一种新型轻质高强防护装甲板的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防弹装备板，具体讲涉及一种新型轻质高强防护装甲板的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 我国轻型装甲车一直采用钢制防弹装甲，武装直升飞机采用钛合金防弹装甲。但 是未来战争对陆军的远程投送能力、武装直升飞机的有效载荷能力都提出越来越高的要 求，这就对装备重量提出了严苛要求，使得以前使用的钢制装甲和钛合金装甲已不能满足 未来武器装备发展的需要。因此需要提供一种密度低、防弹效果好、抗打击，成本低、容易批 量生产，适用于轻型装甲车和武装直升机抗击轻武器和反器材武器攻击的装甲板的技术方 案。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是：提出一种新型轻质高强防护装甲板的制备方法，使其适用于轻 型装甲车和武装直升机抗击轻武器和反器材武器攻击，以满足日益发展的军事装备的要 求。
[0004] 实现本发明目的技术方案如下：
[0005] -种新型轻质高强铝合金防护装甲板及其制备方法，所述装甲板为叠层复合结 构，所述复合结构中间的防弹夹心层外用热扩散连接有不同材质和厚度的单边夹层金属 板，其改进之处在于，所述防弹夹心层包括：氧化石墨烯、SiC颗粒和铝合金；所述铝合金含 按质量百分比计的下述组份：Cu，5. 3~6. 4% ;Mg，0. 05~0· 40% ;Si，0. 25% ;Ti，0. 02~ 0· 10% ;Fe，0. 30% ;Ζη，0· 10% ;Μη，0· 1 ~0· 5% ;Zr，0. 10 ~0· 25%;余量为常规杂质和 Al〇
[0006] 本发明的第一优选技术方案中，按质量百分比计的氧化石墨稀0.5%~3%和SiC 颗粒35%~55%。
[0007] 本发明的第二优选技术方案中，1. 5%~2. 0%的氧化石墨烯。
[0008] 本发明的第三优选技术方案中，45 %~55 %的SiC颗粒。
[0009] 本发明的第四优选技术方案中，2. 0%的氧化石墨烯和40%的SiC颗粒。
[0010] 本发明的第五优选技术方案中，防弹夹心层厚度与单边夹层金属板的厚度比例为 3:1~6:1〇
[0011] 本发明的第六优选技术方案中，防弹夹心层厚度与单边夹层金属板的厚度比例为 3:1 ~4:1〇
[0012] 本发明的第七优选技术方案中，所述单边夹层金属板为单一或两种复合金属板。
[0013] 本发明的第八优选技术方案中，SiC颗粒为D50 = 3~20um的SiC颗粒。本发明 提供的轻质高强防护装甲板的制备方法包括如下步骤：1)混合原料；2)制备装粉用包套； 3)将样品混合粉末装入制备好的包套中；4)粉末物理烧结和金属板材扩热散连接；5)固溶 热处理；6)时效热处理。
[0014] 进一步的，于盛有氧化石墨烯、SiC和所述铝合金粉末的V型混料设备中，按所述 混合粉末的体积比为10:1的比例加入乙醇；于10~30转/分钟转速下混合4~14小时 得混合粉末料；
[0015] 烘干所述粉末后，在V型混料设备中以10~30转/分钟的转速混合4~14小时 得混合粉末。
[0016] 本发明提供的制备方法的第二优选方法中，所述装粉用包套的长度和宽度较最终 产品大5 %，包套金属的厚度与中间空腔厚度的比例为3:1~6:1。
[0017] 本发明提供的制备方法的第三优选方法中，所得粉末振实密度至2. 0~2. 4g/cm3。
[0018] 本发明提供的制备方法的第四优选方法中，所述热扩散条件：压力90MPa~ 300MPa，温度400°C~500°C，时间30分钟~2小时。
[0019] 本发明提供的制备方法的第五优选方法中，于490~500°C下固溶热处理2~4小 时，冷水淬火。
[0020] 本发明提供的制备方法的第六优选方法中，于185~195°C下时效热处理8~10 小时。
[0021] 和最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
[0022] 1、密度低，防护效果好。本发明制备的防弹装甲板密度低于3.lg/cm3,仅是防弹钢 板的三分之一，防弹钛合金板的三分之二。经过实际打靶测试，本发明制备的防护装甲板， 其防弹效果和抗多次打击能力明显好于同等厚度的防弹钛合金板，也优于同等厚度的防弹 钢板。
[0023] 2、每使用1公斤本发明所涉及的防弹装甲板，相比于使用旧材料，可使轻型装甲 车和武装直升机减重〇. 5~1. 5公斤，减重效果非常明显，为提升我国轻型装甲车辆远程投 送能力、提升武装直升飞机有效载荷做出有益贡献。
[0024] 3、生产成本低，容易实现工业化制备，同时操作工艺简便，利于生产控制。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0026] -种新型轻质高强防护装甲板制备方法，混合氧化石墨烯、SiC和铝合金粉末，再 经过热物理烧结制备高阻尼超硬防弹夹心层，并采用两层或四层不同厚度和材质的金属与 该防弹夹心层进行热扩散连接，最终形成三层或五层的夹心饼干式复合结构，得密度低于 3.lg/cm3的轻质高强防护装甲板。
[0027] 制备步骤如下：
[0028] (1)于10~30转/分钟转速的，装有0.5%~3%的氧化石墨稀，质量百分比为 35%~55%的SiC，及剩余质量分数的铝合金粉末的V型混料设备中，按积比为10 :1的比 例加入乙醇溶液，进行湿法混合，混合4~14小时，;再然后烘干湿法混合制备的混合粉末， 待完全干燥后在V型混料设备中进行干法混合，混合4~14小时，转速为10~30转/分 钟。
[0029] (2)将混合好的粉末装入铝合金包套中，至粉末振实密度到2. 0~2. 4g/cm3。
[0030] (3)于90MPa~300Mpa压力和400°C~500°C下处理30分钟~2小时，同步完成 粉末物理烧结和金属板材扩散连接。
[0031] (4)将制备好的装甲板材首先进行固溶热处理，热处理温度为490~500°C，时间 2~4小时，冷水淬火，然后进行人工时效处理，热处理温度为185~195°C，时间8~10小 时。
