專(zhuān)利名稱(chēng):碳化硼雙弧度防彈板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防彈板的制備方法，尤其涉及一種碳化硼雙弧度防彈板的成型與
燒結(jié)方法。
背景技術(shù)：
碳化硼的密度為2.52g/cm3，是一種比鋁還輕的工程陶瓷材料，它的硬度在工程材料中僅次于金剛石和立方氮化硼。此種又輕又硬的材料是制造防彈裝甲的最理想材料。由于碳化硼共價(jià)鍵的性質(zhì)而具有較高的熔點(diǎn)，超長(zhǎng)的硬度，尤其是近于恒定的高溫硬度以及良好的力學(xué)性能，使其成為最有發(fā)展前途的高溫耐磨材料之一。但是由于碳化硼制品的價(jià)格較為昂貴，且制備工藝復(fù)雜，因此在我國(guó)碳化硼防彈材料發(fā)展緩慢，現(xiàn)在僅用于高端的裝甲防護(hù)，在人體防護(hù)上還沒(méi)有得到應(yīng)用。碳化硼材料的生產(chǎn)方法大多采用燒結(jié)+浸滲法，現(xiàn)有的制備方法得到的材料中，碳化硼顆粒幾乎不能成形。在我國(guó)，生產(chǎn)碳化硼防彈板的廠家主要以外貿(mào)為主，且均為單弧度碳化硼插板，其制備方法為:先把碳化硼制作成43*42mm的平板,之后上下復(fù)合250*300mm凱夫拉纖維，內(nèi)部用30塊43*42mm的平板拼湊，通過(guò)加壓制作成單弧度的碳化硼插板以達(dá)到防彈的效果。采用此種方法制作的防彈板存在如下問(wèn)題:
(I)由于內(nèi)部采用30塊43*42mm的碳化硼平板拼湊，在板與板之間存在間隙，降低了整體的防彈效果；(2)在要求“以人為主”的國(guó)外，單弧度防彈板與人體搭配結(jié)構(gòu)不夠緊密，影響士兵作戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于 提供一種碳化硼雙弧度防彈板的制備方法，以提高整體防彈效
果O
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案采用了一種碳化硼雙弧度防彈板的制備方法，包括以下步驟:(I)選料、混料，以碳化硼為原料，將原料與粘接劑混合攪拌均勻；(2)成型，將攪拌好的混合料緩慢送入壓皮機(jī)反復(fù)進(jìn)行壓制，待混合料成片狀并有一定韌性時(shí)，再緩慢調(diào)整對(duì)輥間隙繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行壓制，成胸板毛坯，胸板毛坯的厚度為3毫米；(3)燒結(jié)，將壓制好的胸板毛坯進(jìn)行燒結(jié)以制得成品。
步驟(I)中，碳化硼的粒度為D50 = 2.3。
步驟(I)中的粘接劑為羧甲基纖維素，羧甲基纖維素的加入量為原料總重的
0.5-1.5%。
步驟(I)中還加入有分散劑四甲基氫氧化胺，其加入量為原料總重的4-6%。
步驟(2)成型過(guò)程具體為:先將壓皮機(jī)對(duì)輥的間隙調(diào)至2毫米，將攪拌好的混合料緩慢倒入進(jìn)料口反復(fù)進(jìn)行壓制，待原料壓制成卷狀時(shí)把對(duì)輥的間隙調(diào)至5毫米，再次反復(fù)進(jìn)行壓制，待原料成片狀并有一定韌性時(shí)，再緩慢調(diào)整對(duì)輥間隙繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行壓制，最終將對(duì)輥的間隙調(diào)至2.5毫米進(jìn)行壓制碳化硼膜，成品膜的厚度為3毫米。
步驟(3)的燒結(jié)溫度為:0-200 °C升溫過(guò)程中燒結(jié)1.5-2小時(shí)，壓力為5噸；200-400°C升溫過(guò)程中燒結(jié)3-4小時(shí)，壓力為10噸；400-800°C不斷升溫過(guò)程中燒結(jié)3_4小時(shí)，壓力為15噸；1000-1950°C不斷升溫過(guò)程中燒結(jié)10-11小時(shí)，最終壓力為60噸，燒結(jié)完畢后，在爐內(nèi)待溫度降至180-220°C時(shí)，取出產(chǎn)品。同步加壓即在升溫過(guò)程中隨著溫度的上升壓力逐漸增加。
本發(fā)明的方法采用軋膜成型法，使得雙弧度防彈板在產(chǎn)品成型時(shí)厚度得到了均勻的控制；燒結(jié)時(shí)采用爐外排粘、同步加壓，其中爐外排粘即在毛坯成型后揮發(fā)粘結(jié)劑的過(guò)程，步驟為:0-300C:12 小時(shí)；30-600C:8 小時(shí)；60-100°C:4 小時(shí);100-180。。:24 小時(shí)；同步加壓即在升溫過(guò)程中隨著溫度的上升壓力逐漸增加。
