CN104175657A - 一种梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱 - Google Patents
一种梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104175657A CN104175657A CN201410389502.8A CN201410389502A CN104175657A CN 104175657 A CN104175657 A CN 104175657A CN 201410389502 A CN201410389502 A CN 201410389502A CN 104175657 A CN104175657 A CN 104175657A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- al2o3
- layer
- gradient
- height
- transition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明公开一种梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱，其特征在于高度方向的结构包括Al2O3层、B4C-Al2O3梯度层、B4C层。Al2O3层10高度为5～15mm，B4C-Al2O3梯度层20高度为5～20mm，B4C层30高度为0～20mm。由B4C和Al2O3为原料在共晶复合粉末添加剂下，高温烧结而成的两端面凸起的柱形陶瓷，柱形直径为15～35mm，总高度为10～40mm，凸起弧面半径为柱体总高度的1/3～2/3。其中Al2O3层中Al2O3含量为97％以上，B4C-Al2O3梯度层中B4C和Al2O3的组分从Al2O3向B4C连续地变化，B4C层中B4C含量为97％以上，B4C-Al2O3梯度层的高度占柱体总高度的30～70％。Al2O3可侵蚀墩粗弹丸并使之减速，避免B4C陶瓷在高速动能下的晶体结构相变，更好的发挥B4C在中低速下的高强抗弹能力。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种梯度过渡的陶瓷柱，尤其是涉及一种由B4C和Al2O3两种成分构成的抗弹单元，使该材料兼具B4C和Al2O3的优点，可广泛应用于装甲车辆、舰艇和直升机的防护。
背景资料
未来装甲发展的重要特征之一是“轻型化”，在保证攻击和防护能力不降低的情况下显著减小自身质量，提高机动能力。20世纪90年代，美国科学家提出新型梯度装甲概念，并逐渐成为当前装甲材料发展趋势之一。该梯度装甲材料由金属-陶瓷材料组成，既保留陶瓷材料抗侵彻的优越性能，又具有金属材料的良好韧性，并且可通过对梯度形式和界面的设计来减小冲击波对复合靶的损伤。这种梯度装甲已经受到美国军方的高度重视，并于2001年列入美国陆军科学技术总体规划的相关项目中，确定为装甲轻型化研究的和重点材料之一。
目前的梯度装甲材料定位于轻型装甲，主要针对中小口径穿甲武器如7.62mm、12.7mm和14.5mm口径的穿甲弹丸，高速破片等。将梯度材料用作抗弹用途，就是要最大限度消耗投射物或弹丸的动能，同时尽可能减小自身的损伤。梯度陶瓷复合材料比传统的陶瓷/金属双层装甲相比具有更高的防护能力，其关键在于显著改善了冲击载荷下界面的应力状态，更高效地发挥了陶瓷的高强、高硬特性和金属的高韧性。陶瓷含量成梯度变化，这种变化的方向和斜率与弹丸在弹靶作用过程中弹丸速度的实际变化相对应。梯度过渡层使层间作用得到缓和，同时纵向裂纹在梯度层间易发生偏转，增加了材料的冲击韧性，可以显著减小弹丸冲击时装甲的破损面积，从而提高抗多次打击的能力。
申请号为200910050852.0的专利公开了一种B4C/SiC功能梯度陶瓷及其制作方法，其功能梯度防弹材料的硬度为32-36GPa，抗弯强度为450-700MPa，降低了在冲击压力作用下由于B4C晶体结构相变对抗弹性能的削弱。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开一种梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱，其特征在于高度方向的结构包括Al2O3层、B4C-Al2O3梯度层、B4C层，使其兼具B4C和Al2O3的性能优势。Al2O3层10高度为5～15mm，B4C-Al2O3梯度层20高度为5～20mm，B4C层30高度为0～20mm。B4C-Al2O3功能梯度陶瓷柱是由B4C和Al2O3为原料在共晶复合粉末添加剂存在下，高温烧结而成的形状为两端面凸起的柱形状，柱形直径为15～35mm，总高度为10～40mm，凸起弧面半径为陶瓷柱总高度的1/3～2/3。其中Al2O3层中Al2O3含量为97％以上，B4C-Al2O3梯度层中B4C和Al2O3的组分从Al2O3向B4C连续地变化，B4C层中B4C含量为97％以上，B4C-Al2O3梯度层的高度占陶瓷柱总高度的30～70％。
本发明旨在通过把B4C-Al2O3梯度过渡材料应用到陶瓷柱的结构设计中，使其兼具B4C和Al2O3的性能优势，确保冲击表面具有足够的硬度和韧性，降低过渡材料的密度和重量。Al2O3层作为迎弹面，当子弹以较高速度冲击陶瓷柱表面时，由于Al2O3对高速动能有良好的抵抗作用，侵蚀墩粗弹丸并使之减速，避免B4C陶瓷在高速动能下的晶体结构相变，从而更好的发挥B4C在中低速下的高强抗弹能力。
本发明优点在于：(1)梯度B4C-Al2O3陶瓷柱大大降低体系的密度和重量；(2)Al2O3层作为迎弹面，避免B4C发生削弱抗弹能力的非晶化现象；(3)综合发挥两种陶瓷的优异抗弹性能。
