專利名稱：含有液體金屬層的復(fù)合型殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體。
背景技術(shù)：
高能激光武器的破壞效應(yīng)主要有熱燒蝕破壞、激波破壞以及輻射破壞三種。其中，熱燒蝕破壞效應(yīng)為最常見(jiàn)且最易發(fā)生的破壞效應(yīng)。當(dāng)高能激光武器的激光束照射到目標(biāo)上后，目標(biāo)殼體表面材料物質(zhì)的電子由于吸收光能產(chǎn)生碰撞而轉(zhuǎn)化為熱能，使材料的溫度由表及里迅速升高，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)材料被熔融甚至氣化，由此形成的蒸氣以極高的速度向外膨脹噴濺，同時(shí)沖刷帶走熔融材料液滴或固態(tài)顆粒，從而在材料上造成凹坑甚至穿孔。目前，導(dǎo)彈、飛機(jī)、衛(wèi)星的殼體一般都選用熔點(diǎn)在1500°C左右的合金材料，而功率2 :MW的 脈沖高能激光只要在其殼體表面某固定部位輻照3 5s，便容易使其燒蝕熔融甚至氣化。以導(dǎo)彈為例，面對(duì)高能激光武器的威脅，為了提高導(dǎo)彈的突防能力，各國(guó)開(kāi)始重視研究反激光措施，既有抗激光偵察的隱身技術(shù)，又有抗激光殺傷的防護(hù)技術(shù)，如旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈、超高音速導(dǎo)彈等，而導(dǎo)彈表面涂覆反光涂層或隔熱防護(hù)層的反激光措施尤為引人關(guān)注。現(xiàn)代導(dǎo)彈殼體結(jié)構(gòu)一般由三層組成，即在燃料密封襯套層外逐層覆蓋由玻璃纖維復(fù)合材料構(gòu)成的導(dǎo)彈殼體層及外包層結(jié)構(gòu)。而當(dāng)前最常見(jiàn)的激光防護(hù)結(jié)構(gòu)由兩層防熱層夾持一層抗激光燒蝕阻擋層組成，將此三層粘結(jié)在一起，固聯(lián)到導(dǎo)彈殼體的外表面上。但是現(xiàn)有的這種結(jié)構(gòu)對(duì)防護(hù)材料的熱耐受性提出了極高的要求，即防熱層及燒蝕阻擋層必須具有非常高的軟化或熔融溫度，從而增加防護(hù)層材料的成本和復(fù)合型抗激光輻照殼體制作工藝復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何解決現(xiàn)有的復(fù)合型抗激光輻照殼體制作工藝復(fù)雜，采用的防護(hù)層材料成本高，保護(hù)效果不好的問(wèn)題。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一方面提供一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體和燒蝕阻擋層，燒蝕阻擋層的內(nèi)部或殼體本體和燒蝕阻擋層之間設(shè)有液體金屬層，燒蝕阻擋層的內(nèi)部設(shè)有至少一層液體金屬層。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明另一方面提供一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體、燒蝕阻擋層、上防熱層和下防熱層，燒蝕阻擋層設(shè)于上防熱層和下防熱層之間，上防熱層內(nèi)或燒蝕阻擋層內(nèi)或下防熱層內(nèi)或上防熱層與燒蝕阻擋層之間或燒蝕阻擋層與下防熱層之間或下防熱層與殼體本體之間設(shè)有液體金屬層，上防熱層內(nèi)設(shè)有至少一層液體金屬層，下防熱層內(nèi)設(shè)有至少一層液體金屬層，燒蝕阻擋層內(nèi)設(shè)有至少一層液體金屬層。進(jìn)一步的，液體金屬層的厚度小于燒蝕阻擋層厚度的四分之一。進(jìn)一步的，液體金屬層的厚度小于燒蝕阻擋層厚度的八分之一。
進(jìn)一步的，液體金屬層內(nèi)的液體金屬材料為金屬鎵、不同配比下的低熔點(diǎn)鎵基合金、鈉鉀合金以及含有銦的伍德合金。進(jìn)一步的，燒蝕阻擋層采用的材料為陶瓷、浸潰重金屬、樹(shù)脂的碳纖維織物。進(jìn)一步的，上防熱層和下防熱層采用的材料為軟木酚醛、軟木環(huán)氧樹(shù)脂、軟木腈橡膠。進(jìn)一步的，上防熱層的厚度為0. I 1cm。進(jìn)一步的，下防熱層的厚度為0. I Icm(三)有益效果本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體中，引入了具有良好導(dǎo)熱特性的液體金屬材料，使其在殼體外附著的上防熱層內(nèi)、燒蝕阻擋層內(nèi)、下防熱層內(nèi)、上防熱層與燒 蝕阻擋層之間、燒蝕阻擋層與下防熱層之間、或下防熱層與殼體本體之間設(shè)有液體金屬層，液體金屬層制作簡(jiǎn)單，對(duì)防護(hù)層材料也沒(méi)有過(guò)高要求；該夾層在殼體法線與切線方向上同時(shí)具備良好的導(dǎo)熱性能，激光光斑照射于該殼體上，當(dāng)光斑處所積聚的熱量在傳遞至液體金屬夾層時(shí)，由于液體金屬夾層在平面與法線方向上懸殊的特征尺寸比例，使得此熱量快速的在液體金屬夾層的平面內(nèi)擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，由此不僅減少了含有液體金屬層的復(fù)合型殼體法線方向上的熱量傳遞，同時(shí)還可對(duì)激光光斑輻照的燒蝕阻擋層表面完成降溫效果。另外，液體金屬材料所具備的熱膨脹及流動(dòng)特性，可進(jìn)一步提升其在平面內(nèi)的熱量擴(kuò)散能力，最終可達(dá)到緩解或阻止防熱層及燒蝕阻擋層發(fā)生軟化或熱燒蝕破壞的發(fā)生。


圖I是本實(shí)施I中含有液體金屬層的復(fù)合型殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)施2中含有液體金屬層的復(fù)合型殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)施3中含有液體金屬層的復(fù)合型殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)施4中含有液體金屬層的復(fù)合型殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)施5中含有液體金屬層的復(fù)合型殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)施6中含有液體金屬層的復(fù)合型殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)施7中含有液體金屬層的復(fù)合型殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)施8中含有液體金屬層的復(fù)合型殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I :殼體本體；2 :燒蝕阻擋層；3 :液體金屬層；4 :上防熱層；5 :下防熱層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式

作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I如圖I所示，一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體I、燒蝕阻擋層2和液體金屬層3，燒蝕阻擋層2與殼體本體I貼合于一起，在燒蝕阻擋層2的內(nèi)部設(shè)有一層液體金屬層3,液體金屬層3內(nèi)充滿了液體金屬。實(shí)施例2如圖2所示，一含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體I、燒蝕阻擋層2和液體金屬層3,在殼體本體I和燒蝕阻擋層2之間設(shè)有一層液體金屬層3,液體金屬層3內(nèi)充滿了液體金屬。實(shí)施例3如圖3所示，一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體I、燒蝕阻擋層2和液體金屬層3,燒蝕阻擋層2的內(nèi)部設(shè)有一層液體金屬層3,液體金屬層3內(nèi)充滿了液體金屬，在殼體本體I和燒蝕阻擋層2之間設(shè)有一層液體金屬層3,液體金屬層3內(nèi)充滿了液體金屬。