[发明专利]一种多元复合增韧型的仿生结构装甲及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多元复合增韧型的仿生结构装甲及其制备方法。该装甲为三层复合结构，上层和下层是超硬的金属间化合物层和纤维增强复合材料层的混合排布层，中间层采用高弹性树脂基复合材料充填钛蜂窝结构形成的吸能减震层。上层和下层是采用钛箔、铝箔、钛箔、纤维增强复合材料层、钛箔依次排布逐层叠加制得的预制体经过烧结得到；然后与钛峰窝复合，经过向钛蜂窝中填充吸能减震的树脂基复合材料得到所述装甲。其采用多种材料体系韧硬复合、相近材料作为基体、蜂窝包裹吸能减震树脂基复合材料的刚性约束结构，既保证了整体结构的科学性，又解决了异质材料复合难的问题，提升了装甲的防护能力。

技术领域

本发明涉及一种多元复合增韧型的仿生结构装甲及其制备方法，属于金属基复合材料技术领域。

背景技术

有关武装直升机的升级工作，除了提高其武器装备外，还需要提高其机体的抗弹能力，以提高其战场生存能力。为此，现代武装直升机的要害部位，如直升机底部、驾驶舱四周、油箱、机舱侧壁和侧翼等部位均采用了新型防护材料。例如，美国的AH-64“阿帕奇”，其机身、座舱、旋翼、油箱及传动系统均采用了复合材料，可以保证直升机被12.7mmAMP弹和23mmHEIT弹击中一次后仍然可以继续飞行30min以上，直升机可以安全撤离战场。目前，AH-64“阿帕奇”主要采用Al₂O₃/玻璃纤维复合材料、B4C/芳纶为代表的新一代复合材料防护装甲。俄罗斯的K-50要求机身的90%的部分可以承受相当于12.7mm口径机枪弹孔的冲击能量，其复合材料重量虽然达到了机身重量的35%，但是座舱防弹仍然采用双层钢制，重量达到了350公斤，这大大的增加了直升机飞行负担。我国的武装直升机考虑到续航能力均未采用任何防护。综合考虑直升机的机动能力，装甲的防护能力和重量是当前迫切需要解决的问题。

目前，采用双层钢板结构的防护装甲，防弹能力优越，但是密度太大，加剧了直升机的油耗，降低了直升机的机动能力；采用陶瓷三明治结构的防护装甲也存在诸多问题，比如：

（1）各层材料之间界面问题：陶瓷层与韧性层之间连接困难，目前大多数采用粘连剂，界面结合强度低，不利于能量的传播。

（2）外层陶瓷材料在第一次防弹过程中会整体失效，导致采用陶瓷表面的很难抵挡多发弹丸连续打击。

（3）陶瓷材料制备过程复杂，价格昂贵，难以对武装直升机进行全方位的防护。

（4）陶瓷装甲一般作为面板与树脂基背板结合形成复合装甲，该结构属于宏观层状复合，一般防护能力较低。

发明内容

针对现有钢板装甲密度大、轻质装甲防护能力低的问题，发明人通过对生物材料如海龟壳的宏微观架构的深刻凝练和分析，发现海龟壳是一种典型的多层材料复合的结构，外层的由矿物和有机质组成的近似层状复合材料，次外层的近似纤维增强复合材料，里层的近似泡沫材料，但空洞内充填有机质。基于该发现，本发明提出了采用钛合金、纤维、铝合金等材料单元来模仿海龟壳的宏微观组织架构，设计出了一种多元复合增韧型的仿生新结构装甲，解决了轻质装甲多层材料单元之间的复合问题，从而提升了装甲的防护能力。

为解决上述技术问题，并达到上述技术效果，本发明是通过以下方案实现：

一种多元复合增韧型的仿生结构装甲，其特征在于：所述仿生结构装甲为三层复合结构，中间层为高弹性树脂基复合材料充填钛蜂窝结构形成的吸能减震层，上层和下层均为超硬的金属间化合物层和纤维增强复合材料层的混合排布层。

在一个优选的技术方案中，所述超硬的金属间化合物层为含钛的金属间化合物。

在一个优选的技术方案中，所述纤维增强复合材料层表面有一层过渡金属。

制备上述多元复合增韧型的仿生结构装甲的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：