以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及防弹装甲用复合材料领域，具体为一种以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料及其制备方法。该复合材料由体积分数为5％～80％的碳化硅晶须和氧化铝组成，微观上碳化硅晶须在氧化铝基体中沿一组平行的平面择优排列。该复合材料的制备方法：对含有碳化硅晶须和氧化铝粉体的水基浆料进行冷冻铸造和真空冷冻干燥处理，得到具有定向片层结构的多孔坯体，依次对坯体进行压力成型、去有机质和烧结致密化处理，得到以碳化硅晶须增韧的氧化铝复合陶瓷材料。本发明专利技术复合陶瓷材料的断裂韧性、冲击韧性和抗多次冲击性能相比于单一的碳化硅和氧化铝陶瓷均有显著提升，有望应用于防弹装甲领域，有效提升防弹装甲的防护能力和耐用性。

【技术实现步骤摘要】
以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料及其制备方法
本专利技术涉及防弹装甲用复合材料领域，尤其涉及一种以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
随着世界军事科技的飞速发展，防弹装甲越来越受到各国的重视。防弹装甲材料的研发和生产能力是国家军事实力的体现，也是维护国民安全的重要保证。高强度、高硬度、高韧性、低密度是优质防弹装甲材料应具有的重要特性，而陶瓷材料因具有高强度、高硬度、低密度和良好的吸能、耐磨损等优异特性，广泛应用于防弹装甲领域。目前，防弹装甲陶瓷材料主要有氧化铝、碳化硅、碳化硼等。其中，氧化铝陶瓷的硬度偏低(～1600HV)、密度偏大(3.5～3.9g/cm3)，抗弹性能较差，但烧结性能好、生产加工成本低且原料丰富；碳化硼陶瓷硬度高(～3000HV)、密度小(～2.5g/cm3)，抗弹性能好，但不易烧结且成本较高；碳化硅陶瓷的硬度(～2700HV)、密度(～3.2g/cm3)、防弹性能和成本均介于上述两者之间。目前氧化铝陶瓷及其复合材料仍是目前使用最广泛的防弹装甲陶瓷材料。然而，单一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料，其特征在于，所述的复合陶瓷材料由碳化硅晶须和氧化铝组成，以体积百分数计，碳化硅晶须含量为5％～80％，其余为氧化铝；微观上复合陶瓷材料具有定向结构，表现为碳化硅晶须在氧化铝基体中沿一组平行的平面择优排列。/n

【技术特征摘要】
1.一种以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料，其特征在于，所述的复合陶瓷材料由碳化硅晶须和氧化铝组成，以体积百分数计，碳化硅晶须含量为5％～80％，其余为氧化铝；微观上复合陶瓷材料具有定向结构，表现为碳化硅晶须在氧化铝基体中沿一组平行的平面择优排列。


2.根据权利要求1所述的以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料，其特征在于，所述的复合材料的密度为3.1～3.6g/cm3，抗弯强度不低于420MPa，维氏硬度不低于15GPa，断裂韧性不低于4.5MPa·m1/2，冲击韧性不低于9kJ·m-2。


3.一种权利要求1和2之一所述的以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)配制含有碳化硅晶须、氧化铝粉体、烧结助剂和添加剂的水基浆料，对浆料进行均匀分散处理；
2)利用冷冻铸造工艺使浆料定向凝固，再对凝固的浆料进行真空冷冻干燥处理，得到具有定向片层结构的多孔坯体；
3)沿垂直于片层的方向对坯体进行压力成型，再利用去有机质和烧结致密化工艺得到以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料。


4.根据权利要求3所述的以碳化硅晶须增韧的防弹装甲用氧化铝复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的碳化硅晶须的直径为0.1～10μm，长度为5～200μm，氧化铝粉体的粒径为10nm～5μm；所述的烧结助剂为氧化钇、氧化锆、氧化镁、氧化硅、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘增乾，焦大，张逸宁，张哲峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21