[0032] 实施例1:采用4mm厚LF21错合金-12mm厚高阻尼超硬防弹夹心层，二层结构，高 阻尼超硬防弹夹心层厚度与单边夹层金属板的厚度比例为3:1 ;
[0033] 实施例2:采用4mm厚LF21错合金-16mm厚高阻尼超硬防弹夹心层，二层结构，高 阻尼超硬防弹夹心层厚度与单边夹层金属板的厚度比例为4:1 ;
[0034] 实施例3:采用4mm厚LF21错合金-24mm厚高阻尼超硬防弹夹心层，二层结构，高 阻尼超硬防弹夹心层厚度与单边夹层金属板的厚度比例为6:1 ;
[0035] 不同成分下装甲板的防弹化效果见表。另有说明除外，表中百分含量均为质量分 数。
[0036] 表1不同成分防弹板防弹效果对比（夹心层厚度：单边层厚度=3:1)
[0037]
[0038] 表2不同成分防弹板防弹效果对比（夹心层厚度：单边层厚度=4:1)
[0039]
[0040] 表3不同成分防弹板防弹效果对比（夹心层厚度：单边层厚度=6:1)
[0041 ]
[0042] 通过表1、表2和表3的数据展示，充分说明经本发明方法制备的防弹装甲板具备 低密度和高效防弹的效果。
[0043] 本发明中提供的一种新型轻质高强防护装甲板及其制备方法，仅采用单边金属层 与防弹夹心层复合，即可达到密度低、自身体重轻、防弹效果优异，且防弹效果和抗多次打 击能力明显好于同等厚度的防弹钛合金板，也优于同等厚度的防弹钢板，同时生产成本低， 容易实现工业化制备，同时操作工艺简便，利于生产控制。
[0044] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人 员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些 未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种新型轻质高强防护装甲板的制备方法，所述装甲板为叠层复合结构，所述复合 结构中间的防弹夹心层外用热扩散连接有不同材质和厚度的单边夹层金属板，所述防弹夹 心层包括：氧化石墨烯、SiC颗粒和铝合金；所述铝合金含按质量百分比计的下述组份：Cu， 5. 3 ~6. 4% ;Mg，0. 05 ~0? 40% ;Si，0. 25% ;Ti，0. 02 ~0? 10% ;Fe，0. 30% ;Zn，0. 10% ; Mn，0. 1~0. 5% ;Zr，0. 10~0. 25% ;余量为常规杂质和Al,其特征在于，所述制备方法的 步骤如下： 1) 混合原料； 2) 制备装粉用包套； 3) 将混合粉末装入包套中； 4) 粉末物理烧结和金属板材扩热散连接； 5) 固溶热处理； 6) 时效热处理。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，按照一定的比例选取 氧化石墨烯、SiC和铝合金粉末进行混合； (1) 将氧化石墨烯、SiC和铝合金粉末组成的混合粉末加入V型混料设备中，并倒入乙 醇溶液，进行湿法混合； (2) 将上一步制备的混合粉末进行烘干，待完全干燥后在V型混料设备中进行干法混 合。3. 如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉末与乙醇溶液的体积比为 10 :1〇4. 如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述湿法混合和所述干法混合要根据 粉末重量混合时间选择4~14小时，根据粉末比例选择V型混料桶的转速为10~30转/ 分钟。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述装粉用包套的长 度和宽度较最终产品大5%，包套金属的厚度与中间空腔厚度的比例为3:1~6:1。6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，将所得粉末振实密度 至 2. 0 ~2. 4g/cm3。7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述热扩散条件：压 力90MPa~300MPa，温度400°C~500°C，时间30分钟~2小时。8. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热扩散条件：压力220MPa。9. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热扩散条件：温度460°C。10. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热扩散条件：时间1小时。11. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热扩散条件：压力220MPa，温度 460°C，时间1小时。12. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，于490~500°C下 固溶热处理2~4小时，冷水淬火。13. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤6)中，于185~195°C下 时效热处理8~10小时。
【专利摘要】本发明提供一种新型轻质高强防护装甲板的制备方法，装甲板为多层的夹心饼干式复合结构，此复合结构中间的通过热扩散连接有不同材质厚度的单边夹层金属板。装甲板的制备方法包括步骤：1)混合原料；2)制备装粉用包套；3)将样品混合粉末装入制备好的包套中；4)粉末物理烧结和金属板材扩热散连接；5)固溶热处理；6)时效热处理。本发明适用于轻型装甲车和武装直升机抗击轻武器和反器材武器攻击所采用的防弹装甲层及其生产制备。
【IPC分类】C22F1/05, C22F1/057, C22C21/18
【公开号】CN105238975
【申请号】CN201510698468
【发明人】王旭东, 李炯利, 戴圣龙, 王胜强, 汤珣
【申请人】中国航空工业集团公司北京航空材料研究院
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月23日