一种非晶军用装甲防护材料制造技术

本发明专利技术公开了一种非晶军用装甲防护材料，其原料包含纯度大于99.9％的Zr 45

【技术实现步骤摘要】
一种非晶军用装甲防护材料


[0001]本专利技术涉及非晶材料
，具体为一种非晶军用装甲防护材料。

技术介绍

[0002]非晶合金是又称金属玻璃，属于非晶态材料，不同于传统晶态合金，其中没有位错、晶界、层错以及介观尺度以上的成分偏析(复相非晶除外)，具有优异的力学、物理和化学性能，是目前材料科学极为活跃的研究领域之一。
[0003]如中国专利号申请CN108372211A的一种非晶增强轻质合金复合防护材料的制备方法，包括将轻质金属和非晶合金机械切割成可以相互咬合的具有凹凸几何形状的部件，并将切割后的轻质金属和非晶合金咬合装配，形成毛坯件；在非晶合金的过冷液相区以低应变速率对毛坯件进行多向等温锻造或挤压。
[0004]现有技术中，由于非晶合金中没有传统晶体材料中的晶界和位错，内部原子无序排列，非晶合金表现出长程平移的不对称性，当剪切带在非晶合金中形成后会不受阻碍地迅速扩展，使得材料沿剪切带发生灾难性破坏，导致非晶合金具有较差的室温塑性，极大影响非晶材料成品率，传统的常用引入第二相形成复合结构、表面涂层等方法来提高非晶合金的室温塑性，但通过引入第二相时会由于表面氧化层的形成，第二相与基体的相交界面结合不牢固，降低了非晶材料的力学性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种非晶军用装甲防护材料，以解决上述
技术介绍
提出的由于非晶合金中没有传统晶体材料中的晶界和位错，内部原子无序排列，非晶合金表现出长程平移的不对称性，当剪切带在非晶合金中形成后会不受阻碍地迅速扩展，使得材料沿剪切带发生灾难性破坏，导致非晶合金具有较差的室温塑性，极大影响非晶材料成品率，传统的常用引入第二相形成复合结构、表面涂层等方法来提高非晶合金的室温塑性，但通过引入第二相时会由于表面氧化层的形成，第二相与基体的相交界面结合不牢固，降低了非晶材料力学性能的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种非晶军用装甲防护材料，其原料包含纯度大于99.9％的Zr45
‑
97重量份、Al15
‑
24重量份、Ni5
‑
10重量份、Cu30
‑
67重量份、Mn4
‑
7重量份、Si15
‑
25重量份、C7
‑
12重量份、Al
‑
Cr合金15
‑
20重量份、增强相17
‑
25重量份、包覆剂12
‑
25重量份、稀土元素3
‑
5重量份。
[0007]优选的，所述包覆剂包括纯度99.0％的Fe2O36
‑
15重量份、CaO6
‑
19重量份、SiO22
‑
5重量份。
[0008]优选的，所述稀土元素包括Ce1.5
‑
2.5重量份、Dy1.5
‑
2.5重量份。
[0009]优选的，所述增强相包括Al2O3颗粒10
‑
15重量份、Si3N4颗粒7
‑
15重量份。
[0010]优选的，还包括以下制作步骤：
[0011]S1、制备块状基料；
[0012]S2、制备三元包覆剂；
[0013]S3、制备母合金锭；
[0014]S4、制备纤维增强纳米非晶合金：将所述母合金锭放入真空甩带机，采用单辊快淬法制备非晶合金条带，快淬速率为38m/s，条带厚度约为30μm、宽度约为1cm，非晶薄带样品放置在预置有碳纤维束的石英管中，真空管式炉内在823～923K范围内进行等温热处理，制备相应的纤维增强纳米非晶合金；
[0015]S5、采用射频磁控共溅射法于所述纤维增强纳米非晶合金表面沉积制涂层后，表面进行抛光、清洗和干燥处理；
[0016]S6、通过纳秒脉冲光纤激光器的模型软件3DCAD设计规则排布的乳突、点阵和凹槽织构后，在无水乙醇中进行超声处理以清除表面污渍。
[0017]优选的，在步骤S1中，所述制备基料颗粒的步骤如下：
[0018]S101、采用高纯Zr、Al、Ni和Cu为原料，在氩气保护下使用非自耗真空电弧熔炼炉制备Zr
55
Al
10
Ni5Cu
30
合金铸锭，开启磁搅拌功能投入三元包覆剂，熔炼时间为2
‑
4min，熔炼电流为180A；
[0019]S102、翻转所述Zr
55
Al
10
Ni5Cu
30
合金铸锭，在180A电流下熔炼1
‑
2min；
