【技术实现步骤摘要】
一种梯级周期序构的一体化防弹复合装甲及其制备方法
[0001]本专利技术属于抗冲击防护材料
，具体涉及一种梯级周期序构的一体化防弹复合装甲及其制备方法。
技术介绍
[0002]目前，防护装甲材料要面对的最重要问题就是提高轻量化水平，在轻量化的基础下将能量完全耗散，降低防护材料有效防护面密度。在二十世纪七十年代，采用氧化铝陶瓷的复合防护材料，有效防护面密度为125kg/m2，后来采用碳化硅陶瓷，防护面密度下降到110kg/m2左右，近年，采用碳化硼陶瓷的复合防护材料，有效防护面密度降低到了98kg/m2。30年来重量减轻了20％，但是所用陶瓷的性能已越来越接近已知陶瓷的极限。在国内，针对12.7mmAPI弹，1000m射距的防护质量(重量)，十年来仅仅下降了5％。根据美国陆军4S装甲作战系统发展规划的公开资料，对防护材料的轻量化需求依然迫切，要求针对12.7mm穿甲弹，有效防护重量在2030年前减小一半以上，达到约45kg/m2，美国智库认为这是一个极大的技术挑战。显然，传统的防护技术很难满足未来装备的发展需求。进一步的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种梯级周期序构的一体化防弹复合装甲，其特征在于，梯级周期序构的一体化防弹复合装甲由N层材料烧结为一体结构，其中N≥2，N层材料沿厚度方向自上而下由抗冲击陶瓷基元和金属基元有序叠层结合形成一个或者几个周期的一体化序构复合装甲。2.如权利要求1所述的梯级周期序构的一体化防弹复合装甲，其特征在于，硬质陶瓷基元和韧性金属基元的层数、厚度可根据针对冲击侵彻能量大小和应力波的传播特性以及相应的防护机理进行调整，设计出最佳的梯级周期序构结构，实现对冲击侵彻能量的完全耗散，厚度范围为6mm～30mm。3.如权利要求1所述的梯级周期序构的一体化防弹复合装甲，其特征在于，梯级周期序构是由抗冲击陶瓷基元和金属基元通过特定序构模式组合而成；根据材料力学理论和冲击毁伤理论分析，确定最佳的序构组合模型；通过科学组合，使得梯级序构单元的性能呈现梯级变化。4.如权利要求3所述的梯级周期序构的一体化防弹复合装甲，其特征在于，抗冲击陶瓷基元采用采用Al2O3、SiC、Si3N4、TiB2、TiB或B4C中的任意一种或含这些陶瓷的复合陶瓷或几种材料制成，陶瓷基元可以通过不同种成型方式与烧结方式制备。5.如权利要求3所述的梯级周期序构的一体化防弹复合装甲，其特征在于，金属基元采用Ti、Al、Mg、Ni、Fe、Co、Cr、Cu、Zn、Mn、Zr、Ta、Sn、Y、Mo、V、Nb、W、Ir单质或含这些元素的各类合金中的任意一种或几种材料制成，金属基元可以通过不同种熔铸、成型与烧结方式制备。6.一种实施如权利要求1～5任意一项所述的梯级周期序构的一体化防弹复合装甲的梯级周期序构的一体化防弹复合装甲的制备方法，其特征在于，梯级周期序构的一体化防弹复合装甲的制备方法包括以下步骤：步骤一，混料：将原料分别倒入混料罐，加入混料介质，利用球磨机混料，混合后的料浆通过旋转蒸发仪干燥过筛后得到陶瓷基元原料粉末和金属基元原料粉末；步骤二，装料与成型：按照不同种材料体系成型需要，选择不同成型方式成型，按照设计好的叠层周期序构模式，沿厚度方向依次序构将成型后的原料放置在石墨模具中，陶瓷基元原料粉末和金属基元原料粉末交替铺陈于石墨模具中并通过石墨压头压实；在石墨模具中形成相应叠层构型的待烧结粉体坯料，粉末坯料与石墨模具之间以石墨纸隔开；步骤三，烧结：将装好坯料的石墨模具在合适的烧结工艺条件下进行放电等离子体烧结或热压烧结或者无压烧结，待炉体冷却，取出模具中烧结的成品，得到梯级周期序构的一体化防弹复合装甲。7.如权利要求6所述的梯级周期序构的一体化防弹复合装甲的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：S101，混料：选取合适的陶瓷基元和金属基元材料体系，计算该体系所需要的不同种粉末配比，将陶瓷基元原料粉末和金属基元原料粉末按照合适的配比先经过电子天平称量后，用100
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100mm称量纸盛装，分别倒入不同的相同规格1L混料罐中，再将称好的玛瑙球倒入混料罐中，倒入无水乙醇至混料罐容量2/3处，盖好混料罐盖子，用保鲜膜裹在混料罐表面防止混料过程中料浆洒出；利用滚筒球磨机混料，在混合后的料浆通过旋转蒸发仪干燥过筛后得到陶瓷基元原料粉末和金属基元原料粉末；放置在滚...
【专利技术属性】
技术研发人员：季伟，孙海洋，傅正义，王为民，张金咏，张帆，王皓，王玉成，张清杰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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