[发明专利]一种三维约束结构的金属陶瓷复合点阵装甲及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种三维约束结构的金属陶瓷复合点阵装甲及其制备方法和应用。包括若干陶瓷异形柱和金属合金材料，若干陶瓷异形柱成规则排列，金属合金材料填充在陶瓷异形柱之间的缝隙中，并且覆盖在装甲的外表面。制备方法为：若干陶瓷异形柱进行规则排列，然后在若干陶瓷异形柱之间填充金属合金粉末，然后整体进行烧结。提高了抗热振稳定性能。解决了三维约束结构抗弹性能力不足的问题，而且制备过程简单。陶瓷异形柱和石墨架的镂空结构相配合，可以直接完成装配，而且形状的设计从抗弹性能力出发，发现在发生弹性压力时，若干陶瓷异形柱相互配合，能够较好恢复形变，提高抗弹性能力。

技术领域

本发明属于装甲材料制备技术领域，具体涉及一种三维约束结构的金属陶瓷复合点阵装甲及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

现有的装甲材料制备方法复杂，成本昂贵，陶瓷材料的抗热振能力较差。

装甲材料包括铝合金装甲、钛合金装甲、陶瓷材料装甲，复合材料装甲，复合材料包括陶瓷类、纤维材料及其它非金属类材料，现有的复合材料中陶瓷材料、金属、超高分子量纤维组成的复合材料应用较广，其组成形式分为三明治结构，即陶瓷位于中间部分陶瓷的上下表面利用超高分子量纤维包裹，超高分子量纤维的上下表面包裹金属层，这种结构类型抗侵彻能力一般，抗冲击和崩落能力较弱，综合性能一般；功能梯度结构，依次由陶瓷、颗粒增强复合材料、金属层组成，这种材料的抗侵彻能力一般，抗冲击和崩落能力优良，综合抗弹效果较好；还有密排陶瓷结构，陶瓷位于中间部分，侧向约束结构和三维约束结构，密排陶瓷结构抗侵彻能力一般，装甲抗侵彻面积较小，抗二次打击能力有所提高，综合抗弹效果较好；侧向约束结构抗侵彻能力较好，抗冲击和崩落能力一般。

三维约束结构的抗侵彻能力优良，抗冲击和崩落能力优良，但存在抗弹性能的不均匀性。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种三维约束结构的金属陶瓷复合点阵装甲及其制备方法和应用。发明人总结了现有的金属-陶瓷复合装甲制造技术均是异性陶瓷制造方法，及制备异形陶瓷和金属点阵，然后复合得到金属陶瓷靶板，发明人认为现有的方法过程繁琐，而且采用热压或热等静压等制造方法，对内置的异形陶瓷的加工精度要求较高，陶瓷加工的成本较高。本发明提供一种制备方法简单，具有抗侵彻能力优良，抗冲击能力和抗崩落能力优良，并且抗弹性能优良，综合抗弹性能优良的方法和金属陶瓷复合点阵装甲。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种三维约束结构的金属陶瓷复合点阵装甲的制备方法，具体步骤为：

制造若干陶瓷异形柱和石墨架；

将若干陶瓷异形柱的两端分别插入到石墨架中，固定陶瓷异形柱；

将装配体放入容器中，容器中放入金属粉末，使金属粉末进入装配体的陶瓷异形柱的空隙中，并覆盖装配体的陶瓷异形柱的外表面；

将整个容器放入烧结炉中，烧结后得到复合装甲板。

在一些实施例中，金属粉末为钛合金TC4粉末。

在一些实施例中，烧结的温度为高于金属的熔点；优选的，烧结的温度为1600-1700℃，烧结升温时间为14-16小时，最高温度保温时间为8-12分钟。

现有的复合点阵装甲的制备方法是把陶瓷板放置在浇注槽内与熔融的金属进行结合，这种制备方法具有两个缺点：

1.陶瓷材料的抗热振稳定性较差，也就是说，陶瓷材料在经受急剧的温度变化的能力较差。当高温的金属溶液浇注到温度没那么高的陶瓷中的时候，陶瓷会开裂，影响装甲的抗冲击能力。本发明的方案，金属粉末和陶瓷一起缓慢加热(每分钟2℃)，有效避免了陶瓷温度的急速变化。