CN115972699A - 一种复合陶瓷层状材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种复合陶瓷层状材料及其制备方法，复合陶瓷层状材料包括陶瓷面板层、金属框架、止裂层、粘接剂层和背衬层，所述陶瓷面板层和止裂层设置在所述金属框架内，所述陶瓷面板层的背面设有多个间隔分布的凹槽，所述止裂层由所述陶瓷面板层背面和填充在凹槽内的塑料一体固化形成，所述背衬层通过所述粘接剂层粘接在所述止裂层上。本申请所述凹槽内的塑料在受到冲击波时具有弹性变形能力，能吸收部分冲击力并减少陶瓷面板层上裂纹的扩展，减少陶瓷面板层在冲击波的作用下产生碎裂区的移位，有利于提高陶瓷面板的抗多发弹连续打击的能力。
Description
技术领域
本申请涉及装甲板技术领域，具体涉及一种复合陶瓷层状材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷具有硬度高、质量轻的优点。其特性对于动能弹和弹药破片的防御能力都很强，所以陶瓷技术还被用于坦克，装甲车，甚至飞机等其它武器装备的防护。
当强有力的弹头撞击陶瓷表面时，因陶瓷硬度高于弹头的飞行速度，所以弹头会产生钝化，从而在陶瓷表面粉碎形成细小且坚硬碎块区，变形的弹头凭借剩余的动能继续侵蚀碎块区，当陶瓷碎片与其产生巨大摩擦力的时候，弹丸会进一步被吸收动能，陶瓷产生张力时会促使其破裂，背板也会随之变形，当超压冲击波传播到陶瓷与聚合物粘合层的分界面时，超压冲击波产生强烈的拉伸作用，破坏陶瓷层，在拉伸和剪切作用下，陶瓷层与衬层分离，与此同时，弹头受压而碎裂并在撞击点四周会形成圆锥形的碎裂区。
在陶瓷面板承受单发子弹形成碎裂区后，该碎裂区在后续的弹头的撞击作用下容易移位失去抗弹打击的能力，制约了陶瓷面板的抗多发弹连续打击的能力。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种复合陶瓷层状材料及其制备方法，采用的技术方案包括：
一种复合陶瓷层状材料，包括陶瓷面板层、金属框架、止裂层、粘接剂层和背衬层，所述陶瓷面板层和止裂层设置在所述金属框架内，所述陶瓷面板层的背面设有多个间隔分布的凹槽，所述止裂层由所述陶瓷面板层背面和填充在凹槽内的塑料一体固化形成，所述背衬层通过所述粘接剂层粘接在所述止裂层上。
本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：所述陶瓷面板层的背面设有多个凹槽组，每个所述凹槽组分别包括多个绕所述陶瓷面板层的中部为中心呈圆周阵列分布的多个凹槽，多个所述凹槽组以所述陶瓷面板层的中部为中心同圆分布，相邻两个所述凹槽组的两个凹槽交错分布。
本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：多个所述凹槽在所述陶瓷面板层呈矩形阵列分布。
本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：所述止裂层的材质为超高分子量聚乙烯。
本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：所述背衬层采用尼龙纤维、芳纶纤维或聚乙烯纤维编织而成。
本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：所述陶瓷面板层由氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅和碳化硼中的一种或多种制成。
本申请还提出一种上述的复合陶瓷层状材料的制备方法，包括：
步骤1、将氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅或碳化硼加入球磨罐加入到水中并进行球磨，混合均匀形成混合浆料，将混合浆料进行干燥，干燥后进行压制，压制成型后，进行烧结，最后冷却至室温，得到背面具有凹槽的陶瓷面板层；
步骤2、将步骤1中获得的陶瓷面板层的背面进行超高分子量聚乙烯的注塑，待超高分子量聚乙烯固化后形成止裂层；
步骤3、准备金属框架，将金属框架加热至700-800℃，将陶瓷面板层和止裂层放入金属框架内，冷却金属框架至室温；
步骤4、在止裂层上涂抹胶粘剂，将背衬通过胶粘剂粘接在止裂层上，对胶粘剂进行固化，得到复合陶瓷层状材料。
本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：所述步骤3中，将金属框架加热至700-800℃，在陶瓷面板层和止裂层的四周涂抹胶粘剂后，再将陶瓷面板层放置在金属框架内。
本发明的有益效果：
本申请多个所述凹槽内的塑料在所述陶瓷面板层上间隔分布，当陶瓷面板层被撞击后并产生裂纹时，凹槽内的塑料在受到冲击波时具有弹性变形能力，能吸收部分冲击力并减少陶瓷面板层上裂纹的扩展，还对陶瓷面板层上产生的碎裂区起到缓冲变形的作用，减少陶瓷面板层在冲击波的作用下产生碎裂区的移位，有利于提高陶瓷面板的抗多发弹连续打击的能力；
另一方面，所述陶瓷面板层和粘接剂层均设置在金属框架内，除了通过所述止裂层减少碎裂区产生移位外，还通过所述金属框架包裹在所述陶瓷面板层和止裂层外，有利于限制陶瓷面板层碎裂区移位，有益于提高陶瓷面板的抗多发弹连续打击的能力。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例所述复合陶瓷层状材料的结构爆炸图；
图2为本申请实施例所述复合陶瓷层状材料的剖视图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1提出本申请的实施例，本实施例所述复合陶瓷层状材料包括陶瓷面板层1、金属框架2、止裂层3、粘接剂层4和背衬层5，所述陶瓷面板层1和止裂层3设置在所述金属框架2内，所述陶瓷面板层1的背面设有多个间隔分布的凹槽11，所述止裂层3由所述陶瓷面板层1背面和填充在凹槽11内的塑料一体固化形成，所述背衬层5通过所述粘接剂层4粘接在所述止裂层3上。
本申请多个所述凹槽11在所述陶瓷面板层1上间隔分布，当陶瓷面板层1被撞击后并产生裂纹时，间隔分布的凹槽11内的塑料在受到冲击波时具有弹性变形能力，能吸收部分冲击力并减少陶瓷面板层1上裂纹的扩展，还对陶瓷面板层1上产生的碎裂区起到缓冲变形的作用，减少陶瓷面板层1在冲击波的作用下产生碎裂区的移位，有利于提高陶瓷面板的抗多发弹连续打击的能力；
另一方面，所述陶瓷面板层1和粘接剂层4均设置在金属框架2内，除了通过所述止裂层3减少碎裂区产生移位外，还通过所述金属框架2包裹在所述陶瓷面板层1和止裂层3外，有利于限制陶瓷面板层1碎裂区移位，有益于提高陶瓷面板的抗多发弹连续打击的能力。
所述凹槽11的大小和间隔可根据不同的场景设计，从而适用于不同规格的武器的撞击。
在本实施例中，参照附图1所示，多个所述凹槽11在所述陶瓷面板层1呈矩形阵列分布，当陶瓷面板层1受到撞击时，撞击处四周塑料分别对冲击力进行缓冲和吸收，保证所述凹槽11内的塑料能有效的减少碎裂区的移位。
在另外的实施例中，所述陶瓷面板层1的背面设有多个凹槽组，每个所述凹槽组分别包括多个绕所述陶瓷面板层1的中部为中心呈圆周阵列分布的多个凹槽11，多个所述凹槽组以所述陶瓷面板层1的中部为中心同圆分布，相邻两个所述凹槽组的两个凹槽11交错分布，以使所述陶瓷面板层1上的塑料形成交错分布。
本实施例中，所述止裂层3的材质为超高分子量聚乙烯，超高分子量聚乙烯的粘均分子量在150万，具有优良的耐磨损和耐冲击能力。
所述背衬层5采用尼龙纤维、芳纶纤维或聚乙烯纤维编织而成；
所述陶瓷面板层1由氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅或碳化硼制成；
所述金属框架2的材质为钢或钛合金。
所述粘接剂层4的材质为环氧树脂、聚氨酯或酚醛树脂。
本实施例中，所述陶瓷面板层的厚度为10-15mm，所述凹槽的深度为5-10mm，所述金属框架2呈槽体形，所述金属框架2的厚度为2-5mm。
基于上述内容，本申请还提出一种上述复合陶瓷层状材料的制备方法，包括：
步骤1、将氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅和碳化硼中的一种或多种加入球磨罐加入到水中并进行球磨3-5h，混合均匀形成混合浆料，将混合浆料进行干燥，干燥后进行压制，压制成型后，进行烧结，最后冷却至室温，得到背面具有凹槽11的陶瓷面板层1；
步骤2、利用步骤1中获得的陶瓷面板层1的背面进行超高分子量聚乙烯的注塑，待超高分子量聚乙烯固化后形成止裂层3；
步骤3、准备金属框架2，将金属框架2加热至700-800℃，将陶瓷面板层1和止裂层3放入金属框架2内，冷却金属框架2至室温；
步骤4、在止裂层3上涂抹胶粘剂，将背衬通过胶粘剂粘接在止裂层3上，对胶粘剂进行固化，得到复合陶瓷层状材料。
进一步的，所述步骤3中，在陶瓷面板层1和止裂层3的四周涂抹胶粘剂后，再将陶瓷面板层1放置在金属框架2内。
当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形和替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种复合陶瓷层状材料，其特征在于，包括陶瓷面板层(1)、金属框架(2)、止裂层(3)、粘接剂层(4)和背衬层(5)，所述陶瓷面板层(1)和止裂层(3)设置在所述金属框架(2)内，所述陶瓷面板层(1)的背面设有多个间隔分布的凹槽(11)，所述止裂层(3)由所述陶瓷面板层(1)背面和填充在凹槽(11)内的塑料一体固化形成，所述背衬层(5)通过所述粘接剂层(4)粘接在所述止裂层(3)上。
2.根据权利要求1所述的复合陶瓷层状材料，其特征在于，所述陶瓷面板层(1)的背面设有多个凹槽组，每个所述凹槽组分别包括多个绕所述陶瓷面板层(1)的中部为中心呈圆周阵列分布的多个凹槽(11)，多个所述凹槽组以所述陶瓷面板层(1)的中部为中心同圆分布，相邻两个所述凹槽组的两个凹槽(11)交错分布。
3.根据权利要求2所述的复合陶瓷层状材料，其特征在于，多个所述凹槽(11)在所述陶瓷面板层(1)呈矩形阵列分布。
4.根据权利要求1所述的复合陶瓷层状材料，其特征在于，所述止裂层(3)的材质为超高分子量聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的复合陶瓷层状材料，其特征在于，所述背衬层(5)采用尼龙纤维、芳纶纤维或聚乙烯纤维编织而成。
6.根据权利要求1所述的复合陶瓷层状材料，其特征在于，所述陶瓷面板层(1)由氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅和碳化硼中的一种或多种制成。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的复合陶瓷层状材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1、将氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅或碳化硼加入球磨罐加入到水中并进行球磨，混合均匀形成混合浆料，将混合浆料进行干燥，干燥后进行压制，压制成型后，进行烧结，最后冷却至室温，得到背面具有凹槽(11)的陶瓷面板层(1)；
步骤2、将步骤1中获得的陶瓷面板层(1)的背面进行超高分子量聚乙烯的注塑，待超高分子量聚乙烯固化后形成止裂层(3)；
步骤3、准备金属框架(2)，将金属框架(2)加热至700-800℃，将陶瓷面板层(1)和止裂层(3)放入金属框架(2)内，冷却金属框架(2)至室温；
步骤4、在止裂层(3)上涂抹胶粘剂，将背衬通过胶粘剂粘接在止裂层(3)上，对胶粘剂进行固化，得到复合陶瓷层状材料。
8.根据权利要求7所述的复合陶瓷层状材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，在陶瓷面板层(1)和止裂层(3)的四周涂抹胶粘剂后，再将陶瓷面板层(1)放置在金属框架(2)内。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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