[发明专利]轻质装甲及其制造方法

说明书

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。

发明领域

本发明大体上涉及装甲，特别是，涉及作为装甲使用的摩擦材料。

背景技术

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-6Al-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。已建议对钛基 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， 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-46077F NOT 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-6A1-4V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。