專利名稱:一種陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料裝甲板及其制備方法，特別是涉及一種陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板及其制備方法。
背景技術(shù)：
在阿富汗、波黑、科索沃和伊拉克等地區(qū)，陶瓷裝甲拯救了無數(shù)士兵的生命，隨著局部戰(zhàn)爭頻繁以及恐怖分子的日益猖獗，陶瓷裝甲的需求猛增。然而，士兵穿戴一整套先進(jìn)氧化鋁陶瓷防彈衣的平均重量竟達(dá)十余公斤。負(fù)荷這樣重的防彈衣，降低了士兵的機動性，大大增加了其疲勞程度，從而降低了士兵的作戰(zhàn)能力。因此需要發(fā)展新型輕質(zhì)復(fù)合裝甲。
美國專利US3705558(
公開日1972.12.12)公開了一種層疊結(jié)構(gòu)的復(fù)合裝甲，它是三明治結(jié)構(gòu)，中間是三層堅硬的氧化鋁球?qū)樱瑑蛇吺侵蔚匿X底版。每個陶瓷球包裹在不銹鋼絲組成的10到20的網(wǎng)孔的篩子或者包裹在鎳殼中。此發(fā)明的優(yōu)點是由相對軟的、易彎曲的、輕的、吸能且韌性好的底層支撐堅硬陶瓷層構(gòu)成層壓質(zhì)輕裝甲板顯著提高了彈道性能。但是其缺點是陶瓷球必須包裹在不銹鋼絲篩子或者鎳殼中，增加了裝甲板的重量；另外陶瓷球沒有固定，可作為夾層材料，不能單獨作為裝甲面板使用。
俄羅斯主戰(zhàn)坦克T-72，T-80早已成功地使用了復(fù)合裝甲。T-72坦克的復(fù)合裝甲是用兩塊均質(zhì)鋼板夾一層104mm的酚醛復(fù)合材料，而T-80坦克的主裝甲是以均質(zhì)鋼為面板，中間為抗彈陶瓷和酚醛復(fù)合材料，背板為均質(zhì)鋼。其缺點在于以碳化硅粉料作為增強劑，不能發(fā)揮陶瓷材料固有的高強度、高硬度、高耐磨的特性。
酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂原料易得，合成方便，具有良好的機械強度和耐熱性能，尤其具有突出的瞬時耐高溫?zé)g性能，所以將其和陶瓷球制成復(fù)合裝甲將具有更好的抗彈性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板，其特征在于包含陶瓷球和樹脂兩部分，陶瓷球均勻致密多層分布在樹脂基體中。陶瓷球為高硬度、高強度、高耐磨陶瓷，優(yōu)先選擇剛玉、碳化硅、氮化硅和碳化硼陶瓷。樹脂為熱固性樹脂，優(yōu)先選擇環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板的制備方法，其特征在于包含下述順序的步驟(1)準(zhǔn)備直徑在5～15mm表面光滑陶瓷球。
(2)將陶瓷球密排在模具中，層疊3～7層。
(3)將樹脂與固化劑按一定比例混合形成混合樹脂。
(4)將混合樹脂灌入有陶瓷球的模具中，使樹脂完全填充陶瓷球間隙。
(5)將模具放入烘箱中，加熱使樹脂固化。
(6)固化后冷卻到室溫脫模，獲得陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板。
本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)復(fù)合材料中陶瓷球依據(jù)需求不同有多層，第一層受沖擊載荷最大，最先碎裂，由于陶瓷球之間由韌性好的樹脂結(jié)合，并不會產(chǎn)生貫穿裂紋，其他陶瓷球仍然完整。當(dāng)?shù)诙l(fā)彈頭撞擊到同一位置時，第三層陶瓷球開始攔截，依此類推，構(gòu)成一個多層防護(hù)體系。(2)密排陶瓷球間隙被樹脂完全填充，因此彈頭動能的傳遞過程依次從樹脂傳遞到陶瓷，再傳遞到樹脂，具有交變動能傳遞的特征，使其動能衰減效率大大提高。(3)當(dāng)彈頭與表層第一個陶瓷球相撞時，該陶瓷球不僅具有吸能能力，而且因為球體能夠傳遞動量，第一個陶瓷球?qū)_擊載荷及動能傳遞給下面緊接的陶瓷球，緊接的陶瓷球又將所受的沖擊載荷和動能傳遞給其下的陶瓷球，把復(fù)合材料受到彈頭的集中沖擊載荷變成一個局部均布載荷，使載荷和動能耗散，防護(hù)性能大大提高。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實驗方案113mm剛玉球154個，環(huán)氧樹脂120g，固化劑60g。將剛玉球分三層致密排布在內(nèi)徑為100mm的模具中，將環(huán)氧樹脂與固化劑混合形成的混合樹脂灌入裝有陶瓷球的模具中，加熱至100℃，保溫1小時后取出模具，室溫冷卻后脫模，獲得剛玉球/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。表面打磨、著色后即可作為剛玉球/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料裝甲板使用。
