專利名稱:一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲及其制備方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合裝甲系由兩層以上不同性能的防護(hù)材料組成的非均質(zhì)裝甲。這種裝甲分為金屬與金屬復(fù)合裝甲，金屬與非金屬復(fù)合裝甲，以及間隙式裝甲三種，它們具有較強(qiáng)的綜合防護(hù)性能。針對復(fù)合裝甲的設(shè)計，主要考慮結(jié)構(gòu)可靠性、重量及成本等方面。
金屬與金屬復(fù)合裝甲具有制備簡單、彈道性能優(yōu)異等特點(diǎn)，但隨著侵徹彈導(dǎo)彈和火箭彈的穿透力不斷增強(qiáng)，鋼、鋁材質(zhì)的裝甲難以抵御這類武器的攻擊。繼續(xù)增加裝甲的厚 度雖然可以提高坦克等的防護(hù)力，但影響車輛的機(jī)動性。金屬與非金屬復(fù)合裝甲目前主要是金屬-陶瓷復(fù)合裝甲，其具有高硬度、高強(qiáng)度、高聲速及良好的動態(tài)力學(xué)性能，在提高復(fù)合裝甲抗彈能力方面發(fā)揮著十分重要的作用。但該復(fù)合裝甲不具備抗重復(fù)打擊能力，由于陶瓷為脆性材料，沖擊后破碎陶瓷飛濺，會造成二次損傷，且靶板整體結(jié)構(gòu)損傷范圍較大；陶瓷密度較高，一般大于3. Og/cm3，增加了車輛等的負(fù)荷；陶瓷一般需要經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，制備成本較高；陶瓷與金屬一般通過膠接方式連接，提高了制備復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目在于提供一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲及其制備方法，本發(fā)明復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板具有重量輕、成本低、抗彈性能優(yōu)異的特點(diǎn)，且其制備方法簡單，成本低廉。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲，包括金屬前面板1-1、金屬后面板1-2、固定在金屬前面板1-1和金屬后面板1-2間的金屬芯體2,所述金屬芯體2為角度Θ的金屬板，所述金屬前面板1-1、金屬后面板1-2以及金屬芯體2構(gòu)成三明治金屬夾層板，在三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中澆注有混凝土 3。
所述金屬前面板1-1、金屬后面板1-2以及金屬芯體2的表面預(yù)先進(jìn)行了噴砂處理。
所述金屬前面板1-1和金屬后面板1-2材質(zhì)為裝甲鋼、不銹鋼板或鋁合金板，其厚度均大于O. 5mm,金屬前面板1-1和金屬后面板1_2間的間距大于5mm。
所述金屬芯體2材質(zhì)為裝甲鋼、不銹鋼或合金鋁，其厚度大于O. 5mm，結(jié)構(gòu)為波紋結(jié)構(gòu)。
所述角度Θ為10。-90°。
所述混凝土 3為活性粉末混凝土。
上述所述的混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲的制備方法，包括如下步驟
I)三明治金屬夾層板的制備首先采用平整機(jī)對金屬板材進(jìn)行平整，然后噴砂處理，再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎獲得角度為Θ的金屬芯體2，然后將金屬芯體2逐層焊接在金屬前面板1-1和金屬后面板1-2間，構(gòu)成三明治金屬夾層板；
2)混凝土 3的制備以水、聞標(biāo)號水泥、娃灰、石央砂、聞效減水劑及鋼纖維或鐵粉為原料按預(yù)設(shè)配比混合，并機(jī)械攪拌3-15min，得活性粉末混凝土。
3)將混凝土 3澆注進(jìn)三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中，再靜置、養(yǎng)護(hù)后，得到成品O
步驟I所述的金屬芯體2采用液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎獲得波紋結(jié)構(gòu)。
步驟2所述的混凝土 3中，硅灰占水泥與硅灰總質(zhì)量的5-30%，水與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 12-0. 22 :1，石英砂與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 5-1. 5:1，鋼纖維或鐵粉體積占混凝土 3總體積的1-10%，高效減水劑質(zhì)量占混凝土 3總質(zhì)量的O. 5-3%。步驟2所述高效減水劑為聚羧酸減水劑。
步驟3所述的靜置為常溫下恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)靜置4_24h ;養(yǎng)護(hù)為0-60°C和70-90°C水域中分別快速養(yǎng)護(hù)4-24h后，再在200-300°C干熱烘箱中保溫4_24h。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于
