一种新型抗弹陶瓷单元制造技术

本发明专利技术公开了一种新型抗弹陶瓷单元，该抗弹陶瓷单元为可紧密排列结构，其上下表面通过加工凹槽，形成紧密排列的网格单元，在弹丸侵彻时，可有效阻止陶瓷表面裂纹的扩散面积，有效提升抗弹陶瓷单元的抗弹性能和抗多发弹性能；本发明专利技术特别适用于大尺寸抗弹陶瓷单元，解决了传统小尺寸抗弹陶瓷单元抗弹性能弱及大尺寸抗弹陶瓷单元抗多发弹性能差的缺陷，同时大幅度减少了多块抗弹陶瓷单元拼接时产生的拼缝，提升了抗弹陶瓷单元的整体防护性能。本发明专利技术的抗弹陶瓷可独立存在，也可根据产品尺寸要求，将多块抗弹陶瓷单元拼接使用作为陶瓷层制造陶瓷复合装甲。另外，本发明专利技术还具有可设计性强、成型工艺简单、制造成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型抗弹陶瓷单元
本专利技术属于材料
，涉及装甲防护领域，特别涉及抗弹陶瓷抗弹性能和抗多发弹性能设计

技术介绍
传统陶瓷复合装甲中起到主体抗弹作用的材料为各种厚度、各种材质的抗弹陶瓷，大量抗弹陶瓷通过拼接方式实现不同面积陶瓷复合装甲的制备。对于同一种抗弹陶瓷，在固定抗弹陶瓷厚度条件下，单块抗弹陶瓷面积越大，弹丸侵彻时，形成的断裂椎越充分，抗弹陶瓷的防弹性能就越高，但单块抗弹陶瓷的面积越大，在弹丸侵彻条件下，单发弹对应的陶瓷的损伤面积较大，在近距离内无法实现第二发弹丸的有效防护，抗多发弹能力较弱。同理，若单块抗弹陶瓷的面积越小，弹丸侵彻时形成的断裂椎越不充分，单块抗弹陶瓷的防弹性能较弱，但小块抗弹陶瓷对应的损伤面积较小，相应的抗多发弹能力较强。此外，多块抗弹陶瓷拼接使用，形成的陶瓷拼缝较多，拼缝的存在严重降低了陶瓷的抗弹性能。兼具大尺寸陶瓷的抗弹性能和小尺寸陶瓷的抗多发弹能力的抗弹陶瓷的研究未见有相关报道。近年来，有关陶瓷复合装甲用抗弹陶瓷的研究较为活跃。专利CN109059657A介绍了一种装甲防护的抗弹陶瓷，该抗弹陶瓷外形呈六边形，其中一个表面为平面，另一个表面中心设置有圆形凹槽,圆形凹槽底部与侧面通过弧面过渡连接，实现了装甲轻量化及防护薄弱区增强，改变了弹丸的弹道，达到了致偏效果，提高了防护能力。专利US2010007153A1介绍了一种用于插入复合装甲元件的有效体元件，该元件为圆柱体陶瓷结构，可对弹丸有效致偏，形成高防护性能的陶瓷复合装甲。WO/2007/055736公开了一种抗弹陶瓷装甲，该抗弹陶瓷装甲的主体抗弹结构是一层抗弹陶瓷，在陶瓷块间引入了空气间隙，以减缓冲击波在相邻陶瓷单元间的传递，提升了相邻陶瓷的抗弹性能。以上专利通过在陶瓷表面增加凹槽，或采用圆柱体抗弹陶瓷，实现对来袭弹丸的有效致偏，可有效提升整块陶瓷的防弹性能，但整块陶瓷的抗多发弹性能和多块陶瓷排列形成的拼缝仍是抗弹陶瓷的薄弱点。通过采用增强材料对陶瓷周边进行包缠约束，或是在陶瓷拼缝处增加金属孔壁等材料，增加陶瓷拼缝处的防护性能，成型工艺复杂，增加了陶瓷复合板的整体重量及制造成本。可有效消除小尺寸抗弹陶瓷抗弹性能弱，大尺寸抗弹陶瓷抗多发弹性能弱，同时兼顾大尺寸陶瓷抗弹性能和小尺寸陶瓷抗多发弹性能的抗弹陶瓷的相关技术研究尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有优良抗弹性能和抗多发弹性能的新型抗弹陶瓷单元。本专利技术的目的是这样实现的，采用机加的加工方法，在抗弹陶瓷单元上下两个表面加工凹槽，形成紧密排列的网格单元，在弹丸侵彻时，可有效阻止陶瓷表面裂纹的扩散面积，有效提升抗弹陶瓷单元的抗弹性能和抗多发弹性能，从而实现本专利技术目的。本专利技术涉及的一种新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述抗弹陶瓷单元为可紧密排列结构，其上下表面都由网格单元和凹槽构成；所述凹槽的最大边长不大于抗弹陶瓷单元最小边长的五分之一，宽度不大于抗弹陶瓷单元最小边长的二十分之一，上下表面深度之和不大于抗弹陶瓷单元厚度的三分之一。根据权利要求1所述的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述抗弹陶瓷单元横截面最小边长不小于50mm。本专利技术涉及的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述网格单元全部为完整结构，或完整结构和非完整结构的组合。本专利技术涉及的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述网格单元的完整结构为可紧密排列的单一形状。本专利技术涉及的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述网格单元的完整结构为正六边形。本专利技术涉及的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述网格单元的完整结构为可紧密排列的多种形状组合。本专利技术涉及的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述抗弹陶瓷单元上表面凹槽的深度不小于下表面凹槽的深度。