多孔金属封装陶瓷复合防护板及其制备方法，该复合防护板包括包括至少一层陶瓷芯板，还包括将至少一层陶瓷芯板包裹并和其冶金结合为一体的多孔金属；其制备方法包括：1、制备陶瓷芯板；2、对陶瓷芯板进行表面金属陶瓷化处理；3、在陶瓷芯板外部冶金结合多孔金属；4、加工成预设外形尺寸的复合板；本发明专利技术复合防护板具有质轻及优良的抗冲击性能，其制备方法制造成本低，解决了陶瓷/金属之间胶接、仅轴向或侧向约束等弱结合或约束，能够为陶瓷提供最大程度的结构限制，实现了陶瓷的有效三维约束。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷/金属复合材料
，具体涉及。
技术介绍
关于陶瓷/金属复合防护材料或结构，主要有结构可靠性、重量和成本(主要包括材料和制造两方面的成本)等方面的考虑，一般可应用于坦克、车辆(如装甲车和运钞车)、船舶舰艇和武器直升机等防弹或防爆场合，其制备方法也主要包括胶粘、机械固定和各种热加工工艺(如铸造、热压等)。目前，关于陶瓷/金属复合装甲，主要包括层叠复合(如传统的双层、陶瓷夹芯和多层陶瓷结构)、陶瓷增强金属匀质复合、梯度复合、侧向约束和三维约束等基本类型，其中三维约束类型主要采用焊接结构固定陶瓷板和采用热加工工艺形成金 属封装陶瓷结构。一般地，金属封装陶瓷复合装甲是一类具有有效三维陶瓷约束，良好的陶瓷/金属界面冶金结合特征的新型陶瓷复合装甲，它特别具有优良的抗冲击、抗崩落和抗多次打击能力。目前，金属封装陶瓷复合装甲主要采用组件热压集成法或扩散焊(如美国专利20060137517和国际专利2009045584)、金属组件与陶瓷粉末原位反应烧结法(如国际专利2006083319)、陶瓷块体和金属粉末先经冷等静压成型后真空烧结或热等静压法(如美国专利 4987033 和 Holmquist TJ, Modeling prestressed ceramicand its effect on ballistic performance. International Journal of ImpactEngineering, 2005，31 (2) : 113-127)、金属热喷涂沉积法(如美国专利20060105183)和金属铸造(或熔覆)法(如国际专利2003078158-A1、美国专利20060141237-A1和文献BaoYff, et al. Prestressedceramics and improvement of impact resistance. MaterialsLetters，2002，57 (2) :518 - 524)。此外，尽管文献(王曙光，金属封装陶瓷复合装甲抗弹性能研究.弹道学报，2009, 21 (4) :68 - 71)中也涉及到采用上述组件集成类型的方法形成的金属封装陶瓷复合装甲，但未涉及具体制备方法。值得指出的是，上述所有的专利和文献中均未采用多孔金属作为封装金属，也未对陶瓷板进行任何表面处理，且要么只有单层陶瓷板，要么未对多层陶瓷板从软到硬排布。另外，中国专利(ZL200710018553. X“一种金属/陶瓷复合材料的装甲及其制备方法”)针对氧化铝陶瓷在预先对其进行孔道设计和Mo-Mn烧结金属化处理的基础上，采用铝合金铸造方法制备了互穿型陶瓷/金属复合材料的装甲，但由于其附设陶瓷的侧向约束，所以它不属于金属封装陶瓷复合材料或结构。而中国专利(ZL200910092483 “由金属陶瓷熔覆层-金属组成的复合装甲板的制备方法”)的实质是陶瓷封装金属复合装甲板。中国专利(ZL200510086629. 3 “一种钢蜂窝陶瓷夹芯复合防弹装甲板及其制备方法”)提供了一种钢蜂窝陶瓷夹芯复合防弹装甲板及其制备方法，其金属面板和金属背板与钢蜂窝陶瓷夹芯中间层通过胶粘而成，而侧面金属与上下金属板通过钎焊连接而成。