上述實(shí)施例1-3中，含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，使用時(shí)，當(dāng)高能激光光斑照射 在此含有液體金屬層的復(fù)合型殼體上時(shí)，燒蝕阻擋層2的最外層首先受到輻照，其光斑內(nèi)表面材料物質(zhì)的電子將所吸收的光能轉(zhuǎn)化為熱能，使燒蝕阻擋層2在光斑照射范圍內(nèi)的溫度迅速升高。由于液體金屬層3中的液體金屬材料具備良好的導(dǎo)熱特性及流動(dòng)性能，因此可將燒蝕阻擋層2在光斑照射范圍內(nèi)積聚的大量能量沿殼體平面方向進(jìn)行快速疏散，從而有效降低光斑照射范圍內(nèi)的溫度，最終延緩或阻擋燒蝕阻擋層2發(fā)生軟化及熱燒蝕破壞的發(fā)生，以達(dá)到抗激光輻照及防護(hù)的目的。實(shí)施例4如圖4所示，一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體I、燒蝕阻擋層2和液體金屬層3，燒蝕阻擋層2與殼體本體I貼合于一起，在燒蝕阻擋層2的內(nèi)部設(shè)有兩層液體金屬層3，液體金屬層3內(nèi)充滿了液體金屬。在使用時(shí)。激光光斑所投入的能量被逐層擴(kuò)散，此種結(jié)構(gòu)不僅可有效降低每層液體金屬夾層的厚度，同時(shí)提升殼體防護(hù)激光輻照的能力。本實(shí)施中，設(shè)于燒蝕阻擋層2中的液體金屬層3的數(shù)量，可根據(jù)液體金屬層3內(nèi)的液體金屬材料和實(shí)際情況來(lái)設(shè)定，并不僅限于本實(shí)施例中的層數(shù)。實(shí)施例5如圖5所示，一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體I、燒蝕阻擋層2、液體金屬層3、上防熱層4和下防熱層5，燒蝕阻擋層2設(shè)于上防熱層4和下防熱層5之間，下防熱層5與殼體本體I貼合于一起,上防熱層4內(nèi)設(shè)有一層液體金屬層3,液體金屬層3內(nèi)充滿了液體金屬。實(shí)施例6如圖6所示，一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體I、燒蝕阻擋層2、液體金屬層3、上防熱層4和下防熱層5，燒蝕阻擋層2設(shè)于上防熱層4和下防熱層5之間，下防熱層5與殼體本體I貼合于一起，燒蝕阻擋層2內(nèi)設(shè)有一層液體金屬層3，液體金屬層3內(nèi)充滿了液體金屬。實(shí)施例7如圖7所示，一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體I、燒蝕阻擋層2、液體金屬層3、上防熱層4和下防熱層5，燒蝕阻擋層2設(shè)于上防熱層4和下防熱層5之間，下防熱層5與殼體本體I貼合于一起,下防熱層5內(nèi)設(shè)有一層液體金屬層3,液體金屬層3內(nèi)充滿了液體金屬。實(shí)施例8如圖8所示，一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體I、燒蝕阻擋層2、液體金屬層3、上防熱層4和下防熱層5，燒蝕阻擋層2設(shè)于上防熱層4和下防熱層5之間，上防熱層4內(nèi)設(shè)有一層體金屬層3,燒蝕阻擋層2內(nèi)設(shè)有一層體金屬層3,下防熱層5內(nèi)設(shè)有一層體金屬層3，上防熱層4與燒蝕阻擋層2之間設(shè)有一層體金屬層3，燒蝕阻擋層2與下防熱層5之間設(shè)有一層體金屬層3,下防熱層5與殼體本體I之間設(shè)有一層液體金屬層3。本實(shí)施例中，設(shè)于燒蝕阻擋層2、上防熱層4和下防熱層5內(nèi)的液體金屬層3的數(shù)量，可根據(jù)液體金屬層3內(nèi)的液體金屬材料和實(shí)際情況來(lái)設(shè)定，并不僅限于本實(shí)施例中的層數(shù)。上述實(shí)施例1-8中，燒蝕阻擋層2可選取不同種類的耐熱燒蝕材料，如陶瓷、浸潰重金屬、樹(shù)脂的碳纖維織物等；液體金屬層3可選取不同的液體金屬，如金屬鎵、不同配比下的低熔點(diǎn)鎵基合金、鈉鉀合金以及含有銦的伍德合金(鉍50 %，鉛25 %，錫12. 5 %，鎘 12. 5% )等；上防熱層4和下防熱層5采用的材料為軟木酚醛、軟木環(huán)氧樹(shù)脂、軟木腈橡膠等軟木復(fù)合材料。