專利名稱：一種輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板及其制備方法
技術領域：
本發明屬于裝甲生產技術領域，涉及結構裝甲及其制備方法，具體涉及一種輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板及其制備方法。
背景技術：
目前，由于均質鋼裝甲的鋼層厚、質量重，其影響了裝甲車輛的機動性和運行能力；而反應裝甲在工作時會對裝甲車輛內外的人員或設備帶來附加損傷，并會產生噪聲，且其結構復雜，影響其可靠性，成本也較高。因此輕質、高強度、無噪聲、成本低以及結構簡單可靠的復合材料裝甲已成為未來裝甲的主要發展方向。由于陶瓷材料具有耐磨、耐熱、抗壓、高剛度、化學性能穩定的特點，現在的復合材料結構裝甲中大量使用陶瓷材料，具體在應用中有兩種方式一種是采用陶瓷板或陶瓷塊直接用做結構裝甲的正面層，例如，2003年9月13日公告的CN2573990Y的中國實用新型專 利說明書就公開了這樣一種采用陶瓷板或塊直接用做結構裝甲的正面層的“一種復合材料防彈承力裝甲板”，其面板即結構裝甲的正面層就是直接用陶瓷板構成，這樣的結構裝甲在直接面對飛彈的沖擊時，很可能會產生損壞，甚至碎裂，而且整板陶瓷抗侵徹時局部作用明顯，并不能充分發揮裝甲的整體抗侵徹能力；另一種是采用陶瓷球、陶瓷片或者陶瓷團粒等陶瓷單元，通過有機膠或固化劑與樹脂或金屬直接粘接成型，例如，2007年4月18日公開的中國發明專利申請公布說明書就公開了這樣一種采用陶瓷球通過樹脂直接粘接成型的“一種陶瓷球/樹脂復合材料裝甲板”，這樣的結構裝甲，其陶瓷材料形狀及其直接粘結成型的方法并不能很好地發揮陶瓷材料高硬度、高強度的特點，抵抗飛彈的能力有限，且粘結成型工藝復雜不便進行規模化生產。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板及其制備方法。為達到上述目的，本發明的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板包括兩塊金屬面板以及焊接在兩塊金屬面板之間的波紋芯體形成的波紋結構夾層板，在波紋結構夾層板的三棱柱狀槽內填充有三棱柱狀陶瓷芯材，且在三棱柱狀陶瓷芯材與波紋結構夾層板之間的空隙中填充有樹脂材料。本發明的制備方法如下I)將金屬板材平整后再折彎獲得角度為Θ的波紋芯體，隨后對波紋芯體和兩塊金屬面板清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術將兩塊金屬面板分別和波紋芯體的頂部和底部焊接在一起構成波紋結構夾層板；2)在金屬結構夾層板的各個三棱柱凹槽內填充三棱柱凹槽空間體積5-10%的液態樹脂材料，然后在各個三棱柱凹槽內分別插入對應的三棱柱狀陶瓷芯材，對填充了液態樹脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材的金屬結構夾層板進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲；或在波紋結構夾層板的各個三棱柱凹槽內分別插入三棱柱狀陶瓷芯材，在波紋結構夾層板與各個三棱柱狀陶瓷芯材之間的縫隙中填充液態樹脂材料，然后對填充了液態樹脂材料的金屬結構夾層板進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲。所述的波紋芯體的制備過程為將金屬板材采用平整機平整，然后再采用液壓機模壓或者冷彎機折彎獲得角度為Θ的波紋芯體，波紋芯體的面板厚度為O. 5_-5_，角度Θ 為 15° -85。。所述的金屬板材、金屬面板為碳鋼鋼板、不銹鋼板、鋁板、鈦板或裝甲板。所述的清洗采用金屬清洗劑清洗。所述的波紋結構夾層板與各個三棱柱狀陶瓷芯材之間的縫隙控制在O. 5-1_。
所述的填充液態樹脂是通過樹脂注射機填充的。所述的三棱柱狀陶瓷芯材采用A1203、B4C、SiC、AlN或者TiB2陶瓷材料。所述的金屬面板的板厚為Imm-lOmm。所述的樹脂材料為環氧類樹脂或聚酰胺及氨基樹脂。本發明通過焊接將兩塊金屬面板與波紋芯體焊接形成波紋結構夾層板，在波紋芯體的三棱柱狀槽內填充三棱柱狀陶瓷芯材，以及在三棱柱狀陶瓷芯材與波紋夾層板的空隙中填充樹脂材料；這樣的輕質復合結構裝甲的整體性結構有利于發揮陶瓷芯材銷蝕彈丸，偏轉彈丸的作用，且更能發揮出陶瓷芯材高硬度、高強度以及有效耐飛彈沖擊的性能；另外由于該輕質復合結構裝甲的波紋芯體采用模壓或者折疊技術制備，工藝簡單且成本低廉，適合于各種規格尺寸的波紋陶瓷復合結構裝甲板規模化生產。
