[发明专利]一种金属-陶瓷梯度复合装甲及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金属‑陶瓷梯度复合装甲及其制备方法，属于装甲技术领域。该复合装甲由金属浇铸陶瓷球而成，从迎弹面至背弹面，陶瓷球按体积梯度减小密实排布，相邻两排的陶瓷球的直径差为1mm，陶瓷球厚度占复合装甲总厚度的2/3。该装甲的制备过程包括陶瓷表面预处理阶段、陶瓷表面镀银阶段、金属吸铸准备阶段、梯度铸件制备阶段、冷却脱模阶段。本发明优化了层叠复合装甲结构，可以缓和层叠复合装甲界面层间声阻失配和应力集中；可以实现对陶瓷球牢固的周向约束，避免陶瓷碎片崩溅，大大提高复合装甲抗弹能力尤其是抗多发弹的能力。

技术领域

本发明涉及一种金属-陶瓷梯度复合装甲及其制备方法，具体涉及制备一种具有功能梯度及密度梯度的金属浇铸陶瓷球的梯度复合装甲，属于装甲技术领域。

背景技术

传统的陶瓷复合装甲主要以陶瓷作为面板，以金属或纤维作为背板，两者胶接。这种应用形式兼顾两种材料的优点，避免了各自的缺点。即利用陶瓷的高硬度和高弹性模量来达到装甲的抗侵彻能力，利用金属或纤维的延展性和韧性来达到装甲的抗冲击和抗崩落能力。面板可以破碎并磨蚀钝化弹体，背板可以捕获陶瓷碎片和残余弹片，发生变形以吸收残余动能。

但是，这种通过简单粘接的层叠复合结构，一方面由于不同材料在粘接界面处硬度、弹性模量、密度、韧性等存在较大差异，致使层间声阻失配和应力集中。入射的压力波在界面处分解出的反射拉伸波和横向剪切应力导致陶瓷面板进一步破碎，更加严重的是面板和背板粘接面会出现较大区域明显开裂和分层现象。从而复合装甲抗多发弹能力受到较大的影响。另一方面，陶瓷复合装甲中周边约束措施的缺失，致使装甲抗崩落能力大大降低。陶瓷在冲击压缩波和拉伸波的共同作用下断裂后发生崩落，为弹体的继续侵彻让出了道路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种梯度复合装甲及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种金属-陶瓷梯度复合装甲，该复合装甲由金属浇铸陶瓷球而成。

所述的梯度复合装甲，从迎弹面至背弹面，陶瓷球呈密实排布，陶瓷球的体积呈梯度减小，相邻两排的陶瓷球的直径差为1mm。

所述的梯度复合装甲，陶瓷球厚度占复合装甲总厚度的2/3。

所述的梯度复合装甲，陶瓷球表面经丝网印刷镀银处理。

所述的梯度复合装甲，从迎弹面至背弹面，陶瓷球呈密实排布2~4层。

所述的梯度复合装甲，金属浇铸陶瓷球中的金属选自铝、铝合金中的一种。

所述的梯度复合装甲，陶瓷球材质选自碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷中的一种，经过优选，陶瓷球材质为碳化硼、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氮化硅陶瓷中的一种，陶瓷球直径范围为1~20mm。

上述结构的金属-陶瓷梯度复合装甲的制备方法，包括如下步骤：

S1，将经预处理的陶瓷球丝网印刷镀银膜；

S2，镀银膜后的陶瓷球按从迎弹面至背弹面，陶瓷球的体积呈梯度减小密实排布至模具中，相邻两排的陶瓷球的直径差为1mm；

S3，反重力真空吸铸熔融的金属至铸模中；

S4，成型后脱模。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果是：

（1）本发明梯度复合装甲缓和了层叠复合装甲界面层间声阻失配和应力集中。使得陶瓷与金属材料实现了紧密结合，很好地解决了陶瓷面板和背板的适配问题以及层间的粘结强度问题；

（2）本发明梯度复合装甲实现了对陶瓷球牢固的周向约束，避免了陶瓷碎片的崩溅，大大提高了复合装甲抗弹能力尤其是抗多发弹的能力；