[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

说明书

本发明提供了一种非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲及其制备方法，所述复合装甲包含2‑4层陶瓷球，陶瓷球之间存在间隙且各层之间陶瓷球直径大小呈梯度配置，陶瓷球面内及各层之间呈错列或并列分布；下一层陶瓷球位于上一层陶瓷球之间的间隙区域，填补上一层陶瓷球之间的薄弱区域。所述复合装甲的制备方法包括：预制金属骨架的设计与开孔，陶瓷球预处理，预制件装配，高温压力浸渗和打磨成型，即得所述非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲。本发明提供的一种非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲的抗多发打击性能和整体性较优，且不存在明显的薄弱区域，在装甲防护领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷/金属复合装甲及其制备方法，具体涉及采用预制陶瓷球装配骨架和压力浸渗法相结合的方法制备一种抗多发打击的陶瓷球增强铝基复合装甲，属于装甲技术领域。

背景技术

陶瓷/背板复合装甲是目前结构最简单、研究最多的复合结构装甲。它由陶瓷面板与金属或者复合材料背板黏结而成。这种结构能够充分发挥两种材料各自的优点，即利用陶瓷材料的高硬度使弹丸破碎、磨蚀，背板起支撑和约束陶瓷块的作用，同时通过塑性变形吸收陶瓷和弹丸碎片的剩余能量。对这种结构而言，形成完整的陶瓷锥是充分发挥其抗弹性能的充分必要条件，面板与背板之间的黏结强度是形成陶瓷锥的重要条件。然而在实际应用过程中，该类装甲结构可能存在以下缺陷：①陶瓷受到弹丸冲击后，易发生脆性断裂，因此其抗二次打击能力较弱；②陶瓷/背板复合装甲通常采用小尺寸陶瓷板(块)，小尺寸陶瓷板的拼缝和角部区域抗弹性能弱于其中心区；③陶瓷/背板复合装甲之间一般为粘结连接，不同材料之间存在宏观界面，弹丸冲击会使粘结层失效而出现陶瓷与背板分离，导致抗弹性能及结构整体性降低。

专利CN 103667849A公开了一种金属基陶瓷复合材料及其制造方法和应用，金属基陶瓷复合材料是将基体金属通过挤压铸造技术渗透到陶瓷颗粒之间形成整体金属基陶瓷复合材料，它根据使用需求使基体金属中陶瓷颗粒的体积百分数可在10％～80％的范围内进行调整。但该发明中的陶瓷球多层排列结构采用陶瓷球密堆结构，即陶瓷球之间相互接触；因此，单位体积内陶瓷含量较高，而金属含量相对较低，未能对陶瓷球提供有效约束，复合材料抗侵彻整体性较弱，不利于抗多发打击。

专利CN 110895122 A公开了一种金属－陶瓷梯度复合装甲及其制备方法，该复合装甲由金属浇铸陶瓷球而成，从迎弹面至背弹面，陶瓷球密实排列成2-4层，相邻两排的陶瓷球的直径差为1mm，陶瓷球厚度占复合装甲总厚度的2/3。但该发明中的陶瓷球也采用密堆结构，单位体积内陶瓷含量较大，硬度有余而韧性不足，导致单发损伤区域大，不利于抗多发打击。

综上所述，现有的复合装甲大都采用陶瓷球密堆结构，单位体积内陶瓷含量较大，硬度有余而韧性不足，复合材料抗侵彻整体性较弱，不利于抗多发打击。因此，需要对陶瓷球增强金属基复合装甲的设计及制备工艺进行改进和优化。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲，该复合装甲具有抗多发打击能力强、结构整体性较优，且工艺结构简单、合理。

本发明所采用的技术方案是：一种非密堆式陶瓷球增强铝基复合装甲，所述复合装甲为铝基体包裹陶瓷球；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，相邻陶瓷球之间不接触，采用压力浸渗法使基体金属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。

进一步的，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。

进一步的，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1～4mm。

进一步的，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。