I.活性粉末混凝土制備成本低，密度低( 2. 5g/cm3)，但抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)異；與金屬骨架連接的過程中不需要類似陶瓷-金屬間的膠接過程，直接澆注即可，制備過程簡單；混凝土內(nèi)的鋼纖維可大幅度增加材料的韌性，消弱碎片飛濺引起的二次損傷。
2.金屬波紋芯體結(jié)構(gòu)可有效改變彈丸的沖擊狀態(tài)，消弱沖擊能量。
3.混凝土在養(yǎng)護(hù)過程中會產(chǎn)生微量的收縮，從而在混凝土與金屬支架間存在微小的間隙，起到吸能和改變彈丸沖擊狀態(tài)的作用。
因此，本發(fā)明可克服金屬與金屬復(fù)合裝甲重量大，金屬-陶瓷復(fù)合裝甲密度較高、成本大及不具備抗重復(fù)打擊的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)降低重量及成本，制備簡單且抗沖擊能力不減弱的優(yōu)勢，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。


附圖是本發(fā)明復(fù)合結(jié)構(gòu)裝甲板的結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如附圖所示，本發(fā)明一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲，包括金屬前面板1-1、金屬后面板1-2、固定在金屬前面板1-1和金屬后面板1-2間的金屬芯體2,所述金屬芯體2為角度Θ的金屬板,所述金屬前面板1-1、金屬后面板1-2以及金屬芯體2構(gòu)成三明治金屬夾層板，在三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中澆注有混凝土 3。
優(yōu)選金屬前面板1-1、金屬后面板1-2以及金屬芯體2的表面預(yù)先進(jìn)行了噴砂處理。
優(yōu)選金屬前面板1-1和金屬后面板1-2材質(zhì)為裝甲鋼、不銹鋼板或鋁合金板，其厚度大于O. 5mm,金屬前面板1-1和金屬后面板1_2間的間距大于5mm。
優(yōu)選金屬芯體2材質(zhì)為裝甲鋼、不銹鋼或合金鋁，其厚度大于O. 5mm，結(jié)構(gòu)為波紋結(jié)構(gòu)。[0031]優(yōu)選角度Θ為10° -90°。
優(yōu)選混凝土 3為高強(qiáng)活性粉末混凝土。
實(shí)施例一
本實(shí)施例一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲的制備方法，包括如下步驟
I)三明治金屬夾層板的制備本實(shí)施例金屬前面板1-1、金屬后面板1-2和金屬芯體2為裝甲鋼材質(zhì)，首先采用平整機(jī)對裝甲鋼板進(jìn)行平整，然后噴砂處理，以噴砂后的裝甲鋼板為材質(zhì)，通過液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎制備厚度為1_、角度Θ為50°的金屬芯體2，隨后在厚度為Imm的裝甲鋼前面板和裝甲鋼后面板之間將金屬芯體2逐層焊接獲得三明治金屬夾層板；2)混凝土 3的制備以水、52. 5#水泥、硅灰、石英砂、高效減水劑及鋼纖維或鐵粉為原料混合，并機(jī)械攪拌3min，得到活性粉末混凝土 ；其中硅灰占水泥與硅灰總質(zhì)量的20%，水與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 14 :1，石英砂與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 8 :1，鋼纖維體積占混凝土總體積的1%，聚羧酸減水劑質(zhì)量占混凝土總質(zhì)量的I. 5% ；
3)將混凝土 3澆注進(jìn)三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中，再靜置、養(yǎng)護(hù)后，得到成品；其中靜置為常溫下恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)靜置24h ;養(yǎng)護(hù)為0°C和80°C水域中分別快速養(yǎng)護(hù)8h后，再在250°C干熱烘箱中保溫8h。
實(shí)施例二
本實(shí)施例一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲的制備方法，包括如下步驟
I)三明治金屬夾層板的制備本實(shí)施例金屬前面板1-1、金屬后面板1-2和金屬芯體2為合金鋁材質(zhì)，首先采用平整機(jī)對合金鋁板進(jìn)行平整，然后噴砂處理，以噴砂后的合金鋁板為材質(zhì)，通過液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎制備厚度為O. 6_、角度Θ為75°的金屬芯體2，并將金屬芯體2采用液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎獲得波紋結(jié)構(gòu)；隨后在厚度為O. 6mm的合金鋁前面板和合金鋁后面板之間將金屬芯體2逐層焊接獲得三明治金屬夾層板；
