[发明专利]一种约束陶瓷-金属复合防弹装甲板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种约束陶瓷‑金属复合防弹装甲板及其制备方法，由多个约束陶瓷‑金属复合抗弹单元组成，每个约束陶瓷‑金属复合抗弹单元包含金属背板、金属约束板和陶瓷块，金属约束板和陶瓷块设置在金属背板上，陶瓷块设置在金属约束板内部，和金属约束板通过过盈配合进行装配连接。本发明约束陶瓷‑金属复合防弹装甲板在武装直升机、装甲车、舰船和坦克等多种防弹场合具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于陶瓷复合防弹装甲设计制备技术领域，具体涉及一种约束陶瓷-金属复合防弹装甲板及其制备方法。

背景技术

传统的陶瓷复合防弹板通常以脆性陶瓷作面板、以韧性金属做背板，相较于均质金属防弹板，具有更轻的质量与更强的防护能力。因此该类陶瓷防弹板在武装直升机、装甲车、船舶舰艇和坦克上有着广泛的应用。但这种双层陶瓷金属复合防弹板只是简单的层叠复合结构，在单发子弹撞击后，陶瓷面板会出现较大区域碎裂与损伤，陶瓷与背板粘接界面也会发生开裂和分层，这将导致复合防弹板失去继续抗弹的能力，因此其抗多发弹能力较差。

陶瓷复合装甲抗弹性能的影响因素包括各组分材料的性能、各组分材料的厚度、弹体的材料与形貌、陶瓷约束条件等。其中，对陶瓷约束条件进行合理设计是进一步提升陶瓷复合装甲抗弹性能的有效途径之一。当陶瓷被施加以变形约束或压缩预应力时，陶瓷强度会得到显著提升；同时，当子弹撞击陶瓷使其产生裂纹后，由于陶瓷被严格限定在特定约束区域，因此子弹前进必须耗散更大的能量以粉碎前端的陶瓷，于是陶瓷的抗弹性能得以充分发挥。另外，约束体还可限制裂纹在陶瓷内的扩展，使损伤限制在陶瓷的局部区域，提升装甲的抗多发性能。

现有施加约束的技术手段，常常需要在陶瓷前增加金属板，会大大减弱了防弹板的防弹效果。另外，其施加的压缩预应力大小不便于调控与设计，且现有手段操作复杂，成本昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种约束陶瓷-金属复合防弹装甲板及其制备方法，将陶瓷与金属约束板通过过盈配合进行装配连接，对陶瓷施加可调控的压缩预应力，从而提升陶瓷力学性能并降低陶瓷弹击损伤程度，获得防护性能更强且可防护多发子弹打击的防弹装甲板。

本发明采用以下技术方案：

一种约束陶瓷-金属复合防弹装甲板，由多个约束陶瓷-金属复合抗弹单元组成，每个约束陶瓷-金属复合抗弹单元包含金属背板、金属约束板和陶瓷块，金属约束板和陶瓷块设置在金属背板上，陶瓷块设置在金属约束板内部，和金属约束板通过过盈配合进行装配连接。

具体的，多个约束陶瓷-金属复合抗弹单元中位于同一列的约束陶瓷-金属复合抗弹单元之间等距间隔设置，相邻列之间约束陶瓷-金属复合抗弹单元的中心对齐排布或交错排布。

具体的，约束陶瓷-金属复合防弹装甲板至少包括一个约束陶瓷-金属复合抗弹单元。

具体的，金属背板由钢、铝合金或钛合金制成，厚度为2～15mm。

具体的，金属约束板由钢或钛合金制成，厚度为2～15mm。

具体的，陶瓷块为圆柱形结构，由氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅或碳化硼制备而成，厚度与金属约束板相同。

一种约束陶瓷-金属复合防弹装甲板的制备方法，首先在金属约束板上切割圆形孔；然后加热金属约束板，在圆形孔中填充直径大于圆孔初始直径的圆柱形陶瓷块，之后进行冷却；最后将金属背板上涂抹胶黏剂，与金属约束板和陶瓷的装配体进行粘接制成约束陶瓷-金属复合防弹装甲板。

具体的，包括以下步骤：

S1、在金属约束板上打圆形孔，切割过程控制内孔表面粗糙度R_a≤3.2μm；

S2、制备圆柱形结构的陶瓷块并研磨表面，使其表面粗糙度R_a≤3.2μm；