圖I是本發明波紋結構夾層板5的結構示意圖，是從易于觀察的角度去除部份上部金屬面板的結構示意圖。圖2是本發明的插入了三棱柱狀陶瓷芯材3后的波紋結構夾層板5的結構示意圖，是從易于觀察的角度去除部份上部金屬面板的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作更詳細的說明。實施例I :I)將厚度為O. 5mm的采用碳鋼鋼板的金屬板材用平整機平整，然后再采用液壓機模壓或者冷彎機折彎獲得角度為Θ為45°的波紋芯體I (參見圖1)，隨后對波紋芯體I和兩塊厚度為5mm采用碳鋼鋼板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構成波紋結構夾層板5 ；2)在金屬結構夾層板5的各個三棱柱凹槽4內填充三棱柱凹槽4空間體積5%的液態環氧類樹脂，然后在各個三棱柱凹槽4內分別插入對應的采用Al2O3陶瓷材料制成的三棱柱狀陶瓷芯材3 (參見圖2)，對填充了液態樹脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材3的金屬結構夾層板5進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲。實施例2 I)將厚度為3mm的采用不銹鋼板的金屬板材用平整機平整，然后再采用液壓機模壓或者冷彎機折彎獲得角度為Θ為30°的波紋芯體1，隨后對波紋芯體I和兩塊厚度為3mm采用不銹鋼板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構成波紋結構夾層板5 ；2)在金屬結構夾層板5的各個三棱柱凹槽4內填充三棱柱凹槽4空間體積8%的液態聚酰胺樹脂，然后在各個三棱柱凹槽4內分別插入對應的采用B4C陶瓷材料制成的三 棱柱狀陶瓷芯材3，對填充了液態樹脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材3的金屬結構夾層板5進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲。實施例3 I)將厚度為I. 5mm的采用鋁板的金屬板材用平整機平整，然后再采用液壓機模壓或者冷彎機折彎獲得角度為Θ為60。的波紋芯體1，隨后對波紋芯體I和兩塊厚度為1_采用鋁板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構成波紋結構夾層板5 ；2)在金屬結構夾層板5的各個三棱柱凹槽4內填充三棱柱凹槽4空間體積10%的液態氨基樹脂，然后在各個三棱柱凹槽4內分別插入對應的采用SiC陶瓷材料制成的三棱柱狀陶瓷芯材3，對填充了液態樹脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材3的金屬結構夾層板5進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲。實施例4:I)將厚度為4mm的采用鈦板的金屬板材用平整機平整，然后再采用液壓機模壓或者冷彎機折彎獲得角度為Θ為15°的波紋芯體I，隨后對波紋芯體I和兩塊厚度為7_采用鈦板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構成波紋結構夾層板5 ；2)在波紋結構夾層板5的各個三棱柱凹槽4內分別插入采用AlN陶瓷材料制成的三棱柱狀陶瓷芯材3，波紋結構夾層板5與各個三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙為O. 5mm,在波紋結構夾層板5與各個三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙中用樹脂注射機填充液態環氧類樹脂，然后對填充了液態樹脂材料的金屬結構夾層板5進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲。實施例5 I)將厚度為2mm的采用裝甲板的金屬板材用平整機平整，然后再采用液壓機模壓或者冷彎機折彎獲得角度為Θ為75°的波紋芯體I，隨后對波紋芯體I和兩塊厚度為8_采用裝甲板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構成波紋結構夾層板5 ；2)在波紋結構夾層板5的各個三棱柱凹槽4內分別插入采用TiB2陶瓷材料制成的三棱柱狀陶瓷芯材3，波紋結構夾層板5與各個三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙為O. 8mm,在波紋結構夾層板5與各個三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙中用樹脂注射機填充液態聚酰胺樹脂，然后對填充了液態樹脂材料的金屬結構夾層板5進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲。實施例6 I)將厚度為5mm的采用裝甲板的金屬板材用平整機平整，然后再采用液壓機模壓或者冷彎機折彎獲得角度為Θ為85。的波紋芯體1，隨后對波紋芯體I和兩塊厚度為10_采用裝甲板的金屬面板2用金屬清洗劑清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術將兩塊金屬面板2分別和波紋芯體I的頂部和底部焊接在一起構成波紋結構夾層板5 ；2)在波紋結構夾層板5的各個三棱柱凹槽4內分別插入采用TiB2陶瓷材料制成 的三棱柱狀陶瓷芯材3，波紋結構夾層板5與各個三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙為1mm，在波紋結構夾層板5與各個三棱柱狀陶瓷芯材3之間的縫隙中用樹脂注射機填充液態氨基樹脂，然后對填充了液態樹脂材料的金屬結構夾層板5進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲。
