[发明专利]一种蜂窝-封装复合增强陶瓷金属装甲及其制备方法

说明书

本发明涉及轻质防弹装甲及其制备方法，具体涉及一种蜂窝‑封装复合增强陶瓷金属装甲及其制备方法，解决了现有的防弹装甲连接强度小、防护不均匀、受到弹丸打击时损伤区域大，或者是UHMWPE难以有效固定的技术问题。本发明提供的蜂窝‑封装复合增强陶瓷金属装甲以一体化蜂窝网格金属点阵为框架和背板，在蜂窝网格结构的网格孔内镶嵌陶瓷块，其外部为交替正交缠绕的双股超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料预浸料，可限制损伤区域，增强结构一体性和防护均匀性，有效提升抗侵彻性能。本发明还提供一种蜂窝‑封装复合增强陶瓷金属装甲的制备方法，内部采用铣削成型，外部采用双股预浸料交替正交缠绕后一体热压成型，工艺简单且成本低廉，易于规模化生产。

技术领域

本发明涉及轻质防弹装甲及其制备方法，具体涉及一种蜂窝-封装复合增强陶瓷金属装甲及其制备方法。

背景技术

随着时代的发展特别是战争形态的演进，单纯依靠装甲尺寸和质量的增加进行防护已不能满足新形势下的防护要求，装甲防护设计正朝着新概念、新原理、新结构和新材料等方向发展，装甲系统也从传统均质装甲转向复合装甲。针对防护需求的多样化，装甲需要兼具低密度、高性能、多功能等特点，还需要具备模块化装配功能以适应复杂表面和低损伤区域，使装甲具备抗多次打击的防护能力等特性。

传统的陶瓷/金属双层装甲在受到弹丸打击时，作为迎弹面的整块陶瓷发生脆性断裂，会产生快速扩展且贯穿整个表面的裂纹。同时，陶瓷与金属间连接方式为胶粘，其连接强度的不足会导致陶瓷受到弹丸打击后严重剥落。马赛克装甲通过减小陶瓷的尺寸，将整块陶瓷替换为马赛克状排列的拼接陶瓷。这种拼接陶瓷结构虽然可以一定程度上限制损伤区域的扩展，但是具有拼接缝隙脆弱、陶瓷剥落严重及防护性能不均匀等缺点。因此，有必要提出一种改进的设计方案，以避免当前拼接装甲的固有缺点。

为适应现代战争的需求，在现有技术中，研究者开发了大量的纤维增强复合材料，其中，超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料(以下简称UHMWPE)因其良好的抗侵彻性能和低密度的特点，被越来越多地应用于轻质防弹装甲中。但在实际应用中，一方面由于UHMWPE的低摩擦系数及较低的表面粗糙度，导致UHMWPE很难与其他材料有效结合；另一方面，由于UHMWPE的大变形能量耗散方式，在受到冲击时UHMWPE的边界难以进行有效夹持，使其在装甲系统中与其他材料脱离，从而导致装甲防护性能的降低。因此，UHMWPE的有效固定成为了装甲防护性能充分发挥的关键。

发明内容

本发明的目的是解决现有的防弹装甲连接强度小、防护不均匀、受到弹丸打击时损伤区域大，或者是UHMWPE难以有效固定的技术问题，而提供一种蜂窝-封装复合增强陶瓷金属装甲及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种蜂窝-封装复合增强陶瓷金属装甲，其特殊之处在于：包括内装甲和对内装甲进行封装的外装甲；

所述内装甲包括一体化蜂窝网格金属点阵，以及与所述一体化蜂窝网格金属点阵的蜂窝网格适配的陶瓷块；

所述一体化蜂窝网格金属点阵为采用金属材料一体成型的多边形蜂窝网格结构；所述多边形蜂窝网格结构包括背板，以及设置在背板上的多边形蜂窝网格；

所述多个陶瓷块分别镶嵌在多边形蜂窝网格的每个网格孔内；

所述外装甲为双股交替正交缠绕在内装甲表面的预浸料，所述双股交替正交缠绕是指由两张预浸料以相互垂直并且交替的方式进行缠绕，所述预浸料为超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料预浸料。

进一步地，所述超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料预浸料的叠层方式为[(90/0)₂(90/0)₂]_N。

进一步地，所述一体化蜂窝网格金属点阵为采用金属材料一体成型的四边形蜂窝网格结构或者六边形蜂窝网格结构，工艺简单、结构强度大。