一种低成本金属混凝土复合结构装甲板及其制备方法技术

一种低成本金属混凝土复合结构装甲板及其制备方法，包括复合结构装甲板两端的金属面板，金属面板间角度为θ的金属波纹板，金属面板和金属波纹板构成空心三明治金属骨架，空心三明治金属骨架内三棱柱状空心结构中置有与其形状相适配的三棱柱状混凝土，在空心三明治金属骨架和三棱柱状混凝土之间的间隙中填充有树脂材料；其制备方法为：1、制备空心三明治金属骨架；2、制备三棱柱状混凝土；3、在空心三明治金属骨架内插入与其相适配的三棱柱状混凝土；4、在空心三明治金属骨架与三棱柱状混凝土间的间隙中注射液态树脂材料并固化；本发明专利技术装甲板重量轻、成本低、抗弹性能优异且成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合结构装甲
，具体涉及ー种低成本金属混凝土复合结构装甲板及其制备方法。
技术介绍
均质金属装甲是使用最早、抗弹性能良好的ー种装甲材料，但由于其密度高(钢的密度 8. Og/cm3)，质量大，严重影响了车辆的机动性和运行能力。现有轻型装甲车辆的装甲中，陶瓷金属复合装甲的抗弹性能最好，研究的也最多，其中主要结构类型有陶瓷/背板 复合装甲、复合整体装甲及金属封装陶瓷复合装甲。陶瓷/背板复合装甲结构简単，但该结构不具备抗重复打击能力。在弾丸一次冲击作用下，背板与陶瓷板间的粘结层失效，且陶瓷为脆性材料，破碎陶瓷飞溅，装甲板受损面积大，无法抵御二次打击。复合整体装甲与金属封装陶瓷复合装甲抗弹效率较高，具有抗重复打击能力。但陶瓷密度较高，一般大于3. Og/cm3，增加了车辆等的负荷；同时陶瓷一般需要经过高温烧结而成，制备成本较高。混凝土是ー种密度低( 2. 4g/cm3)、原料价格便宜、制备简单且成本低的广受欢迎的ー种材料。随着技术的不断更新，目前可以制备出抗压强度大于IOOMPa的高強度混凝土，其中高强活性粉末混凝土是典型代表。目前研制的活性粉末混凝土抗压强度可以达到200MPa，甚至800MPa。与此同吋，向活性粉末混凝土中掺入钢纤维、有机纤维等可以大幅度提高其断裂韧性。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术目的在于提供，本专利技术复合结构装甲板具有重量轻、成本低、抗弹性能优异的特点，且其制备方法简单，成本低廉。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现一种低成本金属混凝土复合结构装甲板，包括复合结构装甲板两端的金属面板1，金属面板I间角度为9的金属波纹板2,金属面板I和金属波纹板2构成空心三明治金属骨架，空心三明治金属骨架内三棱柱状空心结构中置有与其形状相适配的三棱柱状混凝土3，在空心三明治金属骨架和三棱柱状混凝土 3之间的间隙中填充有树脂材料4。所述金属面板I为普通钢板、铝板或钛板,其厚度大于0. 5mm。所述金属波纹板2为普通钢板、铝板或钛板，其厚度大于0. 5_。所述金属波纹板2角度0为10。-90°。所述树脂材料4为环氧类树脂、聚酰胺或氨基树脂。上述所述的低成本金属混凝土复合结构装甲板的制备方法，包括如下步骤I)空心三明治金属骨架的制备采用平整机对金属板材进行平整，再采用液压机模压或者冷弯机折弯获得角度为e的金属波纹板2，对金属波纹板2和金属面板I进行清洗除锈除油，然后烘干；采用钎焊或激光焊将金属面板I分别与金属波纹板2逐层焊接在一起，构成空心三明治金属骨架；2)三棱柱状混凝土 3的制备首先加工与金属骨架内空心结构相同的三棱柱模具，然后以水、高标号水泥、硅灰、石英砂、高效减水剂及钢纤维或铁粉为原料混合并机械搅拌3-15min，得到混合料，将混合料倒入三棱柱模具内，振实、压カ成型，静置，拆模，养护，最终获得三棱柱状混凝土 3 ；3)在空心三明治金属骨架内三棱柱状空心结构内插入与其相适配的三棱柱状混凝土 3，控制空心三明治金属骨架和三棱柱状混凝土 3间的间隙为0. 5-lmm ；4)在空心三明治金属骨架与三棱柱状混凝土 3之间的间隙中通过树脂注射机注射液态树脂材料，然后对填充了液态树脂材料的金属混凝土复合结构装甲板进行固化，固化成型后即得到低成本金属混凝土复合结构装甲板。步骤2所述的混合料中，硅灰占水泥与硅灰总质量的5-30%，水与水泥加硅灰的质 量比为0. 12-0. 22 :1，石英砂与水泥加硅灰的质量比为0. 5-1. 5:1，钢纤维或铁粉体积占混合料总体积的1_10%，高效减水剂质量占混合料总质量的0. 5-3%。所述高效减水剂为聚羧酸减水剂。步骤2所述的压力成型中压カ为O-IOOMPa ;静置为常温下恒温恒湿养护箱内静置4-24h ;养护为0-50°C和60-90°C水域中分别养护4_24h后，再在200_400°C烘箱中保温4-24h。本专利技术与现有技术相比优点在于I.与陶瓷相比，活性粉末混凝土制备成本低，密度低( 2. 5g/cm3)，同时混凝土内的钢纤维可増加材料的韧性，消弱碎片飞溅引起的二次损伤。2.三明治金属骨架的特殊结构加上金属波纹板能够改变弾丸的冲击状态，有效提高耐飞弹冲击性能。3、在空心三明治金属骨架的三棱柱状空心结构和三棱柱状混凝土 3之间的间隙中填充树脂材料4，使混凝土与金属骨架有效结合的同时，在金属骨架与混凝土间增加了中间相，有效起到吸能的作用。