[发明专利]轻质低成本混凝土浇筑双层复合结构装甲及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合结构装甲设计及其制备技术领域，具体涉及一种轻质低成本混凝土浇筑双层复合结构装甲及其制备方法。

背景技术

单层均质金属装甲由于其密度大、质量大、成本高，逐渐被密度低、成本低的复合结构装甲所取代。复合结构装甲是由两层以上不同性能的防护材料组成的非均质装甲，它们具有较强的综合抗侵彻性能。

现有轻型装甲车辆的装甲中，金属与陶瓷复合组成的单层或双层复合结构装甲应用最为广泛。其中双层复合结构装甲抗弹效率较高，弥补了单层复合结构装甲极易被飞弹弹丸击穿而丧失保护作用的缺陷，具有抗重复打击能力，适用于更高的抗弹要求。而其中一种双层复合结构装甲每层均由金属波纹板结构为骨架、陶瓷材料为芯部以及二者之间的空隙处填充树脂材料构成。但由于陶瓷密度较高，一般大于3.0g/cm³，增加了车身重量，影响了车辆的机动性。同时陶瓷一般需要经过高温烧结而成，制备与金属波纹板空隙形状相适配的陶瓷需要特定的模具，因此该复合结构装甲的制备较为困难，成本较高。

研究人员尝试过使用密度较低的普通混凝土材料替代上述双层波纹板复合结构装甲中的陶瓷材料。由于普通混凝土的抗压强度与陶瓷相比较低，替代后的复合结构装甲的抗侵彻性能大幅度下降。

而且，不论是陶瓷或是普通混凝土作为芯部材料，其与金属波纹板之间的相对位置难以固定，加之树脂材料的流动性较差，因此给制备过程中树脂材料进行空隙填充的步骤增加了一定的难度。

另外，金属波纹板的存在相当于把整体结构分割成了几个相对独立的部分，在子弹作用的较小范围内存在应力集中现象，应力在各个部分之间的传递较困难。因此，该结构很难发挥出复合结构装甲的整体约束作用。在子弹侵彻作用下，复合结构装甲往往只是小范围内直接被子弹贯穿破坏，其他部分基本无变形，故并未能将整个结构的防护作用得到充分发挥。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种轻质低成本混凝土浇筑双层复合结构装甲及其制备方法，本发明复合结构装甲保证了混凝土浇筑后复合结构的整体性，具有重量轻、抗侵彻性能优异、可抵抗二次打击、发挥了装甲结构的整体防护作用的特点，且其制备方法简单，成本低廉。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种轻质低成本混凝土浇筑双层复合结构装甲，包括金属面板组、固定在金属面板组间的正放四角锥金属网架组2以及浇筑在金属面板组和正放四角锥金属网架组2间的活性粉末混凝土3，所述金属面板组由自上而下顺序设置的三块金属面板1组成，每两块相邻的金属面板1分别与和金属面板1成角度为θ的正放四角锥金属网架组2的上部和下部固定构成双层空心金字塔点阵夹层结构，在所述双层空心金字塔点阵夹层结构内浇筑有活性粉末混凝土3。

所述金属面板1为表面预先进行了喷砂处理的厚度不小于0.5mm的普通钢板、不锈钢板或铝合金板，相邻两块金属面板1间的间距不小于5mm。

所述正放四角锥金属网架组2为去除底部棱的正放四角锥金属网架，每个四角棱锥的棱厚为0.4mm-8mm，其材质为普通钢材、不锈钢材或铝合金材。

所述正放四角锥金属网架组2的四角锥棱与金属面板1之间所夹角度θ为10°-80°。

上述所述的轻质低成本混凝土浇筑双层复合结构装甲的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：首先采用平整机对金属板材进行平整，然后喷砂处理，得到三块金属面板1，再将退火处理后的金属板材采用穿孔剪进行剪切并扩展得到至少两个均匀分布的菱形状网孔的金属网板，然后采用平整机对金属网板进行平整，之后采用液压机通过正放四角锥网架模具在金属网板的菱形孔上冲压获得两块去除底部棱的正放四角锥金属网架组2，最后采用高温钎焊或激光焊将三块金属面板1分别与两块正放四角锥金属网架组2的顶部和底部逐层焊接在一起，构成双层空心金字塔点阵夹层结构；

步骤2：以水、高标号水泥、硅灰、石英砂、高效减水剂及钢纤维或铁粉为原料按预设配比混合并机械搅拌3-15min，得到活性粉末混凝土3的混合料；

步骤3：将步骤2中获得的活性粉末混凝土3混合料浇筑进步骤1中获得的双层空心金字塔点阵夹层结构的空心结构中，再静置、养护后，得到轻质低成本混凝土浇筑双层复合结构装甲成品。

步骤1所述制备正放四角锥金属网架组2的金属网板厚度不小于0.5mm，每个菱形网孔的短对角线的长度为2mm-30mm，其长对角线的长度为4mm-70mm。