专利名称：金属/陶瓷层状复合材料防护板的制作方法
技术领域：
本发明属于装甲板技术领域。
背景技术：
现有的防护装甲板主要有三种，第一种为由高强度合金钢制成的防护装甲板，这种防护装甲板韧性好，但是硬度低。第二种为由高韧性陶瓷制成的防护装甲板，这种防护装甲板密度小，硬度高，但是抗冲击性能差，在日常使用中，容易破碎，失去防护效果。第三种为金属/陶瓷胶水粘结复合的防护装甲板，金属板和陶瓷板结合的强度低，在高速弹丸的打击作用下，吸收弹丸能量的效果不理想，与第二种由高韧性陶瓷制成的防护装甲板一样，缺乏抗二次打击能力。而且胶水在阳光照射和潮湿的环境中容易失去粘结能力。
发明内容
为了提高防弹效果和使用可靠性，减轻防护板重量，改善复合防护板的抗二次打击性能，本发明提出了一种金属/陶瓷层状复合材料防护板，其特征在于所述防护板具有至少一个金属层/陶瓷层/金属层三明治结构，所述三明治结构是在600℃～900℃温度下，通过活性铸接工艺或活性金属钎焊工艺将金属层和陶瓷层焊接在一起。
本发明所述防护板的金属层是铝、钛、铁、镍及其合金制成的板材。
本发明所述防护板的陶瓷层是氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅或碳化硼制成的板材。
本发明所述的金属/陶瓷层状复合材料防护板，兼具金属和陶瓷材料各自的特点，不仅硬度高，而且韧性好、重量轻，具有较好的防护高速弹丸打击的能力。本发明所述防护板可广泛应用在防弹衣、装甲车辆和需要装甲防护的飞行器上。
具体实施例方式
本发明提出了一种金属/陶瓷层状复合材料防护板，具有至少一个金属层/陶瓷层/金属层三明治结构，所述三明治结构是在600℃～900℃温度下，通过活性铸接工艺或活性金属钎焊工艺将金属层和陶瓷层焊接在一起。本发明中所述的活性金属钎焊工艺的一种方式为将活性金属钎焊材料均匀涂刷在要结合的金属层和陶瓷层表面，并将它们放置在一起，先在烘箱中将有机溶剂烘干，然后放置在真空电炉中，慢速升温到600℃～900℃，保温10～15分钟，随炉冷却，即可获得结合良好的金属/陶瓷层状复合材料防护板。本发明中所述的活性铸接工艺是指在高温下，通过物理或化学方法减小金属熔体的表面张力，使其能够在陶瓷表面湿润并凝固，从而使金属和陶瓷焊接在一起。
本发明所述防护板的金属层是铝、钛、铁、镍及其合金制成的板材。
本发明所述防护板的陶瓷层是氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅或碳化硼制成的板材。
金属材料和陶瓷材料的热膨胀系数不同，两者在高温下通过活性铸接工艺和活性金属钎焊工艺焊接在一起，冷却到室温时，金属/陶瓷层状复合材料(简称金属陶)内部存在内应力，由于金属的热膨胀系数比陶瓷高，陶瓷受压应力作用，陶瓷材料的特点是抗压性能远远由于其抗拉伸性能，这种应力也会导致金属材料的原子晶格畸变，有效提高金属材料的硬度，金属陶内应力的存在对于提高其抗高速弹丸冲击的能力非常有利。
本发明所述防护板对于高速弹丸的防护机理当高速弹丸打击到本发明所述防护板表面时，最外层金属层在弹丸的侵彻下被破开，露出中间的陶瓷层，陶瓷材料的硬度要比弹丸的组成材料高很多，可以非常有效的对弹丸进行侵彻而损坏弹丸，降低弹丸的持续侵彻能力，陶瓷层在高速弹丸的打击下产生裂纹而破损，但是两边金属层通过焊接所形成的束缚作用防止陶瓷层上裂纹扩展，裂纹在扩展过程中，金属材料的塑性能够有效吸收弹丸打击的能量，进一步降低弹丸的侵彻能力，对防护板后面的人体实现有效防护。
和普通的陶瓷防护板不同的是，本发明所述防护板在高速弹丸打击作用下表现出类似金属板的性能，具有抗二次击打能力，在高速弹丸打击下，陶瓷材料防护板通常都被打得粉碎，而本发明所述防护板在高速弹丸打击下除了被弹丸打击的部份被破坏以外，其他部份保持完整，仍然具有防护作用。
将金属/陶瓷胶水粘结复合的防护装甲板与本发明所述防护板进行对比实验，金属层和陶瓷层的厚度均相同，两种防护板在同样的条件下进行高速弹丸打击实验。实验结果表明，本发明所述防护板比金属/陶瓷胶水粘结复合的防护装甲板具有更好防护效果，单次防护效能高10％以上，而且具有抗二次打击能力，在使用中更安全更可靠。
权利要求
1.金属/陶瓷层状复合材料防护板，其特征在于所述防护板具有至少一个金属层/陶瓷层/金属层三明治结构，所述三明治结构是在600℃～900℃温度下，通过活性铸接工艺或活性金属钎焊工艺将金属层和陶瓷层焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的防护板，其特征在于所述防护板的金属层是铝、钛、铁、镍及其合金制成的板材。
3.根据权利要求1所述的防护板，其特征在于所述防护板的陶瓷层是氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅或碳化硼制成的板材。
全文摘要
金属/陶瓷层状复合材料防护板，属于装甲板技术领域。为了提高防弹效果和使用可靠性，减轻防护板重量，改善复合防护板的抗二次打击性能，本发明公开了一种金属/陶瓷层状复合材料防护板，具有至少一个金属层/陶瓷层/金属层三明治结构，所述三明治结构是在600℃～900℃温度下，通过活性铸接工艺或活性金属钎焊工艺将金属层和陶瓷层焊接在一起。本发明所述的金属/陶瓷层状复合材料防护板，兼具金属和陶瓷材料各自的特点，不仅硬度高，而且韧性好、重量轻，具有较好的防护高速弹丸打击的能力。本发明所述防护板可广泛应用在防弹衣、装甲车辆和需要装甲防护的飞行器上。
文档编号B32B15/04GK1623770SQ200410098948
公开日2005年6月8日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年12月17日
发明者彭榕 申请人:清华大学