[发明专利]一种轻质封装复合装甲及其制造工艺

说明书

本发明涉及复合装甲技术领域，尤其涉及了一种轻质封装复合装甲及其制造工艺，包括装甲钢板，装甲钢板的顶部连接有功能梯度陶瓷层，功能梯度陶瓷层远离装甲钢板的一侧连接有透明陶瓷层，装甲钢板的底部连接有纳米复相陶瓷层，功能梯度陶瓷层由硼化钛与金属钛以及氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅与金属铝中的一种或多种复合而成，纳米复相陶瓷层在单相陶瓷的基础上，添加亚微米级或纳米级分散粒子。该轻质封装复合装甲及其制造工艺，确保复合装甲从迎弹面的高硬度过渡到背弹面的高韧性，这样既可满足装甲抗弹要求，又可增强其抗多发弹能力，在防护中小口径穿甲弹时具有较大优势，且重量较低可以减轻坦克的重量，提升坦克的灵活性。

技术领域

本发明涉及复合装甲技术领域，具体为一种轻质封装复合装甲及其制造工艺。

背景技术

坦克作为一款诞生超过百年的武器装备，从出现伊始就始终在提升自身防护能力。从上世纪20年代的铆接装甲，到40年代的大倾角钢装甲，再到60年代的卵形炮塔，这些坦克防护方面的改进，总的来说作用非常有限。装甲使用材料都是钢材，只是通过改变外观，提升等效装甲厚度，还有被击中跳蛋的几率。而从上世纪80年代开始，复合装甲的出现。真正从根本上影响了坦克的发展。

复合装甲简单来说分为看不见的和看得见的。看不见的复合装甲指的是坦克自身的装甲板，里面不只有钢材，还有别的物质。看得见的指的是，现代坦克外挂的反应装甲。也就是类似砖头结构的物体，常见的有爆炸反应装甲。在21世纪的今天，使用复合装甲已经成为一种共识。也成为坦克发展防护的新途径。

现有的复合装甲多为陶瓷/金属及陶瓷/复合材料等双层或多层结构，此类结构满足坦克的基本防弹要求，但在防护中小口径穿甲弹时，不能做到防护连续的多发穿甲弹的射击，面对高密度的火力覆盖时，防护能力较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质封装复合装甲及其制造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轻质封装复合装甲及其制造工艺，包括装甲钢板，所述装甲钢板的顶部连接有功能梯度陶瓷层，所述功能梯度陶瓷层远离装甲钢板的一侧连接有透明陶瓷层，所述装甲钢板的底部连接有纳米复相陶瓷层。

优选的，所述功能梯度陶瓷层由硼化钛与金属钛以及氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅与金属铝中的一种或多种复合而成。

优选的，所述纳米复相陶瓷层在单相陶瓷的基础上，添加亚微米级或纳米级分散粒子，构成复相陶瓷，具体碳化硅-氮化硅-氧化铝结构的复相陶瓷和碳化硼-碳化硅结构的复相陶瓷中的一种。

优选的，所述透明陶瓷层的材质为单晶氧化铝(蓝宝石)、氮氧化铝和镁铝尖晶石中的一种或多种组合。

一种轻质封装复合装甲制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取一块装甲钢板，进行表面抛光处理。

S2：将硼化钛与金属钛以及氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅与金属铝中的一种或多种放入到预制的模具中，于真空中或氩-甲烷气氛中渗入碳粉，采用气体渗碳剂形成特别硬而粘结性良好的碳化钛硬化层，得到功能梯度陶瓷层。

S3：在碳化硅的基础上，向碳化硅体系中添加亚微米级或纳米级分散粒子的氮化硅和氧化铝，构成复相陶瓷，得到纳米复相陶瓷层。

S4：将装甲钢板、功能梯度陶瓷层、纳米复相陶瓷层和透明陶瓷层采用CMT冷金属过渡弧焊技术进行焊接，焊接完成后放入模具中，保持温度和压力保持温度与压力后，停止加热，保压自然冷却，当工件温度低于60摄氏度时，卸载出模，得到轻质封装复合装甲。

优选的，所述S2中的气体渗碳剂为甲烷。

优选的，所述S4中模具保持温度10～15min，设定加热温度为125～135摄氏度，设定压力16.5～20.6MPa，保持温度与压力20～30min。