔的SiC陶瓷结构一侧浸入到铝合金溶液中，再进行压渗成形，铝合金溶液完全压入到多孔的SiC陶瓷结构中，再随炉冷却至室温，得到外层为致密碳化硅防弹层，内层为碳化硅与铝合金复合防裂层的SiC与铝合金复合整体式防弹板；
步骤六中所述的压渗成形的温度为630℃～700℃，成形压力为5MPa～10MPa，保压时间为5min～30min；
步骤六中所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm；
步骤六中所述的碳化硅与铝合金复合防裂层中碳化硅的体积分数为40％～60％。


4.根据权利要求1所述的一种SiC与铝合金复合整体式防弹板，其特征在于所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为三层复合时外层为致密碳化硅防弹层，中间层为碳化硅与铝合金复合防裂层，内层为铝合金层；所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm，铝合金层的厚度为1mm～2mm。


5.根据权利要求4所述的一种SiC与铝合金复合整体式防弹板，其特征在于所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为三层复合时外层为致密碳化硅防弹层，中间层为碳化硅与铝合金复合防裂层，内层为铝合金层；所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板的制备方法为：
一、制备复合粉末A；
将SiC粉末和有机粘结剂混合均匀，再以无水乙醇为溶剂进行湿法球磨，最后进行干燥，得到复合粉末A；
步骤一中所述的复合粉末A中SiC粉末的体积分数为97％～99.5％，有机粘结剂的体积分数3％～0.5％；
步骤一中所述的复合粉末A的粒径为10μm～50μm；
步骤一中所述的有机粘结剂为聚乙烯醇；
二、制备复合粉末B：
将SiC粉末、有机粘结剂和造孔剂混合均匀，再以无水乙醇为溶剂进行湿法球磨，最后进行干燥，得到复合粉末B；
步骤二中所述的复合粉末B的粒径为10μm～50μm；
步骤二中所述的复合粉末B中SiC粉末的体积分数为29.5％～47％，有机粘结剂的体积分数为0.5％～3％，余量为造孔剂；
步骤二中所述的有机粘结剂为聚乙烯醇；造孔剂为淀粉；
三、铺设粉末：
将复合粉末A平铺到模具中，再在复合粉末A上铺设复合粉末B，再进行干压成形，得到一侧为致密的SiC陶瓷板，一侧为多孔的SiC陶瓷结构的预制坯；
步骤三中所述的干压载荷为5MPa～30MPa，干压保压时间为30s～90s；
四、冷等静压：
将装有一侧为致密的SiC陶瓷板，一侧为多孔的SiC陶瓷结构的模具密封，将密封后的模具放入冷等静压机进行冷等静压，具体工艺为：从0MPa升至60MPa的升压时间为50s，从60MPa升至150MPa的升压时间为90s，在150MPa下保压60s，从150MPa升至280MPa～285MPa的升压时间为90s～95s，在280MPa～285MPa下保压60s～70s，从280MPa～285MPa降至150MPa的降压时间为60s～65s，在150MPa下保压120s，从150MPa降至60MPa的降压时间为40s，在60MPa下保压40s，从60MPa降至0MPa的降压时间为0s，在0MPa下保压30s，得到冷等静压后的预制坯；
五、热脱脂：
将冷等静压后的预制坯升温至140℃，再在140℃下保温150s，再从140℃升温至340℃，在340℃下保温300s，再从340℃升温至500℃，在500℃下保温150s，再从500℃升温至1000℃，在1000℃下保温3h，升温速率均为0.2℃/min～0.5℃/min，得到脱脂后的预制坯；
六、压渗成形：
将温度为630℃～700℃的铝合金溶液加入到温度为650℃～720℃的模具中，再将脱脂后的预制坯中多孔的SiC陶瓷结构一侧浸入到铝合金溶液中，再进行压渗成形，在压力下，铝合金溶液一部分压入到多孔的SiC陶瓷结构中，余下的铝合金溶液在多孔的SiC陶瓷结构下方形成铝合金溶液层，再随炉冷却至室温，得到外层为致密碳化硅防弹层，中间层为碳化硅与铝合金复合防裂层，内层为铝合金层的SiC与铝合金复合整体式防弹板；
步骤六所述的压渗成形的温度为630℃～700℃，成形压力为5MPa～10MPa，保压时间为5min～30min；
步骤六所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm，铝合金层的厚度为1mm～2mm；
步骤六所述的碳化硅与铝合金复合防裂层中碳化硅的体积分数为20％～40％。


6.根据权利要求1所述的一种SiC与铝合金复合整体式防弹板，其特征在于所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为四层复合时由外层向内层依次为碳化硅与铝合金复合防裂层、致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层；所述的致密碳化硅防弹层的厚度为3mm～5mm，碳化硅与铝合金复合防裂层的厚度为1mm～2mm，铝合金层的厚度为1mm～2mm。


7.根据权利要求6所述的一种SiC与铝合金复合整体式防弹板，其特征在于所述的SiC与铝合金复合整体式防弹板由致密碳化硅防弹层、碳化硅与铝合金复合防裂层和铝合金层复合而成，复合的方式为四...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢振，蒋少松，王辰曦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23