本专利技术涉及的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述抗弹陶瓷单元上下表面的网格单元和凹槽错位排布。本专利技术涉及的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述抗弹陶瓷单元上下表面的网格单元结构不一致。本专利技术涉及的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述抗弹陶瓷单元为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶瓷中的一种或其中几种的组合。本专利技术涉及的新型抗弹陶瓷单元，通过在其表面加工凹槽，形成紧密排列的网格单元，在弹丸侵彻时，可有效阻止陶瓷表面裂纹的扩散面积，有效提升抗弹陶瓷单元的抗弹性能和抗多发弹性能；本专利技术特别适用于大尺寸抗弹陶瓷单元，解决了传统小尺寸抗弹陶瓷单元抗弹性能弱及大尺寸抗弹陶瓷单元抗多发弹性能差的缺陷，同时大幅度减少了多块抗弹陶瓷单元拼接时产生的拼缝，提升了抗弹陶瓷单元的整体防护性能。本专利技术的抗弹陶瓷可独立存在，也可根据产品尺寸要求，将多块抗弹陶瓷单元拼接使用作为陶瓷层制造陶瓷复合装甲。另外，本专利技术还具有可设计性强、成型工艺简单、制造成本低等优点。附图说明图1是抗弹陶瓷单元第一种结构的俯视图；图2是抗弹陶瓷单元第三种结构的剖视图；图3是抗弹陶瓷单元第四种结构的俯视图；图4是抗弹陶瓷单元第五种结构的俯视图。图中：1-网格单元，2-凹槽图中：1-网格单元，2-凹槽。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步说明，但不作为对专利技术技术方案的限制。下述实施例中，上表面指的是迎弹面。实施例一本实施例的抗弹陶瓷单元，采用厚7.0mm的长方体氧化铝陶瓷，其横截面为边长50mm的正方形。抗弹陶瓷单元的上下表面对称，由均布的网格单元1和凹槽2构成。其中，在抗弹陶瓷单元中间位置，网格单元1为完整正六边形结构；在边界位置，网格单元1为非完整正六边形结构，如图1所示。完整凹槽2的边长为5mm，宽度为0.2mm，深度为0.7mm。将本实施例的抗弹陶瓷单元制备成陶瓷复合装甲，其中，面层和背层都由厚度为1.0mm的玻璃纤维增强复合材料制成。以乙烯基酯树脂为粘接剂，按照面层/抗弹陶瓷单元/背层的铺层方式进行铺层，采用真空辅助成型工艺在-0.1MPa条件下成型。制备的陶瓷复合装甲总厚度为9.0mm,面密度为29kg/m2,与6mm装甲钢复合后，0°法线角，可有效防护4发53式7.62mm穿燃弹，与同等试验条件下，仅能有效防护1发53式7.62mm穿燃弹的、同材质尺寸、抗弹陶瓷单元表面未加工凹槽2的陶瓷复合装甲相比，抗多弹能力提升4倍，且面密度降低12.5%。实施例二与实施例一的区别之处在于：本实施例的抗弹陶瓷单元，采用厚25mm的棱柱形碳化硅陶瓷，其横截面为边长200mm的正六边形。其上、下表面的网格单元1和凹槽2错位排布，如图2所示。完整凹槽2的边长为30mm，宽度为0.4mm，深度为2.5mm。将本实施例的抗弹陶瓷单元制备成陶瓷复合装甲，其中，面层和背层都采用5.0mm厚的碳纤维增强复合材料。以热塑性聚乙烯胶膜为粘结剂，按照面层/聚乙烯胶膜/抗弹陶瓷单元/聚乙烯胶膜/背层的铺层方式进行铺层，在140℃、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述抗弹陶瓷单元为可紧密排列结构，其上下表面都由网格单元（1）和凹槽（2）构成；所述凹槽（2）的最大边长不大于抗弹陶瓷单元最小边长的五分之一，宽度不大于抗弹陶瓷单元最小边长的二十分之一，上下表面深度之和不大于抗弹陶瓷单元厚度的三分之一。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述抗弹陶瓷单元为可紧密排列结构，其上下表面都由网格单元（1）和凹槽（2）构成；所述凹槽（2）的最大边长不大于抗弹陶瓷单元最小边长的五分之一，宽度不大于抗弹陶瓷单元最小边长的二十分之一，上下表面深度之和不大于抗弹陶瓷单元厚度的三分之一。


2.根据权利要求1所述的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述抗弹陶瓷单元横截面最小边长不小于50mm。


3.根据权利要求1所述的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述网格单元（1）全部为完整结构，或完整结构和非完整结构的组合。


4.根据权利要求3所述的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述网格单元（1）的完整结构为可紧密排列的单一形状。


5.根据权利要求4所述的新型抗弹陶瓷单元，其特征在于：所述网格单...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑威，王玲，郭雁，徐兴亚，闫少谦，段婷婷，辛培训，李宁，汪得功，黄玉松，王吉辉，李萍，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37