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一种钢基微晶玻璃复合防弹材料及其制备方法实质审查 发明

具体技术细节

[0005] 本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
[0006] 鉴于上述和/或现有技术中存在的问题,提出了本发明。
[0007] 因此,本发明的目的是,克服现有技术中的不足,提供一种钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法。
[0008] 为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:包括,
[0009] 玻璃组分进行熔炼形成玻璃熔体,使用浇筑法浇筑到钢基基底中,进行控温热处理,得到微晶玻璃,经后处理即得到钢基微晶玻璃复合防弹材料。
[0010] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所述玻璃组分包括镁铝硅系、锂铝硅系、钡铝硅系玻璃组分中的一种。
[0011] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所述镁铝硅系玻璃组分按照重量百分比计包括,MgO 8~20wt%,Al2O315~25wt%,SiO250~60wt%,TiO2+ZrO2<8wt%,B2O3<5wt%。
[0012] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所述锂铝硅系玻璃组分按照重量百分比计包括,Li2O 2~3wt%,Al2O315~30wt%,SiO255~75wt%,TiO2+ZrO2<2wt%,Na2O+K2O<4wt%。
[0013] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所述钡铝硅系玻璃组分按照重量百分比计包括,BaO 16~24wt%,Al2O315~22wt%,SiO243~54wt%,CaO 0~2wt%,MgO 0~3wt%,TiO2+ZrO2<4wt%,Na2O+B2O3<4wt%。
[0014] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所述玻璃组分为镁铝硅系玻璃组分。
[0015] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所使用的玻璃熔炼温度为1300~1600℃,熔炼时间为1~3h。
[0016] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所使用的钢基是304不锈钢、锰13钢和球墨铸铁中的一种。
[0017] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所述钢基材料的延伸率为3~20%、抗拉强度为300~800MPa、杨氏模量为170~205GPa。
[0018] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所使用的钢基材料是一种能够耐受1300℃~1600℃浇筑温度的材料。
[0019] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所使用的钢基是具有不同形状凹槽结构,凹槽的形状为正四棱台或正六棱台,棱台的上边长为1~5cm,下边长为1~5cm,高为2~5cm,棱台状凹槽侧面的倾斜角度在1°~6°,且凹槽底部有通孔。
[0020] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所使用的钢基是由石墨模具制备且可以重复使用的,可以根据不同的使用要求制备不同形状的模具。
[0021] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所述控温热处理为两步程序控温。
[0022] 作为本发明所述钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法的一种优选方案,其中:所述两步程序控温分别为镁铝硅系玻璃先在730~830℃下进行保温核化2~4h,然后在850~950℃下进行保温晶化1~3h;锂铝硅系玻璃先在500~600℃下进行保温核化2~4h,然后在620~720℃下进行保温晶化1~3h;钡铝硅系玻璃先在780~880℃下进行保温核化2~
4h,然后在900~1000℃下进行保温晶化1~3h。
[0023] 本发明有益效果:
[0024] (1)简化的制备工艺:本发明采用直接浇筑玻璃熔体至预制钢基基底的工艺,随后通过热处理实现晶体化,简化了复合材料的制备流程,提高了成品率,同时降低了制造成本;
[0025] (2)卓越的防弹效果:所制备的防弹材料对大型子弹、炮弹和增强弹等具有高破坏力的弹药展现出优异的抵抗能力,提供了更高级别的防护效果;
[0026] (3)轻量化设计:本发明的防弹材料微晶玻璃的密度在2.3~3.0g/cm3、维氏硬度3
550~900HV,钢的密度在7.7~8g/cm、维氏硬度200HV左右,微晶玻璃的密度是钢的1/3,硬度却是钢的近4倍,因此本发明的防弹材料重量较普通钢装甲、高硬度钢装甲、双硬度钢复合装甲相比减轻至一半到三分之一,在保持相同防弹效果的前提下,能够显著降低作战装备的重量,从而大幅度提升装备的战术性能;
[0027] (4)复合结构优势:本发明的复合结构为使用浇筑法一次成型,利用钢基材料与微‑6 ‑6晶玻璃的热膨胀系数的差别,即钢基热膨胀系数为10*10 /K~20*10 /K,微晶玻璃热膨胀‑6 ‑6
系数为3*10 /K~8*10 /K左右。因此,在热处理的冷却过程中,由于二者巨大的热膨胀系数差,微晶玻璃被牢牢地固定在钢基基底上,不易脱落。从而能够充分发挥微晶玻璃的轻质、高硬度和抗压强度以及钢材的韧性,两者优势互补,有效分散弹体动能,增强防弹模块的整体强度;
[0028] (5)高效的弹丸能量吸收:在弹丸撞击时,微晶玻璃板粉碎性地吸收能量,而凹槽的台状结构有助于将冲击力向四周分散;另外,在撞击的瞬间,由于微晶玻璃的硬度较高,弹头会被挤压变形,最大限度减少弹丸的破坏力,有效抵御弹丸,保护装备主体免受损害;
[0029] (6)可定制化生产:根据不同使用需求,通过改变模具的大小和形状,可以制造出不同规格和形状的复合防弹材料,且模具具有可重复使用性,提高了生产的灵活性和经济性;
[0030] (7)便捷装配与维护:本发明的复合防弹材料可以小模块化生产,方便装配且装配过程简单快捷,便于快速部署。在不需要使用时,可以方便地拆卸进行保养和分类存储,解决了传统装甲材料组装困难和维护不便的问题。

法律保护范围

涉及权利要求数量10:其中独权1项,从权-1项

1.一种钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:包括,
玻璃组分进行熔炼形成玻璃熔体,使用浇筑法浇筑到钢基基底中,进行控温热处理,得到微晶玻璃,经后处理即得到钢基微晶玻璃复合防弹材料。
2.如权利要求1所述的钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:所述玻璃组分包括镁铝硅系、锂铝硅系、钡铝硅系玻璃组分中的一种。
3.如权利要求2所述的钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:所述镁铝硅系玻璃组分按照重量百分比计包括,MgO 8~20wt%,Al2O315~25wt%,SiO250~60wt%,TiO2+ZrO2<8wt%,B2O3<5wt%。
4.如权利要求2所述的钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:所述锂铝硅系玻璃组分按照重量百分比计包括,Li2O 2~3wt%,Al2O315~30wt%,SiO255~75wt%,TiO2+ZrO2<2wt%,Na2O+K2O<4wt%。
5.如权利要求2所述的钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:所述钡铝硅系玻璃组分按照重量百分比计包括,BaO 16~24wt%,Al2O315~22wt%,SiO243~
54wt%,CaO 0~2wt%,MgO 0~3wt%,TiO2+ZrO2<4wt%,Na2O+B2O3<4wt%。
6.如权利要求1所述的钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:所述玻璃组分为镁铝硅系玻璃组分。
7.如权利要求1所述的钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:所述玻璃熔体的熔炼温度为1300~1600℃,熔炼时间为1~3h。
8.如权利要求1所述的钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:所述钢基包括304不锈钢、锰13钢和球墨铸铁中的一种。
9.如权利要求1所述的钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:所述控温热处理为两步程序控温。
10.如权利要求9所述的钢基微晶玻璃复合防弹材料的制备方法,其特征在于:所述两步程序控温分别为镁铝硅系玻璃先在730~830℃下进行保温核化2~4h,然后在850~950℃下进行保温晶化1~3h;锂铝硅系玻璃先在500~600℃下进行保温核化2~4h,然后在620~720℃下进行保温晶化1~3h;钡铝硅系玻璃先在780~880℃下进行保温核化2~4h,然后在900~1000℃下进行保温晶化1~3h。

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