上述實(shí)施例1-8中，液體金屬夾層3的位置，可在燒蝕阻擋層2、上防熱層4和下防熱層5強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，盡可能的靠近其上表面，以此可更加迅速的擴(kuò)散熱量，從而更大程度上發(fā)揮此復(fù)合型抗激光輻照殼體的作用。上述實(shí)施例1-8中，液體金屬層3的厚度可根據(jù)此復(fù)合型抗激光輻照殼體的具體應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行選取。如，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于小體積高運(yùn)動(dòng)速度裝備的抗激光防護(hù)中時(shí)，其在受到激光輻照威脅時(shí)所需要的反應(yīng)動(dòng)作時(shí)間較短，因此應(yīng)遵循既可以緩解燒蝕阻擋層2軟化或熱燒蝕過(guò)程的發(fā)展，又不對(duì)導(dǎo)彈自身增重太多的需求來(lái)設(shè)置液體金屬層3的厚度，一般不超過(guò)燒蝕阻擋層2總厚度的八分之一。當(dāng)本發(fā)明用于體積龐大，運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)緩慢的裝備上時(shí)，在受到激光輻照威脅時(shí)所需要的反應(yīng)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，因此對(duì)復(fù)合型抗激光輻照殼體的熱耐受性提出了更高的要求，此時(shí)將液體金屬夾層3的厚度設(shè)置在燒蝕阻擋層2總厚度的四分之一之內(nèi)，或采取含有防熱層、燒蝕阻擋層及液體金屬夾層的復(fù)合型結(jié)構(gòu)，便可達(dá)到目的。上述實(shí)施例1-8中，上防熱層4和下防熱層5的厚度為0. I 1cm。本發(fā)明上述實(shí)施例中，液體金屬層的制作方法為，液體金屬層3內(nèi)的液體金屬材料，由于其較低的熔點(diǎn)及可在室溫的情況下呈現(xiàn)流動(dòng)狀態(tài)，因此，復(fù)合型抗激光輻照殼體在加工過(guò)程中只需將液體金屬灌裝于液體金屬層3內(nèi)，使液體金屬層3內(nèi)充滿液體金屬充滿并密封即可，此過(guò)程工藝簡(jiǎn)單，加工便捷。由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明復(fù)合型抗激光輻照殼體，與傳統(tǒng)的激光防護(hù)措施的技術(shù)思路不盡相同。傳統(tǒng)激光防護(hù)措施中，所選用的結(jié)構(gòu)及材料特性更多側(cè)重于阻止激光能量延殼體法線方向的傳遞，即采用殼體外部附著低熱導(dǎo)率的防熱層及燒蝕阻擋層結(jié)構(gòu)完成激光防護(hù)的功能。于此同時(shí)，熱量延表面方向的傳遞也被顯著削弱。這便對(duì)防護(hù)材料的熱耐受性提出了極高的要求，即防熱層及燒蝕阻擋層必須具有非常高的軟化或熔融溫度，這樣增加了材料成本和制作難度，且取得的效果也不明顯。發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體中，引入了具有良好導(dǎo)熱特性的液體金屬材料，使其在殼體外附著的防熱層內(nèi)或燒蝕阻擋層內(nèi)或下防熱層內(nèi)或上防熱層與燒蝕阻擋層之間或燒蝕阻擋層與下防熱層之間或下防熱層與殼體本體之間設(shè)有液體金屬層，液體金屬層制作簡(jiǎn)單，對(duì)防護(hù)層材料也沒(méi)有特殊要求；該夾層在殼體法線與切線方向上同時(shí)具備良好的導(dǎo)熱性能。激光光斑照射于此含有液體金屬層的復(fù)合型殼體上，當(dāng)光斑處所積聚的熱量在傳遞至液體金屬夾層時(shí)，由于液體金屬夾層在平面與法線方向上懸殊的特征尺寸比例，使得此熱量快速的在液體金屬夾層的平面內(nèi)擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，由此不僅減少了含有液體金屬層的復(fù)合型殼體法線方向上的熱量傳遞，同時(shí)還可對(duì)激光光斑輻照的燒蝕阻擋層表面完成降溫效果。另外，液體金屬材料所具備的熱膨脹及流動(dòng)特性，可進(jìn)一步提升其在平面內(nèi)的熱量擴(kuò)散能力，最終可達(dá)到緩解或阻止防熱層及燒蝕阻擋層發(fā)生軟化或熱燒蝕破壞的發(fā)生。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn) 和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體和燒蝕阻擋層，其特征在于所述燒蝕阻擋層的內(nèi)部或殼體本體和燒蝕阻擋層之間設(shè)有液體金屬層，所述燒蝕阻擋層的內(nèi)部設(shè)有至少一層液體金屬層。