[0020]S103、重复所述步骤S102，2
‑
4次；
[0021]S104、电流加大至300A熔炼10
‑
30s后获得合金铸液；
[0022]S105、通过吸铸阀将合金铸液吸入铜制模具中，待冷却后取出合金棒材；
[0023]S106、将所述合金棒材使用线切割为长3mm的块状基料。
[0024]优选的，在步骤S2中，所述制备三元包覆剂的步骤如下：
[0025]S201、将纯度99.0％的Fe2O3、CaO和SiO2在无水乙醇中进行超声处理后干燥；
[0026]S202、混合均匀后，采用油纸包覆并放置于液压机中压成1.0
‑
2.0mm厚度的片状CaO
‑
Fe2O3‑
SiO2三元包覆剂。
[0027]优选的，在步骤S3中，所述制备母合金锭的步骤如下：
[0028]S301、将步骤S106中制备的所述块状基料，采用磁悬浮感应炉在300A电流下熔炼0.5
‑
1.0min；
[0029]S302、投入与所述块状基料重量比为100:1的纯度99.9％的Ce、Dy元素后投入Mn、Si和C，进行磁力搅拌；采用负压铜模吸铸法，获得55Zr
‑
10Al
‑
15Mn
‑
5Ni
‑
30Cu
‑
5Si
‑
14Cr
‑
0.2C母合金锭。
[0030]优选的，在步骤S5中，所述纤维增强纳米非晶合金表面沉积制涂层的步骤如下：
[0031]S501、对所述纤维增强纳米非晶合金进行镜面抛光后，用丙酮和乙醇进行超声波清洗；
[0032]S502、采用射频磁控共溅射法在所述纤维增强纳米非晶合金上沉积AlNbTiZr中熵合金涂层。
[0033]优选的，在步骤S6中，设计的所述乳突、点阵、凹槽织构的直径均为100μm，各结构中心间距分别设置为150
‑
300μm。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0035]本专利技术在制造过程中加入碳纤维束增强非晶基复合材料，碳纤维均匀地分布在基体中，会发生屈服本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非晶军用装甲防护材料，其特征在于，其原料包含纯度大于99.9％的Zr45
‑
97重量份、Al 15
‑
24重量份、Ni5
‑
10重量份、Cu30
‑
67重量份、Mn4
‑
7重量份、Si15
‑
25重量份、C7
‑
12重量份、Al
‑
Cr合金15
‑
20重量份、增强相17
‑
25重量份、包覆剂12
‑
25重量份、稀土元素3
‑
5重量份。2.根据权利要求1所述的一种非晶军用装甲防护材料，其特征在于：所述包覆剂包括纯度99.0％的Fe2O36
‑
15重量份、CaO6
‑
19重量份、SiO22
‑
5重量份。3.根据权利要求1所述的一种非晶军用装甲防护材料，其特征在于：所述稀土元素包括Ce 1.5
‑
2.5重量份、Dy 1.5
‑
2.5重量份。4.根据权利要求1所述的一种非晶军用装甲防护材料，其特征在于：所述增强相包括Al2O3颗粒10
‑
15重量份、Si3N4颗粒7
‑
15重量份。5.根据权利要求1所述的一种非晶军用装甲防护材料，其特征在于，还包括以下制作步骤：S1、制备块状基料；S2、制备三元包覆剂；S3、制备母合金锭；S4、制备纤维增强纳米非晶合金：将所述母合金锭放入真空甩带机，采用单辊快淬法制备非晶合金条带，快淬速率为38m/s，条带厚度约为30μm、宽度约为1cm，非晶薄带样品放置在预置有碳纤维束的石英管中，真空管式炉内在823～923K范围内进行等温热处理，制备相应的纤维增强纳米非晶合金；S5、采用射频磁控共溅射法于所述纤维增强纳米非晶合金表面沉积制涂层后，表面进行抛光、清洗和干燥处理；S6、通过纳秒脉冲光纤激光器的模型软件3DCAD设计规则排布的乳突、点阵和凹槽织构后，在无水乙醇中进行超声处理以清除表面污渍。6.根据权利要求5所述的一种非晶军用装甲防护材料，其特征在于，在步骤S1中，所述制备基料颗粒的步骤如下：S101、采用高纯Zr、Al、Ni和Cu为原料，在氩气保护下使用非自耗真空电弧熔炼炉制备Zr
55
Al
10
Ni...

【专利技术属性】
技术研发人员：单琳，许可，聂琳，
申请(专利权)人：江苏恩夏科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：