轻质装甲及其制造方法技术

一种装甲制品，包括可操作地防止弹道射弹穿透的摩擦材料。该装甲制品还可操作地防止多个弹道射弹在装甲表面上的单点撞击穿透装甲。该装甲还可包括一个衬背或外层或者可包括在衬背和外层之间以任意方面结合的中间层。所述衬背和外层可包括摩擦材料或非摩擦材料。所述摩擦材料包含树脂粘合剂、纤维状支撑结构、摩擦改性系统和填充剂材料磨损系统的复合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本专利申请要求申请日为2006年9月29日的第60/848,498号美国临时 申请的优先权，该临时申请的全部内容作为本申请的部分内容，通过引用结 合在本文中。专利
本专利技术大体上涉及装甲，特别是，涉及作为装甲使用的摩擦材料。技术背景弹道装甲以各种形式应用于许多领域，包括结构和非结构应用领域，以 保护各种元件，防止其受各种弹道射弹的撞击而损坏。这些应用领域包括建 筑物和其他结构，各种军用和非军用交通工具、个人或其他应用。例如，历 史上，军用和非军用的结构及交通工具是通过重质金属装甲，例如由铁或高 合金钢制成的重质金属装甲，进行保护。随着穿甲射弹越来越有效和完善的 发展，这些传统材料制成的装甲必须更抗穿透。这通常是通过将装甲加工得 更厚更抗冲击和穿透来实现的，也就具有将装甲加工得更厚的缺点。现有装 甲类型的各种例子可在各种军用标准中找到，例如以冷轧铁和钢、锻造和其 他各种类型的不同厚度的装甲。相应更为完善的穿甲弹道射弹的发展以及对可用于需要减小重量的各种 应用领域例如各种类型飞行器的装甲的需求，各种更坚固更轻的装甲材料得 到发展和应用。例如，Ti-6A1-4V (从名称上看重量百分比为6的铝，重量 百分比为4的钒，余量的钛)结合了良好的抗穿透性和较铁基装甲更低的密 度，因此，已广泛用作装甲材料。该合金，相对轻便，通过将能量分布于其 质量上来吸收射弹的能量，从而减弱射弹尖峰，防止穿透。例如，美国军用 标准MIL-DTL-46077F NOT 1规定了钛合金装甲的军用要求。己建议对钛基 装甲的合成物及冶金学性能和形态进行各种改良和修正。近期，传统装甲和轻质装甲，包括钛基装甲，可被先进的穿甲弹穿透，4该穿甲弹被设计为将能量集中在非常小的区域因此其可软化装甲材料。相应 地，开发出高温陶瓷基装甲。陶瓷用于制造装甲是因为其典型地具有高熔点 和良好的高温强度和韧度，而且也是相对轻质但非常坚固的材料。例如，美国军用标准MIL-DTL-46077FNOT 1规定了对于氧化铝板装甲的要求。然而， 陶瓷装甲的局限性之一是其通过裂化消耗了一部分射弹的能量。因此，陶瓷 装甲缺乏重复打击能力，也就是，如果多次击中同一位置，那么陶瓷装甲无 法抗穿透，如果被多个弹头击中，陶瓷装甲会碎裂。已经做了很多尝试来解 决这一问题，其中之一是采用金属-陶瓷层状或合成装甲，具有一金属层或基 质，例如围绕陶瓷基内核的Ti-6Al-4V层。但是，虽然这些材料能够具有一 些改良性属性和特性，陶瓷部分最终会在多个射弹的冲击下裂开，从而大大 减弱或消除装甲的效力。而且，陶瓷和金属-陶瓷装甲的成本通常明显高于那 些其他类型的装甲。已知的另一类代表性的装甲是反应装甲。在此，该装甲包括烧蚀或爆炸 材料，该烧蚀或爆炸材料是在被弹道射弹击中时通过烧蚀甚至爆炸起作用的， 典型地改变射弹的飞行及其冲击区域，从而为与其有关的项目提供保护。在 爆炸反应装甲中，反应装甲在爆炸的向外的力抵消了射弹的进入力，从而达 到装甲抗穿透的效果。反应装甲设计还可包括活动件，例如，该活动件可吸 收射弹能量、减弱射弹效力、改变射弹弹道和/或毁坏射弹。然而，反应装甲， 与陶瓷装甲类似，有些不足无法提供为同一位置中的多次撞击提供良好的 保护性能。 一旦反应装甲被激活，击中装甲同一位置的第二个弹头更有可能 穿透该装甲或以其他方式损害要保护的项目。也曾建议将各种聚合物和聚合物复合材料用作弹道装甲，例如美国专利 第7,037,865号所记述的复合材料，该材料采用例如树脂为基质材料，其充满 各种密集的填充小颗粒，如空心微球体，也可包括纤维，来部分替换这些颗 粒或者基质，或者，基质/颗粒复合物的侧面材料。多种类型的织物，包括机织物和无纺布，以及那些以各种组合层叠的或 填充各种树脂和其他材料或这两种形式结合的织物，均用作个人保护应用领 域中的弹道装甲、或者防弹衣，包括各种形式的衣服和头部保护物品。这些 防弹装置由聚合体纤维例如各种芳香尼龙、超高分子量聚乙烯、聚苯并噁唑 及其他纤维制成。这种软质装甲衣服以及其他物品设计有空间供硬质 装甲板插入其屮，从向增强其对弹道射弹的阻力和防护性能。由于软质装甲常用于个人保护，因此装甲的重量显得非常重要，而且希望在将重量最小 化的同时最大化弹道阻力和防护性能。因硬质装甲插入件是构成这种软质装甲重量的重要部分，故非常需要确定作为该插入件使用的硬质装甲，与传统 类型的装甲相比，其具有较小的密度因此具有较小重量，却能够提供相同或 提高的弹道阻力和防护性能。NIJ标准0101.4下，美国司法研究院根据防弹衣针对各种小口径射弹的抗穿透能力将防弹衣分为四小类(I-FV)。针对软质防弹衣和硬质防弹衣插入件，已制定了各种美国军用标准，来详细 说明对这些材料的操作和性能要求。尽管已经有上述许多形式的装甲，仍需要用于各种装甲应用领域的新的 轻质装甲材料，特别是那些具有多重弹能力(抗多次撞击)、与现有各种装甲 相比具有相同或增强的弹道射弹阻力和防护性能，但密度以及最终重量较小 的装甲材料。