2.含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體、燒蝕阻擋層、上防熱層和下防熱層，所述燒蝕阻擋層設(shè)于上防熱層和下防熱層之間，其特征在于所述上防熱層內(nèi)或燒蝕阻擋層內(nèi)或下防熱層內(nèi)或上防熱層與燒蝕阻擋層之間或燒蝕阻擋層與下防熱層之間或下防熱層與殼體本體之間設(shè)有液體金屬層，所述上防熱層內(nèi)設(shè)有至少一層液體金屬層，所述下防熱層內(nèi)設(shè)有至少一層液體金屬層，所述燒蝕阻擋層內(nèi)設(shè)有至少一層液體金屬層。
3.如權(quán)利要求I或2所述的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，其特征在于所述液體金屬層的厚度小于燒蝕阻擋層厚度的四分之一。
4.如權(quán)利要求I或2所述的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，其特征在于所述液體金屬層的厚度小于燒蝕阻擋層厚度的八分之一。
5.如權(quán)利要求I或2所述的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，其特征在于所述液體金屬層內(nèi)的液體金屬材料為金屬鎵、不同配比下的低熔點(diǎn)鎵基合金、鈉鉀合金以及含有銦的伍德合金。
6.如權(quán)利要求I或2所述的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，其特征在于所述燒蝕阻擋層采用的材料為陶瓷、浸潰重金屬、樹(shù)脂的碳纖維織物。
7.如權(quán)利要求I或2所述的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，其特征在于所述上防熱層和下防熱層采用的材料為軟木酚醛、軟木環(huán)氧樹(shù)脂、軟木腈橡膠。
8.如權(quán)利要求2所述的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，其特征在于所述上防熱層的厚度為0. I 1cm。
9.如權(quán)利要求8所述的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，其特征在于所述下防熱層的厚度為0. I 1cm。
全文摘要
本發(fā)明屬于防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種含有液體金屬層的復(fù)合型殼體，包括殼體本體和燒蝕阻擋層，燒蝕阻擋層的內(nèi)部或殼體本體和燒蝕阻擋層之間設(shè)有液體金屬層，燒蝕阻擋層的內(nèi)部設(shè)有至少一層液體金屬層。本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的含有液體金屬層的復(fù)合型殼體中，引入了具有良好導(dǎo)熱特性的液體金屬材料，使其在殼體外附著的上防熱層內(nèi)、燒蝕阻擋層內(nèi)、下防熱層內(nèi)、上防熱層與燒蝕阻擋層之間、燒蝕阻擋層與下防熱層之間、或下防熱層與殼體本體之間設(shè)有液體金屬層，減少含有液體金屬層的復(fù)合型殼體法線方向上的熱量傳遞，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光斑輻照的燒蝕阻擋層表面的降溫效果。
文檔編號(hào)B32B33/00GK102744929SQ201110099220
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者劉靜, 楊陽(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所