2)混凝土 3的制備以水、52. 5#水泥、硅灰、石英砂、高效減水劑及鋼纖維或鐵粉為原料混合，并機(jī)械攪拌8min，得到活性粉末混凝土 ；其中硅灰占水泥與硅灰總質(zhì)量的15%，水與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 18 :1，石英砂與水泥加硅灰的質(zhì)量比為I. 2 :1，鋼纖維體積占混凝土總體積的3%，聚羧酸減水劑質(zhì)量占混凝土總質(zhì)量的O. 8% ；
3)將混凝土 3澆注進(jìn)三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中，再靜置、養(yǎng)護(hù)后，得到成品。其中靜置為常溫下恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)靜置IOh ;養(yǎng)護(hù)為40°C和70°C水域中分別快速養(yǎng)護(hù)IOh后，再在300°C干熱烘箱中保溫4h。
實(shí)施例三
本實(shí)施例一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲的制備方法，包括如下步驟
I)三明治金屬夾層板的制備本實(shí)施例金屬前面板1-1、金屬后面板1-2和金屬芯體2為不銹鋼材質(zhì)，首先采用平整機(jī)對不銹鋼板進(jìn)行平整，然后噴砂處理，以噴砂后的不銹鋼板為材質(zhì)，通過液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎制備厚度為O. 6_、角度Θ為10°的金屬芯體2，隨后在厚度為O. 6_的不銹鋼前面板和不銹鋼后面板之間將金屬芯體2逐層焊接獲得三明治金屬夾層板；
2)混凝土 3的制備以水、52. 5#水泥、硅灰、石英砂、高效減水劑及鋼纖維或鐵粉為原料混合，并機(jī)械攪拌15min，得到活性粉末混凝土 ；其中硅灰占水泥與硅灰總質(zhì)量的5%，水與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 12 :1，石英砂與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 5 :1，鋼纖維體積占混凝土總體積的5%，聚羧酸減水劑質(zhì)量占混凝土總質(zhì)量的O. 5% ；
3)將混凝土 3澆注進(jìn)三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中，再靜置、養(yǎng)護(hù)后，得到成品。其中靜置為常溫下恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)靜置4h ;養(yǎng)護(hù)為30°C和80°C水域中分別快速養(yǎng)護(hù)18h后，再在200°C干熱烘箱中保溫24h。
實(shí)施例四
本實(shí)施例一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲的制備方法，包括如下步驟
I)三明治金屬夾層板的制備本實(shí)施例金屬前面板1-1、金屬后面板1-2和金屬芯體2為不銹鋼材質(zhì)，首先采用平整機(jī)對不銹鋼板進(jìn)行平整，然后噴砂處理，以噴砂后的不銹鋼板為材質(zhì)，通過液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎制備厚度為O. 8_、角度Θ為90。的金屬芯體2，隨后在厚度為O. 8mm的不銹鋼前面板和不銹鋼后面板之間將金屬芯體2逐層焊接獲得三明治金屬夾層板；
2)混凝土 3的制備以水、52. 5#水泥、硅灰、石英砂、高效減水劑及鋼纖維或鐵粉為原料混合，并機(jī)械攪拌lOmin，得到活性粉末混凝土 ；其中硅灰占水泥與硅灰總質(zhì)量的30%，水與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 22 :1，石英砂與水泥加硅灰的質(zhì)量比為I. 5 :1，鋼纖維體積占混凝土總體積的10%，聚羧酸減水劑質(zhì)量占混凝土總質(zhì)量的3% ；
3)將混凝土 3澆注進(jìn)三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中，再靜置、養(yǎng)護(hù)后，得到成品。其中靜置為常溫下恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)靜置20h ;養(yǎng)護(hù)為60°C和90°C水域中分別快速養(yǎng)護(hù)4h后，再在250°C干熱烘箱中保溫10h。
權(quán)利要求