附图说明
图1梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱示意图。
图中10为Al2O3层，20为B4C-Al2O3梯度层，30为B4C层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
陶瓷柱柱形直径为20mm，总高度为21mm，凸起弧面半径为12mm。其中，上部Al2O3层高度为10mm，B4C-Al2O3梯度层高度为8mm，B4C层高度为3mm。Al2O3层中Al2O3含量为97％以上，B4C-Al2O3梯度层中B4C和Al2O3的组分从Al2O3向B4C连续地变化，B4C层中B4C含量为97％以上。
实施例2
陶瓷柱柱形直径为25mm，总高度为30mm，凸起弧面半径为14mm。其中，上部Al2O3层高度为9mm，B4C-Al2O3梯度层高度为14mm，B4C层高度为7mm。Al2O3层中Al2O3含量为97％以上，B4C-Al2O3梯度层中B4C和Al2O3的组分从Al2O3向B4C连续地变化，B4C层中B4C含量为97％以上。
实施例3
陶瓷柱柱形直径为21mm，总高度为21mm，凸起弧面半径为14mm。其中，上部Al2O3层高度为9mm，B4C-Al2O3梯度层高度为12mm。B4C-Al2O3梯度层中B4C和Al2O3的组分从Al2O3向B4C连续地变化，并且底部B4C含量为97％以上。
上述仅为本发明的几个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。
Claims (6)
1.一种梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱，其特征在于高度方向的结构包括Al2O3层、B4C-Al2O3梯度层、B4C层，Al2O3层为迎弹面。
2.依据权利要求1所述的陶瓷柱，其特征在于所述的Al2O3层高度为5～15mm。
3.依据权利要求1所述的陶瓷柱，其特征在于所述的B4C-Al2O3梯度层高度为5～20mm。
4.依据权利要求1所述的陶瓷柱，其特征在于所述的B4C层高度为0～20mm。
5.依据权利要求1所述的陶瓷柱，其特征在于所述的陶瓷柱柱形直径为15～35mm，总高度为10～40mm，凸起弧面半径为陶瓷柱总高度的1/3～2/3。
6.依据权利要求1所述的陶瓷柱，其特征在于所述的Al2O3层中Al2O3含量为97％以上，B4C-Al2O3梯度层中B4C和Al2O3的组分从Al2O3向B4C连续地变化，B4C层中B4C含量为97％以上，B4C-Al2O3梯度层的高度占陶瓷柱总高度的30～70％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410389502.8A CN104175657A (zh) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | 一种梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410389502.8A CN104175657A (zh) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | 一种梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104175657A true CN104175657A (zh) | 2014-12-03 |
Family
ID=51957145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410389502.8A Pending CN104175657A (zh) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | 一种梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104175657A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999060327A1 (en) * | 1998-05-19 | 1999-11-25 | Michael Cohen | Composite armor plate |
| CN102173807A (zh) * | 2009-05-08 | 2011-09-07 | 李汶军 | B4C/SiC功能梯度陶瓷及其制作方法 |
| CN202109824U (zh) * | 2011-06-03 | 2012-01-11 | 山东合创明业精细陶瓷有限公司 | 大尺寸氧化铝防弹陶瓷板 |
-
2014
- 2014-08-08 CN CN201410389502.8A patent/CN104175657A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999060327A1 (en) * | 1998-05-19 | 1999-11-25 | Michael Cohen | Composite armor plate |
| CN102173807A (zh) * | 2009-05-08 | 2011-09-07 | 李汶军 | B4C/SiC功能梯度陶瓷及其制作方法 |