權利要求
1.一種輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板，其特征在于該復合結構裝甲板由兩塊金屬面板(2)以及焊接在兩塊金屬面板(2)之間的波紋芯體(I)形成的波紋結構夾層板(5)，在波紋結構夾層板(5)的三棱柱狀槽內(4)填充有三棱柱狀陶瓷芯材(3)，且在三棱柱狀陶瓷芯材(5 )與波紋結構夾層板(5 )之間的空隙中填充有樹脂材料。
2.一種輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)將金屬板材平整后再折彎獲得角度為9的波紋芯體(1)，隨后對波紋芯體(I)和兩塊金屬面板(2)清洗除銹除油后烘干，采用激光焊接或者釬焊技術將兩塊金屬面板(2)分別和波紋芯體(I)的頂部和底部焊接在一起構成波紋結構夾層板(5)； 2)在金屬結構夾層板(5)的各個三棱柱凹槽(4)內填充三棱柱凹槽(4)空間體積5-10%的液態樹脂材料，然后在各個三棱柱凹槽(4)內分別插入對應的三棱柱狀陶瓷芯材(3)，對填充了液態樹脂材料和三棱柱狀陶瓷芯材(3)的金屬結構夾層板(5)進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲； 或在波紋結構夾層板(5)的各個三棱柱凹槽(4)內分別插入三棱柱狀陶瓷芯材(3)，在波紋結構夾層板(5)與各個三棱柱狀陶瓷芯材(3)之間的縫隙中填充液態樹脂材料，然后對填充了液態樹脂材料的金屬結構夾層板(5)進行封裝，固化樹脂材料，固化成型后得到輕質波紋陶瓷復合結構裝甲。
3.根據權利要求2所述的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板的制備方法，其特征在于所述的波紋芯體(I)的制備過程為將金屬板材采用平整機平整，然后再采用液壓機模壓或者冷彎機折彎獲得角度為9的波紋芯體(1)，波紋芯體(I)的面板厚度為0.5_-5_，角度0 為 15° -85。。
4.根據權利要求2所述的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板的制備方法，其特征在于所述的金屬板材、金屬面板為碳鋼鋼板、不銹鋼板、鋁板、鈦板或裝甲板。
5.根據權利要求2所述的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板的制備方法，其特征在于所述的清洗采用金屬清洗劑清洗。
6.根據權利要求2所述的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板的制備方法，其特征在于所述的波紋結構夾層板(5)與各個三棱柱狀陶瓷芯材(3)之間的縫隙控制在0. 5-lmm。
7.根據權利要求2所述的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板的制備方法，其特征在于所述的填充液態樹脂是通過樹脂注射機填充的。
8.根據權利要求2所述的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板的制備方法，其特征在于所述的三棱柱狀陶瓷芯材(3)采用Al203、B4C、SiC、AlN或者TiB2陶瓷材料。
9.根據權利要求2所述的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板的制備方法，其特征在于所述的金屬面板(2)的板厚為Imm-lOmm。
10.根據權利要求2所述的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板的制備方法，其特征在于所述的樹脂材料為環氧類樹脂或聚酰胺及氨基樹脂。
全文摘要
一種輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板及其制備方法，該輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板由波紋結構夾層板作為骨架、波紋結構芯部復合三棱柱狀陶瓷材料以及在二者之間的空隙處填充樹脂材料構成，其制備方法包括制備波紋結構金屬夾層板、插入三棱陶瓷柱、填充樹脂材料以及固化填充樹脂材料的成型步驟；本發明結構裝甲具有結構利于整體性發揮陶瓷芯材高硬度、高強度以及有效耐飛彈沖擊的性能；另外由于本發明的波紋芯體制備方法采用了液壓機模壓或者冷彎機折疊技術，工藝簡單且成本低廉，適合于不同規格尺寸的輕質波紋陶瓷復合結構裝甲板進行規模化生產。
文檔編號B32B7/04GK102767993SQ201210271479
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月1日 優先權日2012年8月1日
發明者倪長也, 盧天健, 張錢城, 王博, 金峰, 閆雷雷 申請人:西安交通大學