[发明专利]一种铝合金/陶瓷复合材料及制备方法

说明书

本发明公开一种铝合金/陶瓷复合材料的制备方法。铝合金/陶瓷复合材料包括铝合金基体和陶瓷团粒，所述铝合金基体包覆所述陶瓷团粒；所述陶瓷团粒位于同一平面，相邻的所述陶瓷团粒之间设有间隙；所述陶瓷团粒的高度与所述铝合金/陶瓷复合材料的高度的比值为0.1~0.7。应用本发明所述的热等静压铝合金粉末三维约束陶瓷团粒的制备方法，制备的铝合金/陶瓷复合材料具有轻质、高抗弹性能、抗多发弹等优点。

技术领域

本发明属于材料领域，尤其涉及一种新型的铝合金/陶瓷复合材料及制备方法。

背景技术

装甲的防护能力是评价军用车辆的一个重要指标，为了提升军用车辆的防护能力，披挂装甲以披挂的方式安装到车辆易受损伤的部位。披挂装甲的材料需要满足弹道性能要求，包括装甲能抗侵彻、抗冲击和抗崩落。

抗侵彻性是装甲阻止弹丸部分或全部贯穿装甲的能力。它取决于材料对弹丸、弹片能量消耗的程度，材料的抗拉强度和硬度越高，其抗侵彻能力越强。抗冲击性是装甲能够吸收冲击而不产生裂缝或开裂的能力。抗崩落性是装甲阻止开裂、分层崩落或破裂脱离装甲板的性能。

铝合金作为防护材料，在相同的抗弹性能下，可比钢装甲减重20%，目前应用十分广泛，然而单一的铝合金防护装甲存在防护性能不足的问题。

陶瓷材料具有高硬度、低密度的特点，在弹道防护方面可以发挥重要的作用，受到弹丸冲击时，可以使弹丸破碎，并在侵彻过程中因磨损而消耗能量。在受到撞击时碎裂，可以使弹丸能量在更大的面积上传递消耗，弹丸击穿下一个防护层将会非常困难。然而陶瓷材料存在易碎的缺点，因此抗多发弹性能差。

发明内容

为了获得有良好综合性能的材料，本发明提出一种新型的铝合金/陶瓷复合材料及制备方法，将陶瓷团粒均匀密排在铝合金基体中，具有轻质、高抗弹性、抗多发弹特点。

本发明的实施例提供一种铝合金/陶瓷复合材料，包括铝合金基体和陶瓷团粒，所述铝合金基体包覆所述陶瓷团粒；

所述陶瓷团粒位于同一平面，相邻的所述陶瓷团粒之间设有间隙；

所述陶瓷团粒的高度与所述铝合金/陶瓷复合材料的高度的比值为0.1~0.7。

上述的铝合金/陶瓷复合材料中，所述铝合金基体的材质为7×××铝合金，所述陶瓷团粒的材质为碳化硅或氧化铝。

上述的铝合金/陶瓷复合材料中，所述陶瓷团粒顶端和底端均设有球冠。

上述的铝合金/陶瓷复合材料中，所述陶瓷团粒上方的铝合金厚度与所述陶瓷团粒下方的铝合金厚度相同。

上述的铝合金/陶瓷复合材料中，相邻的所述陶瓷团粒之间的间隙为2~4mm。

本发明的实施例还提供一种制备上述铝合金/陶瓷复合材料的方法，包括步骤：

A、在模具底部铺设一层铝合金粉，在所述铝合金粉的上方排放陶瓷团粒，相邻所述陶瓷团粒设有间隙，在所述陶瓷团粒上方铺设另一层铝合金粉；

B、将所述模具封装后进行热等静压处理，获得毛坯；

C、对所述毛坯进行固溶处理和时效处理，得到所述铝合金/陶瓷复合材料。

作为本发明可选的方案，所述步骤A之前还包括步骤：制备铝合金粉和陶瓷团粒。

作为本发明可选的方案，所述陶瓷团粒的顶端和底端均设有球冠。

作为本发明可选的方案，所述步骤C之后还包括步骤：对所述铝合金/陶瓷复合材料进行后处理和机械加工。

作为本发明可选的方案，所述热等静压处理的条件为：压力50~200MPa，升温速率5~50℃/min，升温至400~500℃，保温120~300min；