[發(fā)明專利]B₄C/SiC功能梯度陶瓷及其制作方法無(wú)效

申請(qǐng)?zhí)枺?/td>	200910050852.0	申請(qǐng)日：	2009-05-08
公開(kāi)（公告）號(hào)：	CN102173807A	公開(kāi)（公告）日：	2011-09-07
發(fā)明（設(shè)計(jì)）人：	李汶軍;李根法	申請(qǐng)（專利權(quán)）人：	李汶軍;李根法
主分類號(hào)：	C04B35/56	分類號(hào)：	C04B35/56;C04B35/622;F41H5/02
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地址：	200083 上海***	國(guó)省代碼：	上海;31
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搜索關(guān)鍵詞：	sub sic 功能梯度陶瓷及其制作方法
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【說(shuō)明書(shū)】：

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及B₄C/SiC防彈陶瓷材料的研制。采用B₄C/SiC功能梯度陶瓷的結(jié)構(gòu)形式，使該材料兼具SiC和B₄C的優(yōu)點(diǎn)，適用于車輛裝甲。

背景技術(shù)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，防彈裝甲材料是不可缺少的生存之本，是軍事武器的關(guān)鍵技術(shù)之一^[1]。陶瓷材料具有高硬度和重量輕的特點(diǎn)，是優(yōu)良的抗彈材料之一^[2-3]。用于裝甲體系的典型陶瓷包括氧化物陶瓷(如Al₂O₃)和非氧化物陶瓷(例如B₄C、SiC和TiB₂等)^[4-5]。一般來(lái)說(shuō)，非氧化物陶瓷具有更高的物理性能和相對(duì)低的密度(除TiB₂基陶瓷外)，作為防彈材料比Al₂O₃陶瓷更有利。碳化硼具有極高硬度(＞30?GPa)、高熔點(diǎn)(2450℃)、優(yōu)異的耐蝕性、較好的高溫穩(wěn)定性、質(zhì)量輕(密度為2.52g/cm)等優(yōu)良的物理化學(xué)性能，被認(rèn)為是作為軍事裝備的最理想的裝甲陶瓷，應(yīng)用前景廣泛。熱壓燒結(jié)的B₄C陶瓷已被用于制備防彈衣、直升機(jī)用輕質(zhì)裝甲板等。

陶瓷裝甲的最大發(fā)展領(lǐng)域不在防彈衣方面，是在裝甲車輛上。與金屬裝甲比較，陶瓷裝甲具有較好的抗彈性能，尤其是對(duì)付破甲彈的效果更好。在各種陶瓷裝甲材料中，B₄C以其高硬度和質(zhì)輕的優(yōu)勢(shì)，是用于裝甲車輛的首選材料。然而，自從約翰斯·霍普金斯大學(xué)和美陸軍實(shí)驗(yàn)室的研究人員^[6]發(fā)現(xiàn)碳化硼在非常高的速度和沖擊壓力作用下，比如在具有較高動(dòng)能的彈藥沖擊下，晶體結(jié)構(gòu)由于相變而崩潰，形成易破碎的玻璃態(tài)材料帶，出現(xiàn)削弱抗彈性能的非晶化現(xiàn)象。非晶化現(xiàn)象是B₄C用于裝甲車輛的主要障礙。為了克服碳化硼材料在高壓沖擊下存在結(jié)構(gòu)崩潰現(xiàn)象，研究人員希望通過(guò)改變晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和添加劑等途徑，研究出新的制備方法，使碳化硼能夠用于車輛裝甲，但直到現(xiàn)在還沒(méi)有找到成功的解決途徑。碳化硅(SiC)具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、耐熱沖擊、耐高溫氧化等特性。在防彈陶瓷中，它的硬度、彈性模量較高，密度居中，其防彈性能介于B₄C和Al₂O₃之間。在高動(dòng)能的彈藥沖擊下，并不出現(xiàn)因相變而削弱抗彈性能。因此，采取SiC和B₄C復(fù)合陶瓷的結(jié)構(gòu)形式有望能解決因相變而削弱抗彈性能的現(xiàn)象。此外，SiC的加入還有望改善B₄C陶瓷的脆性，提高其強(qiáng)度。T.Yanai等人^[7]向B₄C中加入10-20vol％的SiC顆粒，實(shí)驗(yàn)表明引入SiC可以改善B₄C的強(qiáng)度和韌性。但是同時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于SiC的引入使B₄C陶瓷硬度降低，抗彈性能減弱。為了解決以上存在的問(wèn)題，本課題首次把功能梯度結(jié)構(gòu)的概念引入到B₄C/SiC復(fù)合陶瓷中，有望可以制備出適合車輛裝甲用的B₄C/SiC功能梯度防彈材料。

參考文獻(xiàn)

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