中国技术(ZL201120157507. X “一种抗弹性能优异的陶瓷装甲结构”)提供了一种由铝合金蜂窝芯板结构体和双层陶瓷板构成的陶瓷装甲结构，其表层为迎弹陶瓷板(即不是金属封装结构)，且两陶瓷板之间没有间隙，且通常胶粘而成。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供，该复合防护板具有质轻及优良的抗冲击性能，其制备方法制造成本低，解决了陶瓷/金属之间胶接、仅轴向或侧向约束等弱结合或约束，能够为陶瓷提供最大程度的结构限制，实现了陶瓷的有效三维约束。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是多孔金属封装陶瓷复合防护板，包括至少一层陶瓷芯板1，还包括将至少一层陶瓷芯板I包裹并和其冶金结合为一体的多孔金属3。 当陶瓷芯板I为多层时，从复合防护板的迎弹面到背弹面方向，所述陶瓷芯板I按材料硬度从小到大的顺序排布。所述陶瓷芯板I为实心板或其上分布有多个通孔2的板，当陶瓷芯板I为多层且含有两层及以上带有多个通孔2的陶瓷芯板I时，相邻层的陶瓷芯板I上的多个通孔2相互错位。所述多孔金属3的材料采用Al合金、Mg合金或钢。所述陶瓷芯板I的材料采用A1203、SiC或B4C基陶瓷。 多孔金属封装陶瓷复合防护板的制备方法，包括如下步骤步骤I :制备陶瓷芯板I ;步骤2 :对陶瓷芯板I进行表面金属陶瓷化处理；步骤3 :将陶瓷板悬空垂直固定于型腔内，再采用熔体发泡法或渗流法将金属熔体分别与发泡剂或填料颗粒加入型腔内，然后经过负压抽气处理形成多孔金属3，或采用粉末冶金法，将包含金属与发泡剂的粉末混合成均匀粉末，再用混合粉末将单层或多层陶瓷板包裹置于模具中压力成型，然后加热使金属粉末发泡，并烧结成多孔金属3 ；步骤4 :采用刨、铣等机加工手段对铸件毛坯加工成预设外形尺寸的复合板。步骤2所述的对陶瓷芯板I进行表面金属陶瓷化处理，具体过程为采用TiH2粉末、草酸乙二酯和胶棉溶液比例为IOg 5ml 10ml调制好的TiH2膏剂涂覆在陶瓷芯板I所有外表面，待干燥后置于真空炉内，抽真空至彡KT1Pa,然后以彡IO0C /min升温至1200 -1400°C，保温30 - 90分钟，再以彡IO0C /min冷却至室温。步骤3所述的熔体发泡法，对于多孔铝合金采用熔体发泡法，具体方法为将铝合金放入坩埚内加热至熔化温度，待铝合金完全熔化后加入占铝合金重量百分比3. 5wt. %的增粘剂和占铝合金重量百分比O. 5wt. %的Mg，待熔体达到预设粘度时加入占铝合金重量百分比I. 5wt. %的发泡剂TiH2,并高速搅拌使其弥散均匀，随后将其灌入石墨铸型内，并将石墨铸型放入电阻炉保温数分钟，然后随炉冷却或者空冷，脱模即可。步骤3所述的渗流法，对于多孔镁合金和铝合金采用渗流法，采用渗流法制备多孔镁合金的方法为将镁合金熔化并进行精炼和除气处理，并将MgSO4焙烧去除结晶水和杂质，然后经过筛分得到不同规格的MgSO4填料颗粒，再将选定尺寸的填料颗粒放入型腔中，随后将熔融的镁合金倒入型腔中，锁上型腔顶盖，开真空泵开始抽取型腔内的空气，使镁合金液进入到粒子空隙中去，最后经脱溶处理即可；采用渗流法制备多孔铝合金的方法为将10目过筛好的食盐加热到600°C后不断搅拌，使其受热均匀，并且保温O. 5h让食盐中的水分完全蒸发，然后将铝合金熔化，随后把食盐加入型腔内，并将熔化的铝合金倒进型腔内，锁上型腔顶盖，开真空泵开始抽取金属型的空气，使铝液进入到粒子空隙中去，待铝液凝固后，取出整个铸件用水溶法将粗食盐去除即可。步骤3所述的粉末冶金法，对于多孔钢采用粉末冶金法，具体方法为将按比例选取400目的97. 25wt. %还原钢粉、2. 5wt. %石墨粉和O. 25wt. %发泡剂SrCO3进行配料，然后在用球磨机进行混料、球磨4小时，随后将陶瓷芯板、混合粉末置于模具中进行压制成型，最后将压制好的坯体放入真空炉在1300°C下进行烧结2 3小时。本专利技术和现有技术相比，具有如下优点 I、由于本专利技术采用多本文档来自技高网...