實驗方案210mm碳化硅球271個，環(huán)氧樹脂100g，固化劑50g。將碳化硅球分三層致密排布在內(nèi)徑為100mm的模具中，將環(huán)氧樹脂與固化劑混合形成的混合樹脂灌入裝有陶瓷球的模具中，加熱至100℃，保溫1小時后取出模具，室溫冷卻后脫模，獲得碳化硅球/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。表面打磨、著色后即可作為碳化硅球/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料裝甲板使用。
實驗方案313mm碳化硼球258個，酚醛樹脂200g，NL固化劑14g。將碳化硼球分五層致密排布在內(nèi)徑為100mm的模具中，將酚醛樹脂與NL固化劑混合形成的混合樹脂灌入裝有陶瓷球的模具中，加熱至170℃，保溫1小時后取出模具，室溫冷卻后脫模，獲得碳化硼球/酚醛樹脂復(fù)合材料。表面打磨、著色后即可作為碳化硼球/酚醛樹脂復(fù)合材料裝甲板使用。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板，其特征在于包含陶瓷球和樹脂兩部分，陶瓷球均勻致密多層分布在樹脂基體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求
書1所述陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板，其特征在于陶瓷球為高硬度、高強度、高耐磨陶瓷，優(yōu)先選擇剛玉、碳化硅、氮化硅和碳化硼陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求
書1所述陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板，其特征在于樹脂為熱固性樹脂，優(yōu)先選擇環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂。
4.本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板的制備方法，其特征在于包含下述順序的步驟(1)準(zhǔn)備直徑在5～15mm表面光滑陶瓷球。(2)將陶瓷球密排在模具中，層疊3～7層。(3)將樹脂與固化劑按一定比例混合形成混合樹脂。(4)將混合樹脂灌入有陶瓷球的模具中，使樹脂完全填充陶瓷球間隙。(5)將模具放入烘箱中，加熱使樹脂固化。(6)固化后冷卻到室溫脫模，獲得陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板。
專利摘要
本發(fā)明提供一種陶瓷球/樹脂復(fù)合材料裝甲板，其特征在于包含陶瓷球和樹脂兩部分，陶瓷球均勻致密多層分布在樹脂基體中。陶瓷球為高硬度、高強度、高耐磨陶瓷，優(yōu)先選擇剛玉、碳化硅、氮化硅和碳化硼陶瓷。樹脂為熱固性樹脂，優(yōu)先選擇環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂。本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)復(fù)合材料中陶瓷球構(gòu)成一個多層防護(hù)體系；(2)密排陶瓷球間隙被樹脂完全填充，該裝甲板具有交變動能傳遞特征，大大提高彈頭動能衰減速率；(3)當(dāng)彈頭與裝甲板相撞時，多層陶瓷球能夠把裝甲板受到彈丸的集中沖擊載荷變成一個局部均布載荷，使載荷和動能耗散，防護(hù)性能大大提高。
文檔編號F41H5/00GKCN1948888SQ200610097271
公開日2007年4月18日 申請日期2006年10月27日
發(fā)明者陳照峰, 張穎, 李聰, 嚴(yán)波 申請人:南京航空航天大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan