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CN110500920A - 一种无缝拼接陶瓷板 - Google Patents

一种无缝拼接陶瓷板 Download PDF

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CN110500920A
CN110500920A CN201910879467.0A CN201910879467A CN110500920A CN 110500920 A CN110500920 A CN 110500920A CN 201910879467 A CN201910879467 A CN 201910879467A CN 110500920 A CN110500920 A CN 110500920A
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CN
China
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layer
ceramic
special
shaped
ballistic
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CN201910879467.0A
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Inventor
王吉辉
郭雁
徐兴亚
郑威
黄玉松
王玲
辛培训
段婷婷
李宁
汪得功
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Shandong Non Metallic Material Research Institute
Original Assignee
Shandong Non Metallic Material Research Institute
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
    • F41H5/0428—Ceramic layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
    • F41H5/0435—Ceramic layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics the additional layers being only fibre- or fabric-reinforced layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J1/00—Targets; Target stands; Target holders
    • F41J1/01—Target discs characterised by their material, structure or surface, e.g. clay pigeon targets characterised by their material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
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Abstract

本发明涉及材料加工技术领域，具体涉及一种无缝拼接陶瓷板，包括陶瓷层和包覆在陶瓷层外的约束层，其中陶瓷层采用若干异形抗弹陶瓷拼接而成，其中异形抗弹陶瓷为双层结构，且下层尺寸大于上层，所述的下层为八方体对应的上层为四方体，或下层形状为六方体对应的上层为六方体，或下层形状为六方体对应的上层为三方体；采用这种结构的异形抗弹陶瓷以其中一种或两种对应进行无缝拼接，利用下层拼接后相邻异形抗弹陶瓷形成的空间，与其他的异形抗弹陶瓷上层对应，从而方便的进行无缝拼接获得陶瓷板；所述约束层为包覆在陶瓷层外表面的纤维复合材料，采用这种结构可制备不同类型、不同防护等级的靶板，且有利于提高靶板的抗弹性能。

Description

一种无缝拼接陶瓷板
技术领域
本发明涉及防弹陶瓷材料加工技术领域，具体涉及一种无缝拼接陶瓷板。
背景技术
现有常用的抗弹陶瓷一般为四边形、五边形、六边形、八边形等。根据其应用目的，可以单层拼接，也可以多层叠合以达到抗弹性能要求。目前抗弹陶瓷采用的组合形式基本为单层陶瓷的对缝胶接结构，存在的问题是，单层拼接存在陶瓷间拼缝间隙不易控制问题，当弹丸侵彻破坏连续打击时，接缝部位会出现陶瓷抗剪切特性的瞬间丧失，拼缝处抗弹性能明显降低。
专利CN 108088312 A公开了一种组合式防弹陶瓷装甲拼接结构，其采用的形式为多层叠合，拼接层数为2-3层。但是经试验发现，其上下层之间存在易错缝、滑动等问题，工艺可靠性和质量稳定性得不到充分保证，难以满足抗弹性能的要求。
发明内容
本发明针对现有引流管技术存在的诸多不足之处，提供一种无缝拼接陶瓷板，包括陶瓷层和包覆在陶瓷层外的约束层，其中陶瓷层采用若干异形抗弹陶瓷拼接而成，其中异形抗弹陶瓷为双层结构，且下层尺寸大于上层，所述的下层为八方体对应的上层为四方体，或下层形状为六方体对应的上层为六方体，或下层形状为六方体对应的上层为三方体；采用这种结构的异形抗弹陶瓷以其中一种或两种对应进行无缝拼接，利用下层拼接后相邻异形抗弹陶瓷形成的空间，与其他的异形抗弹陶瓷上层对应，从而方便的进行无缝拼接获得陶瓷板；所述约束层为包覆在陶瓷层外表面的纤维复合材料，采用这种结构可制备不同类型、不同防护等级的靶板，且有利于提高靶板的抗弹性能。
本发明的具体技术方案是：
一种无缝拼接陶瓷板，包括陶瓷层和包覆在陶瓷层外的约束层，其中陶瓷层采用若干异形抗弹陶瓷拼接而成，其中异形抗弹陶瓷为双层结构，且下层尺寸大于上层，所述的下层为八方体对应的上层为四方体，或下层形状为六方体对应的上层为六方体，或下层形状为六方体对应的上层为三方体；
采用上述结构的异形抗弹陶瓷，通过水平或垂直摆放，下层彼此之间搭接形成一个平面，且相邻异形抗弹陶瓷之间会形成固定形状的空间，而这一空间恰好与其上层形状或对应异形抗弹陶瓷上层形状相同，这一就可以将另外一层异形抗弹陶瓷倒扣在这一层异形抗弹陶瓷之上，形成新的一层异形抗弹陶瓷，从而获得无缝拼接陶瓷板；若需要提高陶瓷板厚度，则需要调整单层异形抗弹陶瓷的厚度，一般不采用多层叠加的方式，这样会影响整体陶瓷板的抗弹性能；
上述的异形抗弹陶瓷采用整体烧结成型工艺，为氧化铝或碳化硅或碳化硼中的一种材料，具有设计简单，易于加工制备的特点；按照上述方式获得的无缝拼接陶瓷板可实现陶瓷间的无缝拼接，提升陶瓷板的工艺可靠性、质量稳定性，从而弥补陶瓷拼缝处抗弹性能差的缺陷，有效提升陶瓷复合装甲的抗弹能力；
而包覆在陶瓷层外表面的纤维复合材料为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维、聚乙烯纤维中的一种，利用上述材料和现有技术中的常用树脂组合在一起，通过RTM工艺、单个陶瓷表面涂胶工艺、压机热压成型工艺、真空热压罐成型工艺，制备不同类型、不同防护等级的靶板，有利于提高靶板的抗弹性能。
附图说明
图1为实施例1-3中所采用的异形抗弹陶瓷的结构示意图；
图2为实施例4-6中所采用的两层均为六方体的异形抗弹陶瓷的结构示意图；
图3为实施例4-6中所采用的另外一种异形抗弹陶瓷的结构示意图；
图4为实施例1-3中所获得的无缝拼接陶瓷板的结构示意图；
图5为实施例4-6中所获得的无缝拼接陶瓷板的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
异形氧化铝抗弹陶瓷，采用整体烧结成型工艺，可宏观上分为下上两层(A层、B层)，A层为非等边八方体，边长分别为20mm、14.14mm、20mm、14.14mm、20mm、14.14mm、20mm、14.14mm，高度为5mm；B层为边长为20mm、高度为5mm的四方体，其结构如图1所示；
无缝拼接陶瓷层，由上述异形氧化铝抗弹陶瓷组成，陶瓷间无缝拼接，按图4方式紧密排列得到陶瓷板，利用下层拼接后相邻异形抗弹陶瓷形成的空间，与B层的四方体对应，这样将另一组异形氧化铝抗弹陶瓷插接到上述的第一层异形氧化铝抗弹陶瓷中，形成完整的陶瓷层。
该无缝拼接陶瓷层与上下各2层玻璃布组合，以牌号为905-2的乙烯基聚合物为树脂，采用RTM工艺，获得无缝拼接陶瓷板。
该陶瓷板与3mm装甲钢复合成复合装甲，在400mm×150mm面积内有效防护5发53式7.62mm穿燃弹，与传统陶瓷复合装甲(边长为20mm、厚度为10mm的六边形氧化铝陶瓷单层紧密排列而成的陶瓷板，与3mm装甲钢复合成复合装甲)相比(仅可实现3发弹的有效防护)，显著提升抗多发弹能力。
实施例2
异形碳化硅抗弹陶瓷，采用整体烧结成型工艺，可宏观上分为下上两层(A层、B层)，A层为非等边八方体，边长分别为20mm、14.14mm、20mm、14.14mm、20mm、14.14mm、20mm、14.14mm，高度为6mm；B层为边长为20mm、高度为6mm的四方体。
无缝拼接陶瓷层，由上述异形氧化铝抗弹陶瓷组成，陶瓷间无缝拼接，按图4方式紧密排列得到陶瓷板，利用下层拼接后相邻异形抗弹陶瓷形成的空间，与B层的四方体对应，这样将另一组异形碳化硅抗弹陶瓷插接到上述的第一层异形碳化硅抗弹陶瓷中，形成完整的陶瓷层。
该无缝拼接陶瓷层与上下各2层芳纶布组合，以市售EVA薄膜为树脂，采用真空热压成型工艺，获得无缝拼接陶瓷板。
该陶瓷板与3mm装甲钢复合成复合装甲，在400mm×150mm面积内有效防护6发53式7.62mm穿燃弹，与传统陶瓷复合装甲(边长为20mm、厚度为12mm的六边形碳化硅陶瓷单层紧密排列而成的陶瓷板，与3mm装甲钢复合成复合装甲)相比(仅可实现3发弹的有效防护)，显著提升抗多发弹能力。
实施例3
异形碳化硼抗弹陶瓷，采用整体烧结成型工艺，可宏观上分为下上两层(A层、B层)，A层为非等边八方体，边长分别为10mm、7.07mm、10mm、7.07mm、10mm、7.07mm、10mm、7.07mm，高度为5mm；B层为边长为10mm、高度为5mm的四方体。
无缝拼接陶瓷板，由上述异形氧化铝抗弹陶瓷组成，陶瓷间无缝拼接，按图4方式紧密排列得到陶瓷板，利用下层拼接后相邻异形抗弹陶瓷形成的空间，与B层的四方体对应，这样将另一组异形碳化硼抗弹陶瓷插接到上述的第一层异形碳化硼抗弹陶瓷中，形成完整的陶瓷层。
该无缝拼接陶瓷层与上下各1层市售碳纤维布组合，以牌号为905-2的乙烯基聚合物为树脂，采用RTM工艺，获得无缝拼接陶瓷板。
该陶瓷板与3mm装甲钢复合成复合装甲，在400mm×150mm面积内有效防护5发53式7.62mm穿燃弹，与传统陶瓷复合装甲(边长为10mm、厚度为10mm的六边形碳化硅陶瓷单层紧密排列而成的陶瓷板，与3mm装甲钢复合成复合装甲)相比(仅可实现3发弹的有效防护)，显著提升抗多发弹能力。
实施例4
异形氧化铝抗弹陶瓷，采用整体烧结成型工艺，可宏观上分为下上两层(A层、B层)，A层为边长为45mm、高度为10mm的六方体；B层为边长为30mm、高度为10mm的三方体，结构示意图如图3所示；
异形氧化铝抗弹陶瓷，采用整体烧结成型工艺，可宏观上分为下上两层(A层、B层)，A层为边长为45mm、高度为10mm的六方体；B层为边长为30mm、高度为10mm的六方体，结构示意图如图2所示；
以图3所示的异形氧化铝抗弹陶瓷作为底层，其六方体B层向上，利用底层拼接后相邻异形抗弹陶瓷形成的空间，与图2所示的异形氧化铝抗弹陶瓷的B层的六方体对应，这样将图2所示的异形氧化铝抗弹陶瓷插接到上述图3所示的异形氧化铝抗弹陶瓷底层中，形成完整的陶瓷层。其结构如图5所示；
