一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷及其制备方法，所述防弹陶瓷由碳化硼陶瓷层和石英陶瓷层构成，所述碳化硼陶瓷层和石英陶瓷层采用周期性楔形结构结合，所述碳化硼陶瓷层以碳化硼粉末原料，所述石英陶瓷层原料为石英、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌、碳酸钙和碳化硅；所述石英陶瓷层原料中石英比例为50

【技术实现步骤摘要】
一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及防弹隐身
，具体为一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]防弹材料主要分为软质、硬质和半硬质三种。相比于软质和半硬质防弹材料，硬质防弹材料具有子弹冲击后变形小的优点，主要用于防护高速、高能子弹，多数是由特种钢或硬质陶瓷制成。硬质陶瓷综合性能优于特种钢，是防弹材料的主要发展方向，其中碳化硼陶瓷由于具有熔点高，硬度高，密度低，热稳定性好，抗化学侵蚀能力强和中子吸收能力强等诸多优异性能，被广泛用于核防护以及多种军事目标的防弹部件。
[0003]随着现代战争的高科技化，为了避免军事目标被雷达探测技术发现，防弹材料除要具有优异的防弹性能，还应具有一定的雷达隐身性能。雷达隐身是通过降低目标的雷达散射截面来实现的，通常以“外形隐身”和“材料隐身”两种手段为主。外形隐身是通过对目标进行外形设计，削弱电磁波在目标重点威胁方向上的反射强度，以避免目标被雷达发现。材料隐身是利用具有合适电磁参数的吸波材料，将入射电磁波引入材料内部，然后使电磁能转换成热能耗散或使电磁波因干涉而消失的一类材料。由于防弹用碳化硼陶瓷制品烧结温度高且烧成后硬度大，通过外形设计使其具有雷达隐身性能难度很大，而且碳化硼陶瓷制品具有良好的导电性，对入射电磁波会产生强反射，单纯的碳化硼陶瓷制品也无法具有雷达隐身性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷及其制备方法，所述防弹陶瓷由碳化硼陶瓷层和石英陶瓷层构成，所述碳化硼陶瓷层和石英陶瓷层采用周期性楔形结构结合，所述碳化硼陶瓷层以碳化硼粉末原料，所述石英陶瓷层原料为石英、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌、碳酸钙和碳化硅。
[0006]优选的，所述碳化硼陶瓷层位于应用部件的内侧，用于提供部件的防弹功能，所述石英陶瓷层位于应用部件的外侧，用于提供部件的隐身性能。
[0007]优选的，所述石英陶瓷层原料中石英比例为50
‑
70％、钠长石占比2
‑
4％、钾长石占比2
‑
4％、硼砂占比16
‑
24％、滑石粉占比8
‑
12％、氧化锌占比3
‑
5％、碳酸钙占比3
‑
5％，碳化硅质量百分比为5
‑
7％。
[0008]优选的，碳化硼防弹陶瓷的制备方法步骤如下：
[0009]S1：采用具有楔形结构的模具对碳化硼粉料进行模压，得到碳化硼陶瓷坯体，模压压力为120
‑
160MPa，保压时间为5
‑
10s；
[0010]S2：将碳化硼坯体置于高温炉中进行烧结，得到具有楔形结构表面的碳化硼陶瓷
制品；
[0011]S3：将石英、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌、碳酸钙按照50
‑
70:2
‑
4:2
‑
4:16
‑
24:8
‑
12:3
‑
5:3
‑
5的重量比进行配制，然后加入碳化硅，控制碳化硅的重量百分比为5
‑
7％；
[0012]S4：将S3中的原料进行球磨，得到粒径小于3微米的混合干料；
[0013]S5：利用超声波雾化器对混合干料进行湿润，得到混合湿料，控制混合湿料中的水重量比为8
‑
12％；
[0014]S6：将混合湿料填充至碳化硼陶瓷表面的楔形结构中，模压使混合湿料致密并与楔形表面紧密接触，由混合湿料压成的坯体高出楔形结构1
‑
2mm，模压压力为10
‑
20MPa，保压时间为10
‑
20s；
[0015]S7：将S6中的样品置于烘箱中烘干，烘干温度为60
‑
80℃，烘干时间为120
‑
150min；
[0016]S8：将烘干后的样品置于高温炉中进行烧结，得到具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷。
[0017]优选的，基于碳化硼防弹陶瓷的制备方法的S2中：
[0018]烧结气氛为氩气，在室温至1000℃的升温阶段，升温速率为5
‑
6℃/min，在1000℃保温1小时；
[0019]在1000
‑
2175
±
25℃的升温阶段，升温速率为3
‑
4℃/min，在2150
‑
2200℃保温3
‑
5小时，最后随炉冷却至室温。
[0020]优选的，基于碳化硼防弹陶瓷的制备方法的S8中：
[0021]烧结气氛为空气，烧结温度为850
‑
900℃，烧结时间为30
‑
50min，升温速率和降温速率为6
‑
10℃/min。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：碳化硼陶瓷层与石英陶瓷层采用了楔形结合面，可显著提高碳化硼陶瓷层与石英陶瓷层的结合强度，还能有效散射进入石英陶瓷层的电磁波，有助于提高部件的雷达隐身性能。
[0023]在隐身性能优化方面，通过协调楔形结构的结构参数以及石英陶瓷层的厚度和碳化硅含量，可以调节部件的雷达隐身效果。另外，碳化硅在800℃以上开始缓慢氧化，且随温度的升高氧化逐渐加快。采用步骤S3所述组分的混合料，可使步骤S6所述的碳化硼陶瓷表面的石英陶瓷坯体在750
‑
800℃熔融成粘稠且连续的整体，从而阻碍石英陶瓷坯体中的碳化硅与空气接触。然而，当升温至850
‑
900℃时，由于石英陶瓷坯体表面和近表面的碳化硅较易于接触空气，仍然会发生氧化，而位于坯体深部的碳化硅很难接触空气，几乎不发生氧化。这样一来，在步骤S8的烧结过程结束时，就会在石英陶瓷层的近表面形成一个碳化硅含量由外向内逐渐增加的过渡带。由该过渡带形成的阻抗连续渐变非常有助于降低石英陶瓷层对电磁波的反射，从而提高部件的整体隐身效果。
[0024]综上所述，本专利技术所述制备方法具有构件成品率高、力学性能稳定、隐身性能可调性强等显著优点。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的碳化硼防弹陶瓷工艺流程图；
[0026]图2为本专利技术的碳化硼防弹陶瓷结构示意图；
[0027]图3为本专利技术的碳化硼陶瓷宏观图；
[0028]图4为本专利技术的电磁波的反射率测试结果。
具体实施方式
[0029]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷，其特征在于：所述防弹陶瓷由碳化硼陶瓷层和石英陶瓷层构成，所述碳化硼陶瓷层和石英陶瓷层采用周期性楔形结构结合，所述碳化硼陶瓷层以碳化硼粉末原料，所述石英陶瓷层原料为石英、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌、碳酸钙和碳化硅。2.根据权利要求1所述的一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷，其特征在于：所述碳化硼陶瓷层位于应用部件的内侧，用于提供部件的防弹功能，所述石英陶瓷层位于应用部件的外侧，用于提供部件的隐身性能。3.根据权利要求1所述的一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷，其特征在于：所述石英陶瓷层原料中石英比例为50
‑
70％、钠长石占比2
‑
4％、钾长石占比2
‑
4％、硼砂占比16
‑
24％、滑石粉占比8
‑
12％、氧化锌占比3
‑
5％、碳酸钙占比3
‑
5％，碳化硅质量百分比为5
‑
7％。4.根据权利要求1至3所述的一种具有雷达隐身性能的碳化硼防弹陶瓷，还包括碳化硼防弹陶瓷的制备方法，其特征在于：碳化硼防弹陶瓷的制备方法步骤如下：S1：采用具有楔形结构的模具对碳化硼粉料进行模压，得到碳化硼陶瓷坯体，模压压力为120
‑
160MPa，保压时间为5
‑
10s；S2：将碳化硼坯体置于高温炉中进行烧结，得到具有楔形结构表面的碳化硼陶瓷制品；S3：将石英、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌、碳酸钙按照50
‑
70:2
‑
4:2
‑
4:16
‑
24:8
‑
12:3
‑
5:3

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峻廷，李向明，
申请(专利权)人：山东华恩新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：