技术实现思路
一方面，本专利技术包括装甲制品，包括可操作地防止弹道射弹穿透的摩 擦材料。该摩擦材料提供抗重复打击能力，并可操作地防止多个弹道射弹在 装甲表面上的单点撞击穿透装甲。另一方面，本专利技术的装甲还可包括一个衬背和/或外层。所述衬背可由摩 擦材料制成，所述摩擦材料形成多层堆叠或层压结构，或者可由非摩擦材料 例如金属制成。本专利技术的又一方面，本专利技术的装甲通过连接装置连接于所述衬背上。该 连接装置可包括连接机构，例如各种类型的接合件，或者连接材料，例如各 种树脂材料、胶、粘合剂及类似材料。本专利技术的又一方面，所述摩擦材料包含树脂粘合剂、纤维状支撑结构、 摩擦改性系统和填充剂材料磨损系统的复合物。本专利技术的又一方面，所述树脂粘合剂包含高度交联聚合物。该高度交联 聚合物可包括热固性聚合物、热塑性聚合物、共聚物或它们的其他化学和物 理组合。本专利技术的又一方面，所述树脂粘合剂包含选自由酚、环氧、浓縮多核芳 香烃、氰酸酯、三聚氰胺、三聚氰胺-甲醛、尿素-甲醛、间苯二酚-甲醛、聚 氨酯、醇酸树脂、硅树脂、聚酯、丙烯酸、呋喃和聚酰亚胺树脂构成的组中 的至少一种树脂。本专利技术的又一方面，所述纤维状支撑结构包含从由金属、玻璃、矿石、 碳、聚合物和陶瓷纤维构成的组中选取的至少一种纤维。本专利技术的又一方面，所述摩擦改性系统包含从由石墨、金属硫化物、腰果壳(cashew shells)、橡胶、金属、金属氧化物、金属碳化物和金属硅酸盐 构成的组中选取的至少一种摩擦改性剂。本专利技术的又一方面，所述磨损系统包含从由硫酸钡、碳酸钙、硅酸镁、 碳酸镁、云母、碱金属钛酸盐、蛭石、三氧化钼、腰果粉(cashewdust)、橡 胶粉和粘土构成的组中选取的至少一种填充剂。本专利技术的又一方面，本专利技术的装甲由包括下列步骤的方法制成混合形 成预聚物混合物，成形所述预聚物混合物以形成装甲制品；以及聚合所述预聚物混合物以聚合所述装甲制品。本专利技术的又一方面，所述方法可在成形所述预聚物混合物以形成装甲制 品之前，进一步包括引入衬背或需装甲的物品的步骤，以便所述装甲成形在 所述需装甲的物品上。本专利技术的又一方面，所述方法可进一步包括将所述聚合的装甲制品连 接于需装甲的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装甲制品，包括有效防止弹道射弹穿透的摩擦材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-9-29 60/848,498;US 2007-9-27 11/862,441来确定。权利要求1、一种装甲制品，包括有效防止弹道射弹穿透的摩擦材料。2、 根据权利要求l所述的装甲制品，其特征在于，进一步包括至少一个衬背或外层。3、 根据权利要求2所述的装甲制品，其特征在于，所述至少一个衬背和 外层包含摩擦材料。4、 根据权利要求2所述的装甲制品，其特征在于，所述至少一个衬背和 外层包含非摩擦材料。5、 根据权利要求4所述的制品，其特征在于，所述衬背包含金属。6、 根据权利要求4所述的装甲，其特征在于，所述衬背包含非金属。7、 根据权利要求l所述的装甲制品，其特征在于，进一步包括将所述摩 擦材料和所述衬背彼此相连接的装置。8、 根据权利要求7所述的装甲制品，其特征在于，所述连接装置包括连 接机构和连接材料至少之一。9、 根据权利要求l所述的装甲制品，其特征在于，所述摩擦材料物品包 含树脂粘合剂、纤维状支撑结构、摩擦改性系统和磨损系统的复合物。10、 根据权利要求9所述的装甲制品，其特征在于，所述树脂粘合剂包 含交联聚合物。11、 根据权利要求10所述的装甲制品，其特征在于，所述交联聚合物是 至少一种热固性聚合物。12、 根据权利要求10所述的装甲制品，其特征在于，所述交联聚合物是 至少一种热塑性聚合物。13、 根据权利要求9所述的装甲制品，其特征在于，所述树脂粘合剂包 含选自由酚、环氧、浓縮多核芳香烃、氰酸酯、三聚氰胺、三...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦R赫梅尔，戴维J克拉夫特，特里L雪莉，威廉斯F布朗，雷K奥恩道夫，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]