專利名稱：納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，屬于特種陶瓷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
防彈陶瓷主要應(yīng)用于作戰(zhàn)時個人和戰(zhàn)車、飛機(jī)和直升機(jī)的關(guān)鍵部分以及地雷爆炸等的防 護(hù)。目前作為防彈材料主要有氧化鋁、氧化鋯增韌氧化鋁、碳化硅、氮化硅以及碳化硅晶須、 碳化鈦晶須復(fù)合增韌氧化鋁。防彈材料最大的優(yōu)點是重量輕，而氧化鋯增韌防彈陶瓷減輕重 量不明顯，其防彈效果和99氧化鋁防彈陶瓷相比提高不大，在市場上逐漸被淘汰；碳化硅防 彈陶瓷材料脆性問題很難解決，只能承受一彈，無法達(dá)到三級以上的防彈要求；氮化硅防彈 陶瓷性能優(yōu)越，但是氮化硅防彈陶瓷材料制造成本太高，同時由于氮化硅防彈陶瓷材料目前 基本上只能用熱壓、熱等靜壓燒結(jié)，規(guī)?；I(yè)化生產(chǎn)很難實現(xiàn)；氧化鋁防彈陶瓷的研究基 本成熟，但防彈效果明顯不如納米碳化硅增韌防彈陶瓷，其材料本身性能比納米碳化硅增韌 防彈陶瓷差很多。采用晶須增韌和納米增韌效果相似，但納米增韌使用納米碳化硅的加入量 比晶須增韌碳化硅晶須的加入量要少得多，制造成本要低得多。同時成型整片防彈陶瓷材料 是發(fā)展趨勢，由于小片拼接，接點缺陷無法解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，成本低，質(zhì)量 好，利于規(guī)模化生產(chǎn)。
本發(fā)明所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，包括配料、成型和燒成，其 基礎(chǔ)配料重量百分組成為
粒徑小于2. 5um的a -八1203粉 98-98. 5% 過325目篩的高嶺土 0. 8-1. 3%
過325目篩的燒滑石 0. 5-1. 0%
以上述配料為基數(shù)，還需要外加3-8%的粒度在10-30納米納米級碳化硅； 成型方法采用注凝成型方法；
燒成制度燒成溫度1650-1700°C，保溫時間3-5小時。本發(fā)明中
注凝成型的預(yù)混液重量組成為
丙烯酰胺 30—35% N， N' —亞甲基雙丙烯酰胺 2.0—2.5% 聚丙烯酸銨 1. 0—2. 0%
余量的水。
預(yù)混液的適宜加入量為所有配料物料總重量的10-20%。 加入預(yù)混液后球磨混合16-25小時即可得到均勻分散的初始料漿。
將初始料漿放入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)-O. lMPa，保持20-35分 鐘，再加入所有配料總重量O. 1-0.25%N， N， N' ,N'-四甲基乙二胺作為催化劑，在-O. lMPa 的真空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，再加入重量濃度?-15%的過硫酸銨溶液0.01-0. 10%作為引發(fā) 劑，繼續(xù)攪拌直到均勻分散于初始料漿中得到成型料漿。
將成型料漿注入防彈陶瓷板的模腔中，固化20-35分鐘脫模得坯體，將坯烘干后裝爐燒成。
本發(fā)明采用了納米碳化硅-氧化鋁復(fù)合的方式，使防彈陶瓷的硬度、斷裂韌性等大幅提高； 采用注凝成型工藝，能直接生產(chǎn)大片產(chǎn)品，并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻一致，無論子彈打到哪個部位 效果都是一樣的，產(chǎn)品安全性能好。獲得的產(chǎn)品性能指標(biāo)如下
維氏硬度〉14Gpa
抗彎強(qiáng)度> 420Mpa
彈性模量> 350Mpa 。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 實施例1
本發(fā)明所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，首先按照下列重量組成混合
配制預(yù)混液
丙烯酰胺 30% N， N'—亞甲基雙丙烯酰胺 2.5% 聚丙烯酸銨 1.5%
余量的水。
再按以下重量百分比稱取原料粒徑小于2.5um的a -六1203粉98%、過325目篩的高嶺
4土1.3%，過325目篩的燒滑石0.7%，外加6%的10-30nm納米碳化硅粉，最后按所有配料重量 的18%加入預(yù)混液，入磨混合18小時制得初始料漿。
將初始料漿放入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)-O. lMPa，保持35分鐘， 再加入所有配料總重量0.2呢N，N， N' ,N'-四甲基乙二胺作為催化劑，在-0. lMPa的真空 條件下充分?jǐn)嚢杈鶆颍偌尤胫亓繚舛葹?0%的過硫酸銨溶液0.01%作為引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌直 到均勻分散于初始料漿中得到成型料漿。
成型方法將成型料漿注入防彈陶瓷板的模腔中，固化25分鐘脫模得坯體。
將坯烘干后裝爐燒成。
燒成制度燒成溫度1650-1680'C，保溫時間4小時。
獲得的產(chǎn)品性能為維氏硬度15.8Gpa，抗彎強(qiáng)度480Mpa，彈性模量360Mpa。 實施例2
本發(fā)明所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，首先按照下列重量組成混合 配制預(yù)混液
丙烯酰胺 32% N， N'—亞甲基雙丙烯酰胺 2% 聚丙烯酸銨 1% 余量的水。
再按以下重量百分比稱取原料粒徑小于2.5um的a -八1203粉98.5%、過325目篩的高 嶺土1%，過325目篩的燒滑石0.5%，外加4%的10-30nm納米碳化硅粉，最后按所有配料重量 的15%加入預(yù)混液，入磨混合16小時制得初始料漿。
