[发明专利]一种增强型层状陶瓷防弹片的制备方法

说明书

本发明公开一种增强型层状陶瓷防弹片的制备方法，包括以下步骤：1）将陶瓷原料粉、粘结剂、塑化剂、分散剂、溶剂按比例混合得到陶瓷料浆；2）对所得陶瓷料浆进行加热真空搅拌除泡，并挥发溶剂达到合适的粘度；3）利用流延成型工艺由陶瓷料浆制备陶瓷流延片，流延速度为0.01‑4 m/min，流延层厚度为0.1‑3.0mm；本发明利用流延工艺时剪切应力对非球形颗粒的定向排布作用，实现非球形颗粒的层状堆叠，这一结构既能发挥层状结构对材料的增强、增韧效果，大大提高陶瓷的防弹性能，又避免了因引入软质层而导致的抗侵彻能力下降。

技术领域

本发明涉及陶瓷制备领域，具体讲是一种增强型层状陶瓷防弹片的制备方法。

背景技术

轻型装甲的主要威胁来自小口径弹的连续命中及破片，由于陶瓷本身的脆性，其抗冲击、多发打击能力较差。层状复合陶瓷能大幅提高材料韧性和断裂功，降低缺陷敏感性，因此有望利用层状陶瓷的特性来获得高抗冲击、高抗多发打击能力的防弹片。其主要机理是，当裂纹沿垂直于层状结构的方向扩展至界面层时，由于材料性质的改变，裂纹将发生偏转、分叉、扭结等现象，大大提高了裂纹扩展所需的能量。目前的专利主要采用交替的材料来制备层状陶瓷防弹片。如专利CN110041076A用凝胶注模法制备陶瓷生坯片，而后不同材料的生坯片叠层、烧结。专利CN110156486A利用流延成型结合热压烧结制备层状陶瓷的方法制备厚薄交替的结构，利用不同层的波阻抗匹配来提高材料的抗冲击性能。但是，引入的软质层本身防弹能力较差，反而会降低防弹片抗侵彻能力。此外，两种流延片交替叠层制备过程较复杂，不利于大批量生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种增强型层状陶瓷防弹片的制备方法。

本发明的技术解决方案如下：一种增强型层状陶瓷防弹片的制备方法，包括以下步骤：

1）将陶瓷原料粉、粘结剂、塑化剂、分散剂、溶剂按比例混合得到陶瓷料浆；

2）对所得陶瓷料浆进行加热真空搅拌除泡，并挥发溶剂达到合适的粘度；

3）利用流延成型工艺由陶瓷料浆制备陶瓷流延片，流延速度为0.01-4 m/min，流延层厚度为0.1-3.0mm；

4）将陶瓷流延片裁切成防弹片所需尺寸，将流延片叠层，装入钢模，压制成型得到陶瓷生坯；

5）以0.1-5℃/min的速度升温至450-850℃，保温0.1-2h，对生坯进行脱蜡处理；

6）以10-20℃/min的速度升温至1450-2250℃，保温0.5-2h，对生坯烧结，烧结压力10-40MPa ,烧结气氛为Ar、氮气或者真空，随炉冷却至室温。

所述步骤1）中的陶瓷原料粉为碳化硅、碳化硼、氮化硅、氧化铝、碳化钛、硼化钛、氧化钇、氧化锆、氮化硼、石墨粉、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、碳化硅纤维中的一种或几种且包含球形粉体与非球形粉体，球形粉体满足粒径为0.1- 20μm，非球形粉体满足长径比为2：1至100：1。

所述步骤1）中的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、聚丙烯酸酯、羟丙基甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

所述步骤1中的塑化剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、甘油、聚乙二醇、环氧大豆油、已二酸二辛酯中的一种或几种。

所述步骤1）中的分散剂为鲱鱼油、蓖麻油、聚乙烯醇、磷酸三乙酯、BYK-160中的一种或几种。

所述步骤1）中的溶剂为无水乙醇、正丁醇、正辛醇、丁酮、三氯乙烯、甲苯、二甲苯中的一种或几种。

所述步骤1）中的陶瓷原料粉、粘结剂、塑化剂、分散剂、溶剂的重量比例为（70-100）：（4-18）：（0.2-7）：（1-10）：（70-700）。