[發(fā)明專利]陶瓷增強Fe-Cr-B合金復合材料及其應(yīng)用和制法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110410429.8
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113122773B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佟偉平;高菁;趙迎帆
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/28;C22C38/32;C22C38/34;C22C38/38;B22C9/02;B22C9/22;B22F3/10;C21D1/18;C21D6/00;C21D9/00;C22C33/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種陶瓷增強Fe?Cr?B合金復合材料及其應(yīng)用和制法，屬于合金復合材料領(lǐng)域。該陶瓷增強Fe?Cr?B合金復合材料包括金屬陶瓷復合材料增強塊體和澆注用合金材料；金屬陶瓷復合材料增強塊體之間為澆注用合金材料；澆注用合金材料為澆注用Fe?Cr?B合金裝甲用鋼或鑄鐵；金屬陶瓷復合材料增強塊體中陶瓷增強顆粒為增強相，陶瓷增強顆粒均勻分散在Fe?Cr?B基體合金中；在制備過程中，將金屬陶瓷復合材料增強塊體均勻擺放于砂型中，再在金屬陶瓷復合材料增強塊體之間的縫隙中澆入澆注用合金材料，并經(jīng)過熱處理，使得整個防彈和/或耐磨金屬陶瓷復合板性能提升，并且無裂紋，無明顯空洞、偏析等宏觀缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金復合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷增強Fe-Cr-B合金復合材料及其應(yīng)用和制法。該陶瓷增強Fe-Cr-B合金復合材料是一種鐵基裝甲防護材料，用于重型裝甲彈的防護。本材料也可用于民用耐磨領(lǐng)域，如用于水泥礦山等行業(yè)的堅硬物料破碎。

背景技術(shù)

軍用裝甲材料的研制與開發(fā)一直是各國關(guān)注的熱點問題，因其直接關(guān)系到士兵的生命、武器裝備乃至國家的安全。隨著科技的不斷進步，軍用裝甲防護技術(shù)也不斷提高，軍用新材料成為發(fā)展高新裝甲防護材料的物質(zhì)基礎(chǔ)。裝甲材料主要有鋼裝甲、鋁合金裝甲、鈦合金裝甲、復合材料裝甲和陶瓷材料裝甲。其中，鈦合金裝甲防護性能很好，但鈦合金裝甲的成本是具備同樣防護性能鋼裝甲的10倍～20倍，因其成本過高而始終沒有得到廣泛應(yīng)用。以7039為核心的鋁合金抗拉強度大，對穿甲彈具有很好的防護性能，但鋁合金在受到攻擊而產(chǎn)生抗拉應(yīng)力時，常發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在加工、組裝或焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力均有可能引起鋁合金疲勞，在一定程度上限制了其使用。另外，鋁合金熔點低，溫度升高時很容易變軟。鋼裝甲經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)質(zhì)和熱處理后，可以具有分解或吸收能量的性能，具有優(yōu)異的抗彈性能。

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，對于一些地面目標要害部門和海上大型艦船的裝甲防護變得越來越重要。地面目標比如首長指揮所、核電站、大型碉堡等，主要采用水泥和鋼裝甲防護。海上大型艦船，比如大型航母等，往往采用獨立的鋼裝甲防護。由于目前穿甲技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼裝甲很難滿足重型穿甲的防護需求。如果將陶瓷顆粒與裝甲鋼復合，發(fā)明一種顆粒增強鋼鐵基金屬陶瓷復合材料，將有效提高裝甲的防護性能，能夠抗擊更高能量、更高速度的沖擊。對于顆粒增強金屬陶瓷復合裝甲，目前的研究主要集中在鋁基和鈦基裝甲，而鋼鐵基裝甲材料的研究還鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了陶瓷增強Fe-Cr-B合金復合材料及其應(yīng)用和制法，該陶瓷增強Fe-Cr-B合金復合材料是一種以Fe-Cr-B合金鋼為基體、大顆粒陶瓷為增強相制成的金屬陶瓷復合材料增強塊體，并以該金屬陶瓷復合材料增強塊體及合金液澆注形成的材料，該陶瓷增強Fe-Cr-B合金復合材料能夠用于作為防彈復合裝甲板，作為裝甲防護材料。該陶瓷增強Fe-Cr-B合金復合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，制備工藝簡單靈活，使陶瓷顆粒增強Fe-Cr-B合金復合材料制得的防彈復合裝甲板具有較好的抗彈性能。本發(fā)明的陶瓷顆粒增強Fe-Cr-B合金復合材料也可用于民用耐磨領(lǐng)域，比如水泥物料的粉碎，用本發(fā)明的陶瓷顆粒增強Fe-Cr-B合金復合材料制備的板錘具有良好的耐磨性能和抗沖擊性能。

本發(fā)明的陶瓷增強Fe-Cr-B合金復合材料，包括金屬陶瓷復合材料增強塊體和澆注用合金材料，二者通過鑲嵌鑄造的方式結(jié)合。其中，按體積比，金屬陶瓷復合材料增強塊體：澆注用合金材料＝1：(1.5～5.6)；金屬陶瓷復合材料增強塊體之間為澆注用合金材料；

所述的金屬陶瓷復合材料增強塊體包括陶瓷增強顆粒和Fe-Cr-B基體合金；按體積比，陶瓷增強顆粒：Fe-Cr-B基體合金＝1：(2～3)；

所述的陶瓷增強顆粒為增強相，陶瓷增強顆粒均勻分散在Fe-Cr-B基體合金中；

所述的陶瓷增強顆粒為氧化物陶瓷顆粒，其平均粒徑范圍為2～6mm；