[发明专利]一种Ti-Al金属间化合物微叠层复合装甲及其制备方法

说明书

本发明属装甲防护技术领域，为提高钛铝金属间化合物叠层复合装甲的抗侵彻性能，提供一种Ti‑Al金属间化合物微叠层复合装甲及其制备方法。由Ti‑AlTi和Ti‑Al₃Ti‑Al叠层复合材料组成的Ti‑Al金属间化合物微叠层复合装甲，其中：Ti‑AlTi叠层复合材料作为装甲前板，Ti‑Al₃Ti‑Al叠层复合材料作为装甲后板，装甲前板与装甲后板用扩散焊的方式连接；装甲前板与装甲后板的厚度比为3:1‑4:1。综合Ti‑AlTi叠层复合材料高硬度、高刚度以及良好的迎弹面抗破片侵彻能力和Ti‑Al₃Ti‑Al叠层复合材料高韧性，高吸能性的优点，对破片冲击有着优异的缓冲抑制能力，具有优良的抗侵彻性能。

技术领域

本发明属于装甲防护技术领域，具体为一种Ti-Al金属间化合物微叠层复合装甲及其制备方法。

背景技术

随着科技快速发展，人员和装备在战场上面临的威胁越来越大，对装甲防护材料的性能要求越来越高，目前装甲材料正朝着高硬度、高强度、高韧性、低密度的方向发展。Ti-Al₃Ti叠层复合材料综合了韧性金属Ti和脆性金属间化合物Al₃Ti优点，具有低密度、高模量、高断裂韧性的优异性能，在装甲防护领域拥有巨大应用前景。值得注意的是：由于Al₃Ti与Ti热膨胀系数的较大差异，Ti-Al₃Ti叠层复合材料从制备温度冷却到室温过程中，不可避免会产生较大热残余应力。残余应力又会导致Ti-Al₃Ti叠层复合材料内部产生大量的隧道裂纹进而恶化其力学性能。此外，由于柯肯达尔效应影响，Ti-Al₃Ti叠层复合材料制备过程易于产生孔洞、剥层裂纹等缺陷。采用吸热半固态反应制备Ti-Al₃Ti-Al复合材料可完全避免Ti-Al₃Ti叠层复合材料中隧道裂纹、剥层裂纹、孔洞等缺陷。另外采用高温固液反应制备Ti-AlTi叠层复合材料，反应后期施加较大压力可避免裂纹、空洞等缺陷出现。

进行Ti-Al₃Ti-Al叠层复合装甲的弹道侵彻实验中，发现当弹体初始速度接近或高于Ti-Al₃Ti-Al叠层复合材料弹道极限时，靶板背面的破坏形式为花瓣式开裂，说明靶板在抵御弹丸侵彻的过程中吸收了巨大能量，如图1所示。但靶板正面弹坑直径与弹丸直径相同且有塑性变形发生，说明Ti-Al₃Ti-Al叠层复合材料硬度低于弹丸硬度。

进行Ti-AlTi叠层复合装甲的弹道侵彻实验中，当弹体初始速度接近或高于Ti-AlTi叠层复合材料弹道极限时，靶板背面出现陶瓷锥，如图2所示。为脆性失效模式，说明Ti-AlTi叠层复合材料硬度较高，迎弹面抗破片侵彻能力较好，对破片冲击动能起到较大的缓冲抑制作用。

Ti-Al₃Ti-Al叠层复合装甲硬度、刚度较低，迎弹面抗破片侵彻能力差，但靶板背面的花瓣式开裂表明其具有高吸能的特征。而Ti-AlTi叠层复合装甲硬度、刚度较高，迎弹面抗破片侵彻能力较好，对破片冲击动能起到较大的缓冲抑制作用。

发明内容

本发明为了提高钛铝金属间化合物叠层复合装甲的抗侵彻性能，提供了一种Ti-Al金属间化合物微叠层复合装甲及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种Ti-Al金属间化合物微叠层复合装甲，所述Ti-Al金属间化合物微叠层复合装甲为由Ti-AlTi和Ti-Al₃Ti-Al叠层复合材料组成的Ti-Al金属间化合物微叠层复合装甲，其中：Ti-AlTi叠层复合材料作为装甲前板，Ti-Al₃Ti-Al叠层复合材料作为装甲后板，装甲前板与装甲后板用扩散焊的方式连接；装甲前板与装甲后板的厚度比为3:1-4:1。