因此，本专利技术可克服金属与金属复合装甲重量大，金属-陶瓷复合装甲密度较高、成本大的缺点，实现降低重量及成本，同时抗冲击能力不减弱的优势，具有重要的实际应用价值。附图说明附图是本专利技术复合结构装甲板的结构简图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进ー步详细说明。如附图所示，本专利技术是一种低成本金属混凝土复合结构装甲板，包括复合结构装甲板两端的金属面板1，金属面板I间角度为e的金属波纹板2，金属面板I和金属波纹板2构成空心三明治金属骨架，空心三明治金属骨架内三棱柱状空心结构中置有与其形状相适配的三棱柱状混凝土 3，在空心三明治金属骨架和三棱柱状混凝土 3之间的间隙中填充有树脂材料4。优选金属面板I为普通钢板、铝板或钛板,其厚度大于0. 5_。优选金属波纹板2为普通钢板、铝板或钛板,其厚度大于0. 5_。优选金属波纹板2角度0为10° -90°。优选树脂材料4为环氧类树脂、聚酰胺或氨基树脂。实施例一本实施例一种低成本金属混凝土复合结构装甲板的制备方法，包括如下步骤I)空心三明治金属骨架的制备采用平整机对厚度为Imm的普通钢板进行平整，再采用液压机模压或者冷弯机折弯获得角度9为45°的金属波纹板2，对金属波纹板2和平整后的金属面板I进行清洗除锈除油，然后烘干；采用钎焊将两块金属面板I分别与金属 波纹板2逐层焊接在一起，构成空心三明治金属骨架；2)三棱柱状混凝土 3的制备首先加工与金属骨架内空心结构相适配的三棱柱模具，以52. 5#水泥、硅灰、石英砂、聚羧酸减水剂及钢纤维为原料混合并机械搅拌3min，将搅拌后的混合料倒入三棱柱模具内，振实、压カ成型，静置，拆模，养护，最終获得高强三棱柱状混凝土 3 ;其中硅灰占水泥与硅灰总质量的5%，水与水泥加硅灰的质量比为0. 15 :1，石英砂与水泥加硅灰的质量比为I :1，钢纤维体积占混合料总体积的I. 5%，聚羧酸减水剂质量占混合料总质量的0. 8% ;混凝土压カ成型中压カ为OMPa，静置为常温下恒温恒湿养护箱内静置10h。养护制度是，40°C和80°C水域中分别养护8h后，再在250°C烘箱中保温8h ；3)在空心三明治金属骨架内三棱柱状空心结构内插入与其相适配的三棱柱状混凝土 3，控制空心三明治金属骨架和三棱柱状混凝土 3间的间隙为0. 5mm ；4)在空心三明治金属骨架与三棱柱状混凝土 3之间的间隙中通过树脂注射机注射液态环氧类树脂材料，然后对填充了液态树脂材料的金属混凝土复合结构装甲板进行固化，固化成型后即得到低成本金属混凝土复合结构装甲板。实施例ニ本实施例一种低成本金属混凝土复合结构装甲板的制备方法，包括如下步骤I)空心三明治金属骨架的制备采用平整机对厚度为0. 6mm的普通铝板材进行平整，再采用液压机模压或者冷弯机折弯获得角度e为60°本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本金属混凝土复合结构装甲板，其特征在于：包括复合结构装甲板两端的金属面板（1），金属面板（1）间角度为θ的金属波纹板（2），金属面板（1）和金属波纹板（2）构成空心三明治金属骨架，空心三明治金属骨架内三棱柱状空心结构中置有与其形状相适配的三棱柱状混凝土（3），在空心三明治金属骨架和三棱柱状混凝土（3）之间的间隙中填充有树脂材料（4）。

【技术特征摘要】
1.一种低成本金属混凝土复合结构装甲板，其特征在于包括复合结构装甲板两端的金属面板(I)，金属面板(I)间角度为9的金属波纹板(2),金属面板(I)和金属波纹板(2)构成空心三明治金属骨架，空心三明治金属骨架内三棱柱状空心结构中置有与其形状相适配的三棱柱状混凝土(3)，在空心三明治金属骨架和三棱柱状混凝土(3)之间的间隙中填充有树脂材料(4)。2.根据权利要求I所述的低成本金属混凝土复合结构装甲板，其特征在于所述金属面板(I)为普通钢板、铝板或钛板，其厚度大于0. 5mm。3.根据权利要求I所述的低成本金属混凝土复合结构装甲板，其特征在于所述金属波纹板(2)为普通钢板、铝板或钛板，其厚度大于0. 5_。4.根据权利要求I所述的低成本金属混凝土复合结构装甲板，其特征在于所述金属波纹板(2)角度0为10° -90°。5.根据权利要求I所述的低成本金属混凝土复合结构装甲板，其特征在于所述树脂材料(4)为环氧类树脂、聚酰胺或氨基树脂。6.权利要求I至5任一项所述的低成本金属混凝土复合结构装甲板的制备方法，其特征在于包括如下步骤 1)空心三明治金属骨架的制备采用平整机对金属板材进行平整，再采用液压机模压或者冷弯机折弯获得角度为e的金属波纹板(2)，对金属波纹板(2)和金属面板(I)进行清洗除锈除油，然后烘干；采用钎焊或激光焊将金属面板(I)分别与金属波纹板(2 )逐层焊接在一起，构成空心三明治金属骨架； 2)三棱柱状混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钱城，夏鸿雁，卢天健，乔冠军，金峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：