將初始料漿放入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)-O. lMPa，保持30分鐘， 再加入所有配料總重量0. 15%N，N， N' ，N'-四甲基乙二胺作為催化劑，在-0. IMPa的真 空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，再加入重量濃度?2%的過硫酸銨溶液0.08%作為引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌 直到均勻分散于初始料漿中得到成型料漿。
成型方法將成型料漿注入防彈陶瓷板的模腔中，固化28分鐘脫模得坯體。
將坯烘干后裝爐燒成。
燒成制度燒成溫度1660-1700°C，保溫時間3.5小時。
獲得的產(chǎn)品性能為維氏硬度16.5Gpa，抗彎強(qiáng)度482Mpa，彈性模量370Mpa。 實施例3
本發(fā)明所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，首先按照下列重量組成混合
5配制預(yù)混液
丙烯酰胺 34%
N， N' —亞甲基雙丙烯酰胺 2.5% 聚丙烯酸銨 1.5%
余量的水。
再按以下重量百分比稱取原料粒徑小于2.5um的a - A1A粉98.2M、過325目篩的高 嶺土 1. 2%，過325目篩的燒滑石0. 6%，外加4%的10-30nm納米碳化硅粉，最后按所有配料重 量的16%加入預(yù)混液，入磨混合16小時制得初始料漿。
將初始料漿放入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)-O. lMPa，保持35分鐘， 再加入所有配料總重量0. 18%N，N， N' ，N'-四甲基乙二胺作為催化劑，在-0. IMPa的真 空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，再加入重量濃度?0%的過硫酸銨溶液0.05%作為引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌 直到均勻分散于初始料漿中得到成型料漿。
成型方法將成型料漿注入防彈陶瓷板的模腔中，固化22分鐘脫模得坯體。
將坯烘干后裝爐燒成。
燒成制度燒成溫度1670-1700°C，保溫時間3小時。
獲得的產(chǎn)品性能為維氏硬度18Gpa,抗彎強(qiáng)度482Mpa，彈性模量380Mpa。
權(quán)利要求
1、一種納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，包括配料、成型和燒成，其特征在于基礎(chǔ)配料重量百分組成為粒徑小于2.5um的α-Al2O3粉98-98.5％過325目篩的高嶺土0.8-1.3％過325目篩的燒滑石0.5-1.0％以上述配料為基數(shù)，還需要外加3-8％的粒度在10-30納米納米級碳化硅；成型方法采用注凝成型方法；燒成制度燒成溫度1650-1700℃，保溫時間3-5小時。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，其特征在于注凝 成型的預(yù)混液重量組成為丙烯酰胺 30—35% N， N' —亞甲基雙丙烯酰胺 2—2.5% 聚丙烯酸銨 1.0—2.0% 余量的水。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，其特征在于預(yù)混 液的加入量為所有配料物料總重量的10-20%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，其特征在于加入 預(yù)混液后球磨混合16-25小時得到均勻分散的初始料漿。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，其特征在于將初 始料漿放入真空攪拌機(jī)中，邊攪拌邊抽真空，直到真空度達(dá)-0. lMPa，保持20-35分鐘，再加 入所有配料總重量0. 1-0.25%N， N， N' ，N'-四甲基乙二胺作為催化劑，在-0. IMPa的真 空條件下充分?jǐn)嚢杈鶆颍偌尤胫亓繚舛葹?-15%的過硫酸銨溶液0.01-0. 10%作為引發(fā)劑， 繼續(xù)攪拌直到均勻分散于初始料漿中得到成型料漿。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，其特征在于將成 型料漿注入防彈陶瓷板的模腔中，固化20-35分鐘脫模得坯體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，其特征在于將坯 烘干后裝爐燒成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米碳化硅增韌氧化鋁防彈陶瓷的制備方法，屬于特種陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，包括配料、成型和燒成，其特征在于基礎(chǔ)配料重量百分組成為粒徑小于2.5um的α-Al₂O₃粉98-98.5％、過325目篩的高嶺土0.8-1.3％和過325目篩的燒滑石0.5-1.0％，以上述配料為基數(shù)，還需要外加3-8％的粒度在10-30納米納米級碳化硅；采用注凝成型方法；燒成制度燒成溫度1650-1700℃，保溫時間3-5小時。成本低，質(zhì)量好，利于規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號C04B35/10GK101555142SQ200910015239
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者劉天程, 樊震坤, 勇 范, 許業(yè)靜, 高禮文 申請人:山東硅苑新材料科技股份有限公司