【技术保护点】
多孔金属封装陶瓷复合防护板，包括至少一层陶瓷芯板（1），其特征在于：还包括将至少一层陶瓷芯板（1）包裹并和其冶金结合为一体的多孔金属（3）。
【技术特征摘要】
1.多孔金属封装陶瓷复合防护板，包括至少一层陶瓷芯板(1)，其特征在于还包括将至少一层陶瓷芯板(I)包裹并和其冶金结合为一体的多孔金属(3)。2.根据权利要求I所述的多孔金属封装陶瓷复合防护板，其特征在于当陶瓷芯板(I)为多层时，从复合防护板的迎弹面到背弹面方向，所述陶瓷芯板(I)按材料硬度从小到大的顺序排布。3.根据权利要求I所述的多孔金属封装陶瓷复合防护板，其特征在于所述陶瓷芯板(I)为实心板或其上分布有多个通孔(2)的板，当陶瓷芯板(I)为多层且含有两层及以上带有多个通孔(2)的陶瓷芯板(I)时，相邻层的陶瓷芯板(I)上的多个通孔(2)相互错位。4.根据权利要求2或3所述的多孔金属封装陶瓷复合防护板，其特征在于所述多孔金属(3)的材料米用Al合金、Mg合金或钢。5.根据权利要求2或3所述的多孔金属封装陶瓷复合防护板，其特征在于所述陶瓷芯板(I)的材料采用A1203、SiC或B4C基陶瓷。6.权利要求I至5任一项所述的多孔金属封装陶瓷复合防护板的制备方法，其特征在于包括如下步骤 步骤I:制备陶瓷芯板(I); 步骤2 :对陶瓷芯板(I)进行表面金属陶瓷化处理； 步骤3 :将陶瓷板悬空垂直固定于型腔内，再采用熔体发泡法或渗流法将金属熔体分别与发泡剂或填料颗粒加入型腔内，然后经过负压抽气处理形成多孔金属(3)，或采用粉末冶金法，将包含金属与发泡剂的粉末混合成均匀粉末，再用混合粉末将单层或多层陶瓷板包裹置于模具中压力成型，然后加热使金属粉末发泡，并烧结成多孔金属(3); 步骤4 :采用刨、铣等机加工手段对铸件毛坯加工成预设外形尺寸的复合板。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于步骤2所述的对陶瓷芯板(I)进行表面金属陶瓷化处理，具体过程为采用TiH2粉末、草酸乙二酯和胶棉溶液(比例为IOg 5ml 10ml)调制好的TiH2膏剂涂覆在陶瓷芯板(I)所有外表面，待干燥后置于真空炉内，抽真空至≤KT1Pa,然后以≤10°...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂武，周重见，乔冠军，卢天健，史忠旗，王继平，王红洁，杨建锋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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