采用本發(fā)明的燒結(jié)方法，使得材料的應(yīng)力較為分散，從而不易斷裂，其斷裂韌性高。本發(fā)明的雙弧度防彈板為整體結(jié)構(gòu)，徹底避免了現(xiàn)有方法中板與板之間存在的間隙，防彈效果好；另外，本發(fā)明的雙弧度防彈板與人體搭配結(jié)構(gòu)緊密，有利于士兵作戰(zhàn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例的碳化硼雙弧度防彈板的制備方法，包括以下步驟:(1)選料、混料，以碳化硼為原料，碳化硼的粒度為D50 = 2.3，先將攪拌器內(nèi)擦拭干凈，把碳化硼與粘接劑羧甲基纖維素一起倒入攪拌器內(nèi)進(jìn)行攪拌，羧甲基纖維素的加入量為原料總重的1.0%，然后把攪拌均勻的粉料倒入干凈的容器內(nèi)；混料結(jié)束后，原料應(yīng)于粘接劑攪拌均勻，外觀呈粉狀均勻分布；(2)成型，先將壓皮機(jī)對(duì)輥的間隙調(diào)至2毫米，將攪拌好的混合料緩慢倒入進(jìn)料口反復(fù)進(jìn)行壓制，待原料 壓制成卷狀時(shí)把對(duì)輥的間隙調(diào)至5毫米，再次反復(fù)進(jìn)行壓制，待原料成片狀并有一定韌性時(shí)，再緩慢調(diào)整對(duì)輥間隙繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行壓制，最終將對(duì)輥的間隙調(diào)至2.5毫米進(jìn)行壓制碳化硼膜，成品膜的厚度為3毫米；碳化硼膜制成后，測(cè)量各點(diǎn)檢測(cè)其厚度，做好記錄；之后把胸板的石墨墊片放上干凈的平臺(tái)，拎起碳化硼膜平鋪在石墨墊片上，沿著石墨墊片的外沿將多余的碳化硼膜切割掉；然后根據(jù)成品的厚度計(jì)算碳化硼膜的層數(shù)反復(fù)進(jìn)行上述操作，至層數(shù)達(dá)到要求時(shí)結(jié)束；碳化硼膜的標(biāo)準(zhǔn):碳化硼膜制成后外觀平整，無(wú)凹凸不平的現(xiàn)象，厚度為3毫米，測(cè)量各點(diǎn)的公差為正負(fù)0.1毫米，并具有一定的韌性，能用手拎起不斷裂。胸板毛坯制成后，要求外邊平整，層層與石墨墊片保持一致；爐外排粘即在毛坯成型后揮發(fā)粘結(jié)劑的過(guò)程，步驟為:0-30°C:12小時(shí)；30-60°C:8小時(shí)；60-100°C:4小時(shí)；100-180°C:24小時(shí)；(3)將壓制好的胸板毛坯裝入石墨模具內(nèi)，放入熱壓爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)；0-200°C升溫過(guò)程中燒結(jié)2小時(shí)，壓力為5噸；200-400°C升溫過(guò)程中燒結(jié)4小時(shí)，壓力為10噸；400-800°C不斷升溫過(guò)程中燒結(jié)4小時(shí)，壓力為15噸；1000-1950°C不斷升溫過(guò)程中燒結(jié)10小時(shí)，最終壓力為60噸，燒結(jié)完畢后，在爐內(nèi)待溫度降至200°C時(shí)，取出產(chǎn)品。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的碳化硼雙弧度防彈板的制備方法，包括以下步驟:(1)選料、混料，以碳化硼為原料，碳化硼的粒度為D50 = 2.3，先將攪拌器內(nèi)擦拭干凈，把碳化硼與粘接劑羧甲基纖維素一起倒入攪拌器內(nèi)進(jìn)行攪拌，羧甲基纖維素的加入量為原料總重的1.5%，還可加入分散劑四甲基氫氧化胺，其加入量為原料總重的5% ;然后把攪拌均勻的粉料倒入干凈的容器內(nèi)；混料結(jié)束后，原料應(yīng)于粘接劑攪拌均勻，外觀呈粉狀均勻分布；(2)成型，先將壓皮機(jī)對(duì)輥的間隙調(diào)至2毫米，將攪拌好的混合料緩慢倒入進(jìn)料口反復(fù)進(jìn)行壓制，待原料壓制成卷狀時(shí)把對(duì)輥的間隙調(diào)至5毫米，再次反復(fù)進(jìn)行壓制，待原料成片狀并有一定韌性時(shí)，再緩慢調(diào)整對(duì)輥間隙繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行壓制，最終將對(duì)輥的間隙調(diào)至2.5毫米進(jìn)行壓制碳化硼膜，成品膜的厚度為3毫米；碳化硼膜制成后，測(cè)量各點(diǎn)檢測(cè)其厚度，做好記錄；之后把胸板的石墨墊片放上干凈的平臺(tái)，拎起碳化硼膜平鋪在石墨墊片上，沿著石墨墊片的外沿將多余的碳化硼膜切割掉；然后根據(jù)成品的厚度計(jì)算碳化硼膜的層數(shù)反復(fù)進(jìn)行上述操作，至層數(shù)達(dá)到要求時(shí)結(jié)束；碳化硼膜的標(biāo)準(zhǔn):碳化硼膜制成后外觀平整，無(wú)凹凸不平的現(xiàn)象，厚度為3毫米，測(cè)量各點(diǎn)的公差為正負(fù)0.1毫米，并具有一定的韌性，能用手拎起不斷裂。胸板毛坯制成后，要求外邊平整，層層與石墨墊片保持一致；爐外排粘即在毛坯成型后揮發(fā)粘結(jié)劑的過(guò)程，步驟為:0-300C:12 小時(shí)；30-600C:8 小時(shí)；60-100°C:4 小時(shí);100-180。。:24 小時(shí)；
(3)將壓制好的胸板毛坯裝入石墨模具內(nèi)，放入熱壓爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)；0-20(TC升溫過(guò)程中燒結(jié)1.5小時(shí)，壓力為5噸；200-400°C升溫過(guò)程中燒結(jié)3小時(shí)，壓力為10噸；400-800°C不斷升溫過(guò)程中燒結(jié)3小時(shí)，壓力為15噸；1000-1950°C不斷升溫過(guò)程中燒結(jié)11小時(shí)，最終壓力為60噸，燒結(jié)完畢后，在爐內(nèi)待溫度降至200°C時(shí)，取出產(chǎn)品。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明，而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求
范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種碳化硼雙弧度防彈板的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:(1)選料、混料，以碳化硼為原料，將原料與粘接劑混合攪拌均勻；(2)成型，將攪拌好的混合料緩慢送入壓皮機(jī)反復(fù)進(jìn)行壓制，待混合料成片狀并有一定韌性時(shí)，再緩慢調(diào)整對(duì)輥間隙繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行壓制，成胸板毛坯，胸板毛坯的厚度為3毫米；爐外排粘，即在毛坯成型后揮發(fā)粘結(jié)劑的過(guò)程，步驟為:0-30 0C:12 小時(shí)；30-60 0C:8 小時(shí)；60-100°C:4 小時(shí)；100-180°C:24 小時(shí)；(3)燒結(jié)，將壓制好的胸板毛坯進(jìn)行燒結(jié)以得成品；所述燒結(jié)步驟為:0— 200°C升溫過(guò)程中燒結(jié)1.5—2小時(shí)，壓力為5噸；200— 400°C升溫過(guò)程中燒結(jié)3— 4小時(shí)，壓力為10噸；400—800°C不斷升溫過(guò)程中燒結(jié)3— 4小時(shí)，壓力為15噸；1000— 1950°C不斷升溫過(guò)程中燒結(jié)10—11小時(shí)，最終壓力為60噸，燒結(jié)完畢后，在爐內(nèi)待溫度降至180— 220°C時(shí)，取出產(chǎn)品；其中，碳化硼的粒度為D50=2.3 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的碳化硼雙弧度防彈板的制備方法，其特征在于:步驟(I)中的粘接劑為羧甲基纖維素，羧甲基纖維素的加入量為原料總重的0.5-1.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的碳化硼雙弧度防彈板的制備方法，其特征在于:步驟(I)中還加入有分散劑四甲基氫氧化胺， 其加入量為原料總重的4一6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的碳化硼雙弧度防彈板的制備方法，其特征在于:步驟(2)成型過(guò)程具體為:先將壓皮機(jī)對(duì)輥的間隙調(diào)至2毫米，將攪拌好的混合料緩慢倒入進(jìn)料口反復(fù)進(jìn)行壓制，待原料壓制成卷狀時(shí)把對(duì)輥的間隙調(diào)至5毫米，再次反復(fù)進(jìn)行壓制，待原料成片狀并有一定韌性時(shí)，再緩慢調(diào)整對(duì)輥間隙繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行壓制，最終將對(duì)輥的間隙調(diào)至2.5毫米進(jìn)行壓制碳化硼膜，成品膜的厚度為3毫米。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明涉及一種碳化硼雙弧度防彈板的制備方法，包括以下步驟(1)選料、混料，以碳化硼為原料，將原料與粘接劑混合攪拌均勻；(2)成型，將攪拌好的混合料緩慢送入壓皮機(jī)反復(fù)進(jìn)行壓制，待混合料成片狀并有一定韌性時(shí)，再緩慢調(diào)整對(duì)輥間隙繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行壓制，成胸板毛坯，胸板毛坯的厚度為3毫米；(3)燒結(jié)，將壓制好的胸板毛坯進(jìn)行燒結(jié)以得成品。采用本發(fā)明的燒結(jié)方法，使得材料的應(yīng)力較為分散，從而不易斷裂，其斷裂韌性高。本發(fā)明的雙弧度防彈板為整體結(jié)構(gòu)，徹底避免了現(xiàn)有方法中板與板之間存在的間隙，防彈效果好；另外，本發(fā)明的雙弧度防彈板與人體搭配結(jié)構(gòu)緊密，有利于士兵作戰(zhàn)。
文檔編號(hào)C04B35/622GKCN101774808 B發(fā)布類(lèi)型授權(quán) 專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朇N 200910064078
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2009年1月14日
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