[发明专利]具有负泊松比的金属陶瓷复合装甲及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及装甲材料制备技术领域，尤其涉及具有负泊松比的金属陶瓷复合装甲及其制备方法与应用。所述复合装甲包括金属点阵、陶瓷和树脂胶，其中，所述金属点阵为具有空腔的管状结构，所述空腔被分隔形成内凹六边形结构，且相邻内凹六边形结构之间通过隔板隔开，所述隔板固定在内凹六边形结构上；所述内凹六边形结构中填充匹配形状的陶瓷，所述陶瓷和内凹六边形结构之间通过树脂胶粘接。本发明设计的这种负泊松比特点的复合装甲在局部冲击荷载作用下，材料竖向发生收缩的同时横向也会收缩，这样的设计使材料向受冲击的区域汇集，材料的局部密度瞬间增大，从而起到抵抗冲击的效果。

技术领域

本发明涉及装甲材料制备技术领域，尤其涉及具有负泊松比的金属陶瓷复合装甲及其制备方法与应用。

背景技术

本发明背景技术中公开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。

装甲防护是提高武器装甲战场生存力最主要的手段之一，主要用于坦克装甲车辆、自行火炮、武装直升机、军用飞机、军舰、军事设施和人体防护等领域。随着大威力新型反装甲武器的出现，装甲防护也得到不断地加强，各种防护装甲层出不穷。但是不断加厚的防护装甲加重了武器装备的重量，大大削弱了武器装备的机动性能和战场生存能力。装甲防护技术的发展变化是与战争需求的发展相适应的。

复合装甲，尤其是金属陶瓷复合装甲，是目前主流的重型装甲。目前，复合装甲材料的结构主要有以下几种：(1)“三明治”结构，陶瓷材料位于金属层/超高分子量纤维层之间，这种复合装甲主要通过粘接技术制备，工艺简单，成本较低，组合方式灵活多变，其抗侵彻能力一般，抗冲击蹦落能力较弱，综合性能一般。(2)功能梯度结构，即将不同性能的材料按特定顺序排列形成符合结构，这种复合装甲主要通过粉末冶金法、熔渗法、铸造法等，前者工艺复杂成本较高，后者两种工艺相对简单，价格低廉，这种符合装甲的抗侵彻能力一般，抗冲击和蹦落能力优良，综合抗弹效果较好。(3)密排陶瓷结构，其一般通过粘接，机械加工工艺制备，工艺简单，价格低廉，但抗侵彻能力一般，装甲抗侵彻损伤面积较小，抗二次打击能力有所提高，综合抗弹效果较好。(4)侧向约束结构，其通过粘接和机械加工工艺结合的方式制备，工艺简单，价格低廉，这种复合装甲的抗侵彻能力较好，抗冲击蹦落能力一般，综合抗弹效果较好。(5)三维约束结构，其采用热压、热等静压、粉末块体烧结等工艺制备，但存在工艺复杂、对设备要求较高，价格昂贵等不足，这种复合装甲的抗侵彻能力优良，抗冲击蹦落能力优良，但存在抗弹性能的不均匀性，综合抗弹性能优良。

综上，现有的这类结构的复合装甲仍然存在以下几方面的不足：(1)没有充分利用陶瓷的抗压性能。(2)陶瓷和金属在形状上没有足够的配合；(3)现有金属点阵本身的吸能特性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题主要有以下三个方面：(1)金属-陶瓷复合装甲材料/结构/功能一体化设计问题：也就是说陶瓷和金属两种材料需要什么样的形状配合，才能使得尽可能大的发挥金属的韧性与吸能的特点，同时可以发挥陶瓷抗压的特点。(2)防弹装甲轻量化问题。(3)金属点阵结构优化问题。

为此，本发明旨在提出一种具有负泊松比的金属陶瓷复合装甲及其制备方法，具有这种结构特点的装甲在受到冲击时，使材料向受冲击的区域汇集，材料的局部密度瞬间增大，从而起到抵抗冲击的效果。

本发明的目的之一：提供一种具有负泊松比的金属陶瓷复合装甲。

本发明的目的之二：提供具有负泊松比的金属陶瓷复合装甲的制备方法。

本发明的目的之三：提供所述具有负泊松比的金属陶瓷复合装甲的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术手段为：