【摘 要】
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为解决当前防护装甲轻质化的需求,本文研究了 Al2O3陶瓷表面金属化并利用钎焊法使其与泡沫铝进行连接的新方法,并检测了采用钎焊连接法制得的复合装甲的抗弹性能;使用ANSYS/LS-DYNA模拟程序对子弹侵彻过程进行模拟,并分析了陶瓷/金属厚度比对装甲抗弹性能的影响;通过子弹侵彻实验分析了陶瓷面板层、泡沫铝层及装甲外部纤维绳约束对装甲抗弹性能的影响。本实验利用激光熔覆法在Al2O3陶瓷表面制备出致密
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为解决当前防护装甲轻质化的需求,本文研究了 Al2O3陶瓷表面金属化并利用钎焊法使其与泡沫铝进行连接的新方法,并检测了采用钎焊连接法制得的复合装甲的抗弹性能;使用ANSYS/LS-DYNA模拟程序对子弹侵彻过程进行模拟,并分析了陶瓷/金属厚度比对装甲抗弹性能的影响;通过子弹侵彻实验分析了陶瓷面板层、泡沫铝层及装甲外部纤维绳约束对装甲抗弹性能的影响。本实验利用激光熔覆法在Al2O3陶瓷表面制备出致密的Cu金属层,激光加工过程中Cu熔化后与A1203陶瓷形成紧密连接,EDS结果表明Al2O3/Cu金属化界面处存在宽度约4 μm的元素过渡区。当激光扫描速度为300 mm/s,激光行间距为0.04 mm,激光功率为总功率90%,焊膏用量为4.8×10-3 g/mm2时,Al2O3/Al foam焊接界面的剪切强度为 3.05 MPa。利用ANSYS/LS-DYNA程序对子弹侵彻陶瓷基复合防护装甲全过程进行了模拟,对模型及参数进行调试并具体分析了防护装甲抗弹机理。结果表明Al2O3/Al装甲结构的最佳厚度比范围为0.57～1.5。设计并制备了五种不同结构共计十四组陶瓷基复合防护装甲,在中国兵器工业第208研究所使用12.7 mm穿甲燃烧弹进行了 100 m、全弹速的子弹侵彻实验。子弹侵彻结果表明,本实验制备的F1、F2、F5、F6、F7、F8、F13及F14八种防护装甲的损伤等级为2级,具有优秀的抗弹性能;对尺寸为500×500 mm的F13和F14防护装甲进行了多发弹打击,结果表明这两种防护装甲都可以抗3发有效弹的打击（损伤等级2级）。在本实验范围内,子弹侵彻后有泡沫铝层的防护装甲背板的形变程度和形变面积均大于不含有泡沫铝层的防护装甲。同时在子弹侵彻过程中着弹区泡沫铝会熔化并喷溅,对背板造成局部损伤。装甲外侧的纤维绳约束可有效地将Al2O3/Al粘结界面剪切强度由2.97 MPa 提升至 7.61 MPa。
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