该无缝拼接陶瓷层与上下各2层市售PBO纤维布组合，以牌号为905-2的乙烯基聚合物为树脂，采用RTM工艺，获得无缝拼接陶瓷板。
该陶瓷板与5mm装甲钢复合成复合装甲，可有效防护54式12.7mm穿燃弹；而采用边长为45mm、厚度为20mm的六边形氧化铝陶瓷单层紧密排列而成的陶瓷板，与5mm装甲钢复合成复合装甲，若击中单个陶瓷边缘，则不能有效防护54式12.7mm穿燃弹。
实施例5
异形碳化硅抗弹陶瓷，采用整体烧结成型工艺，可宏观上分为下上两层(A层、B层)，A层为边长为30mm、高度为10mm的六方体；B层为边长为20mm、高度为10mm的三方体，结构示意图如图3所示；
异形碳化硅抗弹陶瓷，采用整体烧结成型工艺，可宏观上分为下上两层(A层、B层)，A层为边长为30mm、高度为10mm的六方体；B层为边长为12mm、高度为10mm的六方体，结构示意图如图2所示；
以图3所示的异形碳化硅抗弹陶瓷作为底层，其六方体B层向上，利用底层拼接后相邻异形抗弹陶瓷形成的空间，与图2所示的异形碳化硅抗弹陶瓷的B层的六方体对应，这样将图2所示的异形碳化硅抗弹陶瓷插接到上述图3所示的异形碳化硅抗弹陶瓷底层中，形成完整的陶瓷层。其结构如图5所示；
该无缝拼接陶瓷层与上下各2层聚乙烯布组合，以市售EVA薄膜为树脂，采用真空热压成型工艺，获得无缝拼接陶瓷板。
该陶瓷板与5mm装甲钢复合成复合装甲，可有效防护54式12.7mm穿燃弹，而采用边长为30mm、厚度为20mm的六边形碳化硅陶瓷单层紧密排列而成的陶瓷板，与5mm装甲钢复合成复合装甲，若击中单个陶瓷边缘，不能有效防护54式12.7mm穿燃弹。
实施例6
异形碳化硼抗弹陶瓷，采用整体烧结成型工艺，可宏观上分为下上两层(A层、B层)，A层为边长为36mm、高度为12mm的六方体；B层为边长为24mm、高度为12mm的三方体，结构示意图如图3所示；
异形碳化硼抗弹陶瓷，采用整体烧结成型工艺，可宏观上分为下上两层(A层、B层)，A层为边长为36mm、高度为12mm的六方体；B层为边长为24mm、高度为12mm的六方体，结构示意图如图2所示；。
以图3所示的异形碳化硼抗弹陶瓷作为底层，其六方体B层向上，利用底层拼接后相邻异形抗弹陶瓷形成的空间，与图2所示的异形碳化硼抗弹陶瓷的B层的六方体对应，这样将图2所示的异形碳化硼抗弹陶瓷插接到上述图3所示的异形碳化硼抗弹陶瓷底层中，形成完整的陶瓷层。其结构如图5所示；
该无缝拼接陶瓷层与上下各1层市售玻璃纤维布组合，以牌号为905-2的乙烯基聚合物为树脂，采用RTM工艺，获得无缝拼接陶瓷板。
该陶瓷板与5mm装甲钢复合成复合装甲，可有效防护54式12.7mm穿燃弹，而采用边长为36mm、厚度为24mm的六边形碳化硼陶瓷单层紧密排列而成的陶瓷板，与5mm装甲钢复合成复合装甲，，若击中单个陶瓷边缘，不能有效防护54式12.7mm穿燃弹。

Claims (4)

1.一种无缝拼接陶瓷板，包括陶瓷层和包覆在陶瓷层外的约束层，其中陶瓷层采用若干异形抗弹陶瓷拼接而成，其特征在于：其中异形抗弹陶瓷为双层结构，且下层尺寸大于上层，所述的下层为八方体对应的上层为四方体，或下层形状为六方体对应的上层为六方体，或下层形状为六方体对应的上层为三方体。
2.根据权利要求1所述的无缝拼接陶瓷板，其特征在于：所述异形抗弹陶瓷以氧化铝或碳化硅或碳化硼中的一种为原料，采用整体烧结成型工艺获得。
3.根据权利要求1所述的无缝拼接陶瓷板，其特征在于：所述约束层为包覆在陶瓷层外表面的纤维复合材料。
4.根据权利要求1所述的无缝拼接陶瓷板，其特征在于：所述纤维复合材料为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维、聚乙烯纤维中的一种。
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