一种复合防弹陶瓷材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合防弹陶瓷材料的制备方法，属于陶瓷制备技术领域，包括制备混合粉料，制备浆料，一次成型，加热加压，预脱脂，二次成型，微波处理，烧结；本发明专利技术的制备方法能够在降低复合防弹陶瓷的脆性和密度，增加复合防弹陶瓷的耐射击次数的同时，提高抗高温氧化性，高温强度和低温强度，降低在高温和低温下的脆性。的脆性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合防弹陶瓷材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷制备
，具体涉及一种复合防弹陶瓷材料的制备方法。

技术介绍

[0002]现代战争的胜负，仍然是解决矛和盾的问题，枪、炮、导弹是矛，防弹装甲是盾，在反暴力、反恐怖的斗争中和现代大规模战争中，防弹装甲都可以减小伤亡、提高战斗力，增加胜利因素，因而研究、开发它是十分必要的。
[0003]装甲材料总的发展趋势是强韧化、轻量化、多功能和高效率。陶瓷材料是防弹材料中重要的一支，它具有高的硬度和耐磨性，高的压缩强度和高应力时的优良弹道性能。防弹陶瓷之所以能够防弹，是因为它具备极高的硬度和强度。子弹撞击高强高硬的陶瓷后，发生破碎并引起陶瓷碎裂，整个过程将消耗子弹大部分的能量，并在弹着点处形成一个“倒金字塔”型破坏锥，这也是陶瓷受弹击后典型的被破坏形貌。
[0004]虽然防弹陶瓷有超强的硬度，但是陶瓷脆性大，容易出现碎裂的情况，在撞击陶瓷板的同时，巨大的撞击力会使防弹陶瓷板碎裂产生裂痕，有裂痕的部位是无法再次抵抗袭击的，因此被袭击过的防弹陶瓷板是不可以再次使用的。这就带来了另外一个问题，在比较激烈的战术活动中，在射击次数较多的情况下，防弹陶瓷板很可能在经过几次射击之后就完全丧失了防护功能。
[0005]现有技术中主要是通过纤维增强陶瓷来降低陶瓷的脆性，以增加防弹陶瓷的耐射击次数，但是目前制备的纤维增强陶瓷材料抗高温氧化性差，而且高温强度和低温强度低，在高温和低温下脆性更大，限制了防弹陶瓷的加工和使用；此外，也有使用复合陶瓷来提高防弹陶瓷的抗射击能力，但是不能从根本上解决陶瓷的脆性问题，而且复合陶瓷的密度一般较高，作为防弹陶瓷时使用不方便。
[0006]专利CN110484795B公开了一种碳化硅基复合防弹陶瓷及其制备工艺，该复合防弹陶瓷，按重量份计，由以下原料制成：碳化硅60
‑
75份，碳化硼5
‑
9份，硼化钛3.5
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8份，硅铁合金12
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24份，纳米级硬质碳化钛颗粒5
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10份，碳化钨粉末3
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8份，碳黑粉12
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15份，粘结剂1.2
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3.5份，烧结助剂1
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2份，增强稳定剂12
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18份，金属硅12
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18份；该专利的不足：制备的碳化硅基复合防弹陶瓷的高温强度和低温强度低，高温和低温下脆性大。
[0007]专利CN108387141B公开了一种复合防弹陶瓷板的制备方法，该制备方法为：将氢氧化铝加入在去离子水中，然后加入聚乙烯醇，超声反应20
‑
40min，得到氢氧化铝分散液；将氢氧化铝分散液加入至减压蒸馏釜中减压蒸馏反应1
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3h，得到粘稠液；将粘稠液加入模具中微热蒸发20
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30min，固化得到前驱板；将前驱板放入反应釜中加温加压反应3
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8h，得到第一陶瓷板；将致密陶瓷板放入无水乙醇中，然后加入石墨烯粉料超声反应3
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6h，得到第二陶瓷板；将第二陶瓷板放入反应釜中二次加温加压反应5
‑
7h，得到复合防弹陶瓷板；该专利的不足：制备的复合防弹陶瓷板耐高温氧化性差。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种复合防弹陶瓷材料的制备方法，在降低复合防弹陶瓷的脆性和密度，增加复合防弹陶瓷的耐射击次数的同时，提高抗高温氧化性，高温强度和低温强度，降低在高温和低温下的脆性。
[0009]为解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种复合防弹陶瓷材料的制备方法，包括制备混合粉料，制备浆料，一次成型，加热加压，预脱脂，二次成型，微波处理，烧结。
[0010]所述制备混合粉料，将碳化硼粉体，纳米二氧化硅，氢氧化铝，氧化硼粉体，氮化硼粉体置于处理液中，在20
‑
30℃下搅拌40
‑
50min，控制搅拌速度为400
‑
450rpm，搅拌结束后开始降温，控制降温速度为2
‑
3℃/min，待降温至
‑
20℃到
‑
25℃，在
‑
20℃到
‑
25℃下冷冻处理1
‑
1.5h后自然恢复至室温，得到冷冻处理后的料液，然后对冷冻处理后的料液进行加压处理，控制加压处理的温度为60
‑
70℃，加压处理的压力为100
‑
120MPa，加压处理的时间为30
‑
40min，加压处理结束后得到加压料液；然后对加压料液进行真空喷雾干燥，控制真空喷雾干燥的真空度为0.04
‑
0.05MPa，真空喷雾干燥的温度为70
‑
80℃，真空喷雾干燥结束得到混合粉料。
[0011]所述碳化硼粉体的纯度为99
‑
99.5%，粒径为20
‑
50μm。
[0012]所述纳米二氧化硅的粒径为300
‑
400nm。
[0013]所述氧化硼粉体的粒径为10
‑
20μm。
[0014]所述氮化硼粉体的粒径为50
‑
80μm。
[0015]所述处理液的组成，按重量份计，包括：20
‑
25份酒精，15
‑
20份N,N
‑
二甲基甲酰胺，6
‑
8份马来酸酐，4
‑
6份蔗糖，3
‑
5份硼酸，2
‑
3份过氧化二异丙苯，1
‑
2份聚乙烯胺。
[0016]其中，碳化硼粉体，纳米二氧化硅，氢氧化铝，氧化硼粉体，氮化硼粉体，处理液的质量比为50
‑
55：4
‑
6：2
‑
3：3
‑
5：3
‑
5：180
‑
200。
[0017]所述制备浆料，向混合粉料中加入去离子水，滑石粉，羧甲基纤维素钠，碳酸钙，硫酸镁，硫酸钙混合均匀后，在氮气保护下置于行星高能球磨机中进行高能球磨，控制球料比为20
‑
25:1，球磨机转速300
‑
350rpm，球磨时间为3
‑
4h，然后向行星高能球磨机中加入三异丙醇胺和柠檬酸钠，然后将球磨机的转速调整至250
‑
300rpm后继续进行球磨，球磨0.5
‑
1h，得到浆料。
[0018]其中，混合粉，去离子水，滑石粉，羧甲基纤维素钠，碳酸钙，硫酸镁，硫酸钙，三异丙醇胺，柠檬酸钠的质量比为50
‑
55：120
‑
130：2
‑
5：3
‑
6：2
‑
3：1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合防弹陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括制备混合粉料，制备浆料，一次成型，加热加压，预脱脂，二次成型，微波处理，烧结；所述制备混合粉料，将碳化硼粉体，纳米二氧化硅，氢氧化铝，氧化硼粉体，氮化硼粉体置于处理液中并进行搅拌，搅拌结束后开始降温，控制降温速度为2
‑
3℃/min，待降温至
‑
20℃到
‑
25℃，在
‑
20℃到
‑
25℃下冷冻处理1
‑
1.5h后自然恢复至室温，得到冷冻处理后的料液，然后对冷冻处理后的料液进行加压处理，加压处理结束后得到加压料液；然后对加压料液进行真空喷雾干燥，真空喷雾干燥结束得到混合粉料；所述处理液的组成，按重量份计，包括：20
‑
25份酒精，15
‑
20份N,N
‑
二甲基甲酰胺，6
‑
8份马来酸酐，4
‑
6份蔗糖，3
‑
5份硼酸，2
‑
3份过氧化二异丙苯，1
‑
2份聚乙烯胺；所述加热加压，将一次成型后的初级坯体置于密闭容器内，然后将密闭容器抽真空，抽至真空度0.01
‑
0.02MPa，然后通过通入高温高压的氮气进行加热加压，控制氮气的加热温度为90
‑
100℃，将密闭容器加压至0.2
‑
0.25MPa，保温保压40
‑
50min后得到加热加压后的坯体。2.根据权利要求1所述的复合防弹陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述碳化硼粉体的纯度为99
‑
99.5%，粒径为20
‑
50μm；所述纳米二氧化硅的粒径为300
‑
400nm；所述氧化硼粉体的粒径为10
‑
20μm；所述氮化硼粉体的粒径为50
‑
80μm。3.根据权利要求1所述的复合防弹陶瓷材料的制备方法，其特征在于，碳化硼粉体，纳米二氧化硅，氢氧化铝，氧化硼粉体，氮化硼粉体，处理液的质量比为50
‑
55：4
‑
6：2
‑
3：3
‑
5：3
‑
5：180
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汝江，董世昌，于海培，孙俊艳，
申请(专利权)人：山东金鸿新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：