一種新型輕質高強防護裝甲板的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種防彈裝備板，具體涉及一種新型輕質高強防護裝甲板的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 我國輕型裝甲車一直采用鋼制防彈裝甲，武裝直升飛機采用鈦合金防彈裝甲。但 是未來戰爭對陸軍的遠程投送能力、武裝直升飛機的有效載荷能力都提出越來越高的要 求，這就對裝備重量提出了嚴苛要求，使得以前使用的鋼制裝甲和鈦合金裝甲已不能滿足 未來武器裝備發展的需要。因此需要提供一種密度低、防彈效果好、抗打擊，成本低、容易批 量生產，適用于輕型裝甲車和武裝直升機抗擊輕武器和反器材武器攻擊的裝甲板的技術方 案。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是：提出一種輕質高強防護裝甲板的制備方法，使此種裝甲板適用 于輕型裝甲車和武裝直升機抗擊輕武器和反器材武器攻擊，以滿足日益發展的軍事裝備的 要求。
[0004] 實現本發明目的技術方案如下：
[0005] -種新型輕質高強防護裝甲板的制備方法，所述裝甲板為疊層復合結構，所述復 合結構中間的防彈夾心層外用熱擴散連接有不同材質和厚度的單邊夾層金屬板，其改進之 處在于，所述防彈夾心層包括：氧化石墨烯、Sic顆粒和鋁合金；所述鋁合金含按質量百分 比計的下述組份：Cu，1.0 ~1.6% ;Mg，0.6 ~1.3% ;Si，0.2% ;Ti，0. 1% ;Fe，0.3% ;Zn， 0· 25% ;Μη，0· 1% ;Cr，0. 1% ;Zr，0. 04 ~0· 16%;其余為Al。
[0006] 本發明的第一優選技術方案中，按質量百分比計的氧化石墨烯0.5%~3%和SiC 顆粒35%~55%。
[0007] 本發明的第二優選技術方案中，1. 5 %~2. 0 %的氧化石墨烯和35 %~55 %SiC顆 粒。
[0008] 本發明的第三優選技術方案中，45 %~55 %的SiC顆粒。
[0009] 本發明的第四優選技術方案中，2. 0 %的氧化石墨烯和40 %的SiC顆粒。
[0010] 本發明的第五優選技術方案中，防彈夾心層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為 3:1 ~6:1〇
[0011] 本發明的第六優選技術方案中，防彈夾心層厚度與單邊夾層金屬板的厚度比例為 3:1 ~4:1〇
[0012] 本發明的第七優選技術方案中，所述單邊夾層金屬板為單一或兩種復合金屬板。
[0013] 本發明的第八優選技術方案中，SiC顆粒為D50 = 3~20μπι的SiC顆粒。
[0014]本發明提供的輕質高強防護裝甲板的制備方法包括如下步驟：1)混合原料；2)制 備裝粉用包套；3)將樣品混合粉末裝入制備好的包套中；4)粉末物理燒結和金屬板材擴熱 散連接；5)固溶熱處理；6)時效熱處理。
[0015] 本發明提供的制備方法的第一優選方法中，于盛有氧化石墨烯、SiC和所述鋁合金 粉末的V型混料設備中，按所述混合粉末的體積比為10:1的比例加入乙醇；于10~30轉 /分鐘轉速下濕法混合4~14小時得混合粉末料；
[0016] 烘干所述粉末后，在V型混料設備中以10~30轉/分鐘的轉速干法混合4~14 小時得混合粉末。
[0017] 本發明提供的制備方法的第一優選方法中，所述濕法混合在20轉/分鐘轉速下混 合10小時得混合粉末料；
[0018] 所述干法混合在20轉/分鐘轉速混合8小時得混合粉末。
[0019] 本發明提供的制備方法的第二優選方法中，所述步驟2)中，所述裝粉用包套的長 度和寬度較最終產品大5%，包套金屬的厚度與中間空腔厚度的比例為3:1~6:1。
[0020] 本發明提供的制備方法的第三優選方法中，所述步驟3)中，所得粉末振實密度至 2. 0 ~2. 4g/cm3〇
[0021] 本發明提供的制備方法的第四優選方法中，所述步驟4)中，所述熱擴散條件：壓 力90MPa~300MPa，溫度400°C~500°C，時間30分鐘~2小時。
[0022] 本發明提供的制備方法的第五優選方法中，所述熱擴散條件：壓力200MPa。
[0023] 本發明提供的制備方法的第六優選方法中，所述熱擴散條件：溫度450°C。
[0024] 本發明提供的制備方法的第七優選方法中，所述熱擴散條件：時間為1. 2小時。
[0025] 本發明提供的制備方法的第八優選方法中，所述熱擴散條件：壓力200MPa，溫度 450°C，時間為1. 2小時。
[0026] 本發明提供的制備方法的第九優選方法中，所述步驟5)中，于495~505°C下熱處 理1~2小時。
[0027] 本發明提供的制備方法的第十優選方法中，所述熱處理時間為1. 5小時。
[0028] 本發明提供的制備方法的第^^一優選方法中，所述步驟6)中，于185~195°C下熱 處理15~17小時。
[0029] 本發明提供的制備方法的第十二優選方法中，所述熱處理時間為16小時。
[0030] 和最接近的現有技術比，本發明提供的技術方案具有以下優異效果：
[0031] 1、密度低，防護效果好。本發明制備的防彈裝甲板密度低于3.lg/cm3,僅是防彈鋼 板的三分之一，防彈鈦合金板的三分之二。經過實際打靶測試，本發明制備的防護裝甲板， 其防彈效果和抗多次打擊能力明顯好于同等厚度的防彈鈦合金板，也優于同等厚度的防彈 鋼板。
[0032] 2.每使用1公斤本發明所涉及的防彈裝甲板可使輕型裝甲車和武裝直升機減重 0. 5~1. 5公斤，減重效果非常明顯，為提升我國輕型裝甲車輛遠程投送能力、提升武裝直 升飛機有效載荷做出有益貢獻。
[0033] 3、生產成本低，容易實現工業化制備，同時操作工藝簡便，利于生產控制。
【具體實施方式】
[0034] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0035] -種新型輕質高強防護裝甲板的制備方法，混合氧化石墨烯、SiC和鋁合金粉末， 再經過熱物理燒結制備高阻尼超硬防彈夾心層，并采用兩層或四層不同厚度和材質的金屬 與該防彈夾心層進行熱擴散連接，最終形成三層或五層的夾心餅干式復合結構，得密度低 于3.lg/cm3的輕質高強防護裝甲板。
[0036] 制備步驟如下：
[0037] (1)于10~30轉/分鐘轉速的，裝有質量百分比為0.5%~3%的氧化石墨烯， 35%~55%的SiC，及剩余質量分數的鋁合金粉末的V型混料設備中，按積比為10 :1的比 例加入乙醇溶液，進行濕法混合，混合4~14小時，;再然后烘干濕法混合制備的混合粉末， 待完全干燥后在V型混料設備中進行干法混合，混合4~14小時，轉速為10~30轉/分 鐘。
[0038] (2)將混合好的粉末裝入鋁合金包套中，至粉末振實密度到2.0~2. 4g/cm3。
[0039] (3)于90MPa~300Mpa壓力和400°C~500°C下處理30分鐘~2小時，同步完成 粉末物理燒結和金屬板材擴散連接。
[0040] (4)將制備好的裝甲板材首先進行固溶熱處理，熱處理溫度為495~505°C，時間 1~2小時，冷水淬火，然后進行人工時效處理，熱處理溫度為185~195°C，時間15