| CN202109824U (zh) * | 2011-06-03 | 2012-01-11 | 山东合创明业精细陶瓷有限公司 | 大尺寸氧化铝防弹陶瓷板 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张帆: "B4C复相陶瓷的制备与性能", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Design and characteristics of hybrid composite armor subjected to projectile impact | |
| Akella et al. | Composite armour—A review | |
| CN109269350A (zh) | 陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构 | |
| CN103206897A (zh) | 一种复合结构防弹材料及其制备方法 | |
| Bao et al. | Research progress of armor protection materials | |
| CN111805983A (zh) | 一种防弹单元及其制造工艺 | |
| Lu et al. | Penetration resistance of Al2O3 ceramic-ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) composite armor: Experimental and numerical investigations | |
| Hu et al. | Experimental study on the penetration effect of ceramics composite projectile on ceramic/A3 steel compound targets | |
| CN103727844A (zh) | 一种回弹性抗弹混杂复合材料 | |
| CN104175657A (zh) | 一种梯度过渡B4C-Al2O3陶瓷柱 | |
| CN104132588B (zh) | 一种两段组合式抗弹陶瓷单元 | |
| CN115507704A (zh) | 一种抗30mm脱壳穿甲弹的装甲结构单元 | |
| KR20170081870A (ko) | 경량 장갑재 | |
| CN109238015B (zh) | 一种防弹装甲板 | |
| CN104930921A (zh) | 钛合金复合装甲车 | |
| Rashid et al. | Numerical simulation of armor capability of AI2O3 and SiC armor tiles | |
| CN105547051A (zh) | 一种金属玻璃增强密度梯度型装甲防护装置 | |
| Helmy et al. | Energy absorbers on the steel plate-rubber laminate after deformable projectile impact | |
| JPH0584440B2 (zh) | ||
| RU2555119C1 (ru) | Бронезащитная преграда | |
| Zhang et al. | Experiment research on mechanical properties and penetration performance of UHMWPE fiber concrete | |
| RU2491494C1 (ru) | Бронепанель пулезащитная | |
| WO2012083395A1 (pt) | Composição de material cerâmico, material cerâmico sinterizado, placas cerâmicas convexo-côncavas, processos de produção, uso na preparação de peças resistentes a impactos, artigos resistentes a impactos e seu uso em blindagem para proteção balística | |
| CN108240782B (zh) | 一种高性能组合防弹板 | |
| US10337839B2 (en) | Formable armors using ceramic components |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 215400 Chengxiang City, Taicang Province town of the People South Road, No. 162, No. Applicant after: TAICANG PAIOU TECHNOLOGY CONSULTATION SERVICE CO., LTD. Address before: Taicang City, Suzhou City, Jiangsu Province, and 215400 Metro Jianxiong Road No. 20 South Road 2 Applicant before: TAICANG PAIOU TECHNOLOGY CONSULTATION SERVICE CO., LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20141203 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |