包覆鑄造陶瓷-鋼復(fù)合裝甲材料研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的高科技化發(fā)展，裝甲防護(hù)系統(tǒng)對裝甲材料的要求越來越高。陶瓷/鋼復(fù)合裝甲材料不但能夠滿足高強(qiáng)度、高硬度和高韌性的要求，同時可達(dá)到裝甲輕量化和提高抗多發(fā)彈能力。高強(qiáng)度鋼包覆陶瓷復(fù)合裝甲材料作為一種新型結(jié)構(gòu)的復(fù)合裝甲材料，通過包覆結(jié)構(gòu)同時發(fā)揮兩者在抗彈方面的優(yōu)越性能，金屬面板、金屬背板及四周金屬框架完全包覆陶瓷片，陶瓷片在各個方向均受到金屬的施加的邊界約束，即使在子彈高沖擊力連續(xù)作用下斷裂，也只產(chǎn)生裂紋直至粉化，因而復(fù)合裝甲整體抗

2、彈性能提高，尤其是抗多發(fā)彈能力將得到明顯增強(qiáng)。
　　目前已存在的金屬包覆陶瓷復(fù)合裝甲材料制備工藝復(fù)雜、過程難以控制、成本高，而包覆鑄造工藝簡單易行，過程可控，最重要的是成本低廉。因此，研究包覆鑄造陶瓷/鋼復(fù)合裝甲材料的制備工藝，避免制備過程中陶瓷片開裂，具有重要意義。
　　本文以包覆鑄造陶瓷/鋼復(fù)合裝甲材料制備工藝為研究對象，采用實驗與模擬分析技術(shù)相結(jié)合的方法，對包覆鑄造陶瓷/鋼復(fù)合裝甲材料的澆注工藝選擇、陶瓷片固定、殼型結(jié)

3、構(gòu)、預(yù)熱方法等相關(guān)工藝進(jìn)行整體設(shè)計，利用ProCAST軟件對澆注過程金屬液對陶瓷片產(chǎn)生的熱應(yīng)力進(jìn)行模擬分析，確定陶瓷片不開裂時，預(yù)熱溫度與澆注溫度的最大溫差，并進(jìn)行澆注實驗驗證。本課題研究的主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過高強(qiáng)度鋼包覆95Al2O3陶瓷復(fù)合裝甲板熔模精密鑄造工藝實驗，研究包覆鑄造陶瓷/鋼復(fù)合裝甲材料制備工藝。
　　(2)通過文獻(xiàn)查詢，研究ProCAST軟件對應(yīng)力場模擬過程中所需參數(shù)，并進(jìn)行仿真建模。
　　

4、(3)通過對應(yīng)力場模擬結(jié)果的研究分析，研究充型過程中陶瓷片厚度及預(yù)熱溫度與澆注溫度之間的溫差對內(nèi)部陶瓷片熱應(yīng)力的影響及規(guī)律。
　　(4)通過對陶瓷片熱應(yīng)力的影響因素及規(guī)律的總結(jié)分析，研究陶瓷片不開裂時，預(yù)熱溫度與澆注溫度的最大溫差并進(jìn)行鋁合金熔模精密鑄造驗證。
　　綜合分析實驗結(jié)果，得到以下結(jié)論:
　　(1)從成型方法選擇、陶瓷片的固定、澆注系統(tǒng)設(shè)計、涂料選擇及涂覆、預(yù)熱、澆注溫度等方面進(jìn)行設(shè)計，證明控制合適的預(yù)熱溫度

5、與澆注溫度的溫度差，包覆鑄造陶瓷/鋼復(fù)合裝甲材料制備工藝是可行的。
　　(2)由于預(yù)熱溫度與澆注溫度的溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力是造成陶瓷開裂的主要原因，陶瓷片厚度對其幾乎無影響;當(dāng)預(yù)熱溫度與澆注溫度的溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力大于陶瓷的抗拉強(qiáng)度280MPa時，陶瓷片在澆注過程中開裂;降低預(yù)熱溫度與澆注溫度的溫度差值，可降低澆注過程中陶瓷片的熱應(yīng)力，從而避免澆注過程中陶瓷片碎裂。
　　(3)包覆鑄造陶瓷/鋼復(fù)合裝甲材料制備中，陶瓷片不開裂所允許