[发明专利]聚脲分散渗入多面体陶瓷块防护结构及其加工方法

说明书

本发明提供一种聚脲分散渗入多面体陶瓷块防护结构，主要通过在防护结构中随机投入多层无序排列的多面体陶瓷块，并通过在在陶瓷块体间隙以及背面渗入聚脲抗爆涂层来粘接和填充陶瓷块体间隙，成型复合抗侵爆结构。该结构中多层无序排列的多面体陶瓷块在抵抗弹体侵彻时易使来袭弹体发生偏转，提高防护结构的抗侵彻能力。除此之外，该防护结构能够充分耦合陶瓷和聚脲涂层的力学性能，有效发挥陶瓷块体抗侵彻性能以及聚脲涂层的抗爆能力，提高了该复合结构的抗侵爆能力。

技术领域

本发明涉及工程防护技术领域，尤其涉及一种聚脲分散渗入多面体陶瓷块防护结构及其加工方法。

背景技术

侵爆类战斗部在对目标攻击的过程中，利用弹头的高强度性能对目标进行侵彻，在侵入介质一定深度或穿透介质进入结构内部时，引爆所携带的装药，对目标造成杀伤和破坏。针对该类战斗部的防护手段主要通过设置复合结构的防护层对该类战斗部的侵彻效应和爆炸效应分别进行防护。

随着新材料及新结构的不断发展，越来越多具有质量轻、抗侵爆能力强等优异综合力学性能的防护材料及结构被用作针对侵爆战斗部毁伤效应的有效防护设计中。陶瓷具有强度高、硬度高、防护系数高和密度低的特点，这使其具备了作为优质防护材料的条件，氧化铝、碳化硅和碳化硼等是目前广泛使用的装甲陶瓷。它们的硬度能够达到均质钢的三倍，而密度不到均质钢的一半。但陶瓷所固有的韧性低、易发生脆性断裂的缺点，使其不能作为防护材料单独使用。

聚脲是一种低密度、高韧性、耐冲击和耐腐蚀的弹性体，在工程结构的抗爆层设计中己经得到了广泛应用，特别是针对爆炸产生的冲击波防护性能优异。陶瓷与聚脲的复合应用可以充分发挥两者在抗侵爆方面的优点，为解决陶瓷断裂韧性差的固有不足、充分发挥聚脲粘结和抗冲击波毁伤能力提供了可行途径。

现有研究中，关于陶瓷/聚脲复合结构的抗侵爆性能的研究报道较少，缺乏系统的研究。李茂等人《空爆冲击波与破片群联合作用下聚脲涂覆陶瓷复合装甲结构毁伤特性》一文中基于均质钢板、聚脉涂层材料、SiC陶瓷材料设计了4种聚脲涂覆复合装甲结构并开展了近炸下复合装甲结构毁伤特性实验研究，获得了聚脲涂覆复合装甲结构的防护效能明显优于多层均质钢装甲，增加陶瓷厚度较增加背板、前面板厚度对提高整体防护效能更有效的结论。专利申请CN109867490A公开了一种陶瓷-聚脲复合板和制备方法，采用硅烷偶联剂酒精溶液对陶瓷片进行预处理，有效地提高了陶瓷-聚脲复合板中陶瓷与聚脲界面的粘结强度，降低了生产成本低。专利CN211824065U公开了一种整体嵌入式防弹陶瓷面板，由上陶瓷接板和下陶瓷接板相互嵌合组成，该陶瓷面板生产工艺简单，陶瓷单元相互嵌入拼接后的粘接强度进一步提高，进而提高了陶瓷面板的防弹性能。

通过以上研究可以发现目前针对陶瓷与聚脲的复合应用主要是充分利用了陶瓷的高强度、高硬度等材性特点进行抗侵彻结构设计，然而目前陶瓷类防护结构设计思路主要基于小块陶瓷拼接而成陶瓷复合板，该类防护结构的优点是抗多发打击能力强，缺点是拼接缝多，缝间隙控制难度大，即使在接缝处涂覆聚脲涂层，接缝处是防弹薄弱点，遮弹层实际有效防护面积小于陶瓷面板的面积。除此之外，该类防护结构着重考虑针对弹体侵彻能力的防护，在抗爆研究方面研究相对较少。

发明内容

针对现有技术中陶瓷-聚脲类防护结构拼接缝多、接缝处为防弹薄弱点、遮弹层实际有效防护面积小于陶瓷面板的面积、抗爆防护性能弱的问题，本发明提供一种聚脲分散渗入多面体陶瓷块防护结构，该结构生产工艺简单且充分利用了聚脲材料，节省成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚脲分散渗入多面体陶瓷块防护结构，包括装甲钢箱体、多面体陶瓷块体-聚脲涂覆层、聚脲涂层；所述装甲钢箱体为长方体结构，其顶面为预留的端盖面，其余四个侧面和底面为封闭结构；端盖面预留安装位置，用于安装盖板；所述聚脲涂层设置在装甲钢箱底部内侧或外侧，多面体陶瓷块体-聚脲涂覆层填充于装甲钢箱体内部。

进一步地，所述聚脲分散渗入多面体陶瓷块防护结构还包括聚脲分散层，所述聚脲分散层位于多面体陶瓷块体-聚脲涂覆层上方并紧贴于盖板下表面。