[发明专利]一种非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲及其制备方法

权利要求书

1.一种非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲的制备方法，其特征在于，所述非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲为铝基体包裹陶瓷球，且相邻陶瓷球之间不接触；所述陶瓷球按非密堆式的排布方式装配于预制金属骨架上，采用压力浸渗法使基体金属熔液渗透到陶瓷球和预制金属骨架之间的缝隙中从而形成整体的复合装甲；所述预制金属骨架和基体金属的材质均为铝或铝合金；

该制备方法包括以下步骤：

步骤一、预制金属骨架设计与开孔：预制金属骨架用于固定陶瓷球位置，使其固定在设计位置；预制金属骨架为开孔铝合金板，开孔铝合金板数量为陶瓷球层数+1层；用机床在铝合金板上刻出1/3陶瓷球直径圆孔，圆孔之间并列或错列布置；

步骤二、将陶瓷球进行预处理，去除陶瓷球表面杂质；

步骤三、将预处理后陶瓷球放入铝合金板上的圆孔中，陶瓷球按孔间隙排布于铝合金板中，按照从下至上的方式，将每一层铝合金板铺满，固定陶瓷球于预制体中，制成待浸渗复合装甲预制件；

步骤四、将待浸渗复合装甲预制件放入不锈钢模具中，用石墨板将待浸渗复合装甲预制件隔开，外面包套并焊接，每个石墨隔板上留有孔隙通道进行基体金属熔液浸渗；

步骤五、预制件浸渗后，常温条件下降温，温度降至安全范围后，去除模具；将各复合装甲周边多余铝合金进行打磨成型，即得所述非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲；

步骤二中，将陶瓷球进行预处理具体为：先将陶瓷球置于丙酮或酒精中浸泡30~45min，晾干后用超声波清洗，再将陶瓷球放入140~160℃的烘箱中干燥2.0~4.0 h；

步骤四中，所述待浸渗复合装甲预制件的预热温度为550~620℃，预热时间4.0~4.5h；

步骤五中，所述基体金属熔液的温度控制在600~750℃，浸渗炉内压力为5.5~7.0 MPa，加压试件为0.5~1.0h。

2.根据权利要求1所述的一种非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲的制备方法制得的复合装甲，其特征在于，所述复合装甲中陶瓷球层数为2~4层，每一层内的陶瓷球之间呈并列排布或错列排布，且下一层的陶瓷球位于上一层陶瓷球之间的间隙区域，用于填补上一层陶瓷球之间的薄弱区域。

3. 根据权利要求2所述的复合装甲，其特征在于，所述复合装甲中每一层内相邻的陶瓷球和相邻两层的陶瓷球之间均存在间隙，相邻陶瓷球在水平方向和垂直方向的间隔均为1~4 mm。

4.根据权利要求2所述的基复合装甲，其特征在于，迎弹面第1层陶瓷球直径为弹体直径的1.0~1.5倍，第2至4层陶瓷球直径均为弹体直径的0.4~0.8倍。

5. 根据权利要求2所述的复合装甲，其特征在于，迎弹面第1层陶瓷球顶面的金属表层厚度为1~2 mm；背弹面底板厚度为弹体直径的0.4~1.5倍；所述背弹面底板由基体金属通过压力浸渗法直接生成，或者为基体底面再粘接金属或纤维复合材料板。

6.根据权利要求2-5任一所述的复合装甲，其特征在于，所述陶瓷球的材质为A1₂O₃、SiC、SiN、B₄C和TiB₂中的至少一种。