1.一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲，其特征在于包括金屬前面板(1-1)、金屬后面板(1-2)、固定在金屬前面板(1-1)和金屬后面板(1-2)間的金屬芯體(2),所述金屬芯體(2)為角度Θ的金屬板,所述金屬前面板(1-1)、金屬后面板(1-2)以及金屬芯體(2)構(gòu)成三明治金屬夾層板，在三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中澆注有混凝土(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的混凝土填充三明治金屬板型復(fù)合裝甲，其特征在于所述金屬前面板(1-1)、金屬后面板(1-2)以及金屬芯體(2)的表面預(yù)先進(jìn)行了噴砂處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的混凝土填充三明治金屬板型復(fù)合裝甲，其特征在于所述金屬前面板(1-1)和金屬后面板(1-2)材質(zhì)為裝甲鋼、不銹鋼板或鋁合金板，其厚度均大于O.5mm,金屬前面板(l-ι)和金屬后面板(1-2)間的間距大于5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的混凝土填充三明治金屬板型復(fù)合裝甲，其特征在于所述金 屬芯體(2)材質(zhì)為裝甲鋼、不銹鋼或合金鋁，其厚度大于O. 5_，結(jié)構(gòu)為波紋結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的混凝土填充三明治金屬板型復(fù)合裝甲，其特征在于所述角度 Θ 為 10° -90。。
6.權(quán)利要求
I至5任一項(xiàng)所述的混凝土填充三明治金屬板型復(fù)合裝甲的制備方法，其特征在于包括如下步驟 1)三明治金屬夾層板的制備首先采用平整機(jī)對金屬板材進(jìn)行平整，然后噴砂處理，再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎獲得角度為Θ的金屬芯體(2)，然后將金屬芯體(2)逐層焊接在金屬前面板(1-1)和金屬后面板(1-2)間，構(gòu)成三明治金屬夾層板； 2)混凝土(3)的制備以水、聞標(biāo)號水泥、娃灰、石英砂、聞效減水劑及鋼纖維或鐵粉為原料按預(yù)設(shè)配比混合，并機(jī)械攪拌3-15min，得到混凝土( 3)。
3)將混凝土(3)澆注進(jìn)三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中，再靜置、養(yǎng)護(hù)后，得到成品。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的制備方法，其特征在于步驟I)所述的金屬芯體(2)采用液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎獲得波紋結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的制備方法，其特征在于步驟2)所述的混凝土(3)中，硅灰占水泥與硅灰總質(zhì)量的5-30%，水與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 12-0. 22 :1，石英砂與水泥加硅灰的質(zhì)量比為O. 5-1. 5:1，鋼纖維或鐵粉體積占混凝土(3)總體積的1-10%，高效減水劑質(zhì)量占混凝土(3)總質(zhì)量的O. 5-3%。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的制備方法，其特征在于步驟2)所述高效減水劑為聚羧酸減水劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的制備方法，其特征在于步驟3)所述的靜置為常溫下恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)靜置4-24h ;養(yǎng)護(hù)為0-60°C和70-90°C水域中分別快速養(yǎng)護(hù)4_24h后，再在200-300°C干熱烘箱中保溫4-24h。
專利摘要
一種混凝土澆注三明治金屬板型復(fù)合裝甲及其制備方法，包括金屬前面板、金屬后面板、固定在金屬前面板和金屬后面板間的金屬芯體，所述金屬芯體為角度θ的金屬板，所述金屬前面板、金屬后面板以及金屬芯體構(gòu)成三明治金屬夾層板，在三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中澆注有混凝土；其制備方法為1、首先采用平整機(jī)對金屬板材進(jìn)行平整、噴砂，再采用液壓機(jī)模壓或者冷彎機(jī)折彎獲得角度為θ的金屬芯體，然后將金屬芯體逐層焊接在前面板和后面板間，構(gòu)成三明治金屬夾層板；2、混凝土原料進(jìn)行配料混合、攪拌；3、將混凝土澆注進(jìn)三明治金屬夾層板的空心結(jié)構(gòu)中，再靜置、養(yǎng)護(hù)后，得到成品；本發(fā)明裝甲板重量輕、成本低、抗彈性能優(yōu)異，且其制備方法簡單，成本低廉。
文檔編號F41H5/02GKCN102865777SQ201210343088
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月14日
發(fā)明者夏鴻雁, 張錢城, 盧天健, 喬冠軍, 金峰 申請人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan