[實(shí)用新型]一種大厚度碳化硼-鋁合金復(fù)合板

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721302045.X
• 申請(qǐng)日: 2017-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207662272U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙立;夏倫剛;崔毅;方寧象
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江立泰復(fù)合材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F41H5/04
• 分類(lèi)號(hào): F41H5/04;B22D19/08;B32B9/00;B32B9/04;B32B15/20
• 代理公司: 杭州豐禾專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33214
• 代理人: 王曉峰

本實(shí)用新型提供一種大厚度碳化硼?鋁合金復(fù)合板，該復(fù)合板包括碳化硼陶瓷板和鋁合金包裹層，所述鋁合金包裹層包裹在碳化硼陶瓷板的外表面，所述陶瓷板設(shè)有通孔；所述通孔軸向貫穿鋁合金包裹層和碳化硼陶瓷板。陶瓷板上均勻分布的止裂孔也有利于澆筑過(guò)程中液態(tài)鋁的流動(dòng)和貫通，使鋁合金與碳化硼陶瓷的結(jié)合更加牢固。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及碳化硼陶瓷領(lǐng)域，尤其涉及碳化硼-鋁合金復(fù)合裝甲。

背景技術(shù)

防彈裝甲材料日益朝著高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、低密度和低成本的方向發(fā)展。傳統(tǒng)金屬防彈材料由于密度大，使得車(chē)輛、船舶和飛機(jī)不得不犧牲其有效載荷，同時(shí)過(guò)厚的裝甲又降低了設(shè)備的操作靈活性，因此，輕質(zhì)防彈材料已經(jīng)成為目前的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。陶瓷材料具有強(qiáng)度高、硬度大、耐高溫、抗氧化、高溫下耐磨性?xún)?yōu)異、熱膨脹系數(shù)小、密度低等優(yōu)良的性能，并且陶瓷材料具備的吸能效應(yīng)、磨損效應(yīng)、動(dòng)力學(xué)效應(yīng)等有益于發(fā)揮陶瓷材料的抗彈能力，這些特性是金屬材料、高分子材料及其復(fù)合材料所不具備的，其中B₄C陶瓷的高硬度（僅次于金剛石和立方氮化硼）和低密度（2.52g/cm³），使其在防彈裝甲域具有巨大的應(yīng)用潛力。金屬鋁具有優(yōu)良的塑性和韌性、易加工成型和密度較低（2.7g/cm³），而且原料來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，與陶瓷材料復(fù)合后具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌的特點(diǎn)。因此，將B₄C陶瓷與金屬鋁相結(jié)合，形成碳化硼-鋁合金復(fù)合裝甲，揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮二者的性能優(yōu)勢(shì)，是制備高性能防彈裝甲的一條有效的途徑。

目前的抗彈陶瓷厚度一般小于30mm，主要用于防小口徑彈種的攻擊，對(duì)于更高等級(jí)的防護(hù)，要求復(fù)合裝甲中的抗彈陶瓷有一定的厚度，盡管采用多層疊鋪方式也可以實(shí)現(xiàn)陶瓷的大厚度要求，但由于尺寸效應(yīng)其抗彈性能會(huì)相應(yīng)下降;而采用大厚度整體抗彈陶瓷，可提高防護(hù)裝甲抗擊高能量打擊的能力。B₄C的熔點(diǎn)高達(dá)2350℃，純B₄C材料因其高共價(jià)鍵含量和低自擴(kuò)散系數(shù)，燒結(jié)性較差，通?？梢酝ㄟ^(guò)添加燒結(jié)助劑促進(jìn)其燒結(jié)。B₄C陶瓷的低韌性嚴(yán)重影響其抗彈性能。因此可以采取成分及結(jié)構(gòu)復(fù)合的方式來(lái)提高B₄C陶瓷的韌性。目前B₄C陶瓷的制備主要是熱壓燒結(jié)、無(wú)壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)三種工藝。其中反應(yīng)燒結(jié)溫度低，能夠以?xún)舫叽鐭Y(jié)，具有良好的應(yīng)用前景。

目前，制備碳化硼陶瓷-鋁合金復(fù)合材料通常是先制備出多孔碳化硼骨架，之后采用熔滲液態(tài)鋁的方法，獲得三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的碳化硼-鋁復(fù)合材料，但該結(jié)構(gòu)材料難以充分發(fā)揮碳化硼陶瓷的優(yōu)異特性，也難以制備大尺寸制品。流延成型可用來(lái)成型大尺寸陶瓷制品，但通常適合于制備薄片制品，在制備大厚度產(chǎn)品方面有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種大厚度碳化硼-鋁合金復(fù)合板，先制備出大厚度碳化硼陶瓷板，之后將陶瓷板與鋁合金直接澆注，使鋁合金在三維空間上對(duì)碳化硼陶瓷進(jìn)行約束和固結(jié)，形成鋁包裹碳化硼的一體結(jié)構(gòu)材料。陶瓷板上均勻分布的止裂孔也有利于澆筑過(guò)程中液態(tài)鋁的流動(dòng)和貫通，使鋁合金與碳化硼陶瓷的結(jié)合更加牢固。該復(fù)合板包括碳化硼陶瓷板和鋁合金包裹層，所述鋁合金包裹層包裹在碳化硼陶瓷板的外表面，所述陶瓷板設(shè)有通孔；所述通孔軸向貫穿鋁合金包裹層和碳化硼陶瓷板。

作為優(yōu)選，所述復(fù)合板為將鋁合金水澆注在碳化硼陶瓷板表面所形成的一體結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述復(fù)合板的中部區(qū)域設(shè)有多個(gè)通孔，所述多個(gè)通孔均勻分布復(fù)合板表面形成三維網(wǎng)格狀。

作為優(yōu)選， 所述碳化硼陶瓷板的厚度為60-80mm；所述鋁合金包裹層的厚度為30-50mm；壓坯密度控制在1.7-1.8g/cm³，所述通孔的孔徑為3-5mm。