装甲车与装甲材料

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装甲钢标准

装甲钢标准简介装甲钢是一种特殊钢材，用于制造装甲和防护设备，如坦克、装甲车和舰船。

装甲钢的标准化对于保证装甲材料的质量和性能至关重要。

本文将探讨装甲钢标准，包括标准的制定机构、标准的分类和内容以及标准对装甲钢制造和使用的影响。

制定机构制定装甲钢标准的机构通常是国家或国际的标准化组织，如国际标准化组织（ISO）和美国材料和试验协会（ASTM）。

这些组织汇集了各个国家的专家和研究人员，在装甲钢领域进行标准制定的研究和讨论。

标准分类装甲钢标准可以按照不同的分类方法进行划分。

以下是常见的几种分类方式：材质分类装甲钢标准可以根据材质的不同进行分类。

例如，高强度低合金钢（HSLA）和高硬度钢（HHA）是常见的装甲钢材质，它们具有不同的力学性能和耐久性。

功能分类装甲钢标准可以按照不同的功能需求进行分类。

例如，轻型装甲钢用于防护轻武器和炮弹的袭击，而重型装甲钢则用于耐受炮击和爆炸的冲击。

地区分类装甲钢标准也可以按照不同地区制定和使用。

不同国家和地区的装甲钢标准可能存在一定的差异，主要是考虑到当地的环境条件和军事需求。

标准内容装甲钢标准的内容通常涵盖以下几个方面：化学成分标准规定了装甲钢中各种元素的允许含量范围。

这是保证装甲钢具备所需强度和硬度的重要因素。

机械性能装甲钢标准规定了装甲钢在不同条件下的机械性能要求，如抗拉强度、屈服强度和冲击韧性等。

这些要求确保装甲钢能够在战斗环境中承受不同类型的力学负荷。

热处理标准还规定了装甲钢的热处理方法和参数。

通过适当的热处理，可以改变装甲钢的力学性能和组织结构，从而提高其防护性能。

检测与评估装甲钢标准还包括了对装甲钢的检测和评估方法。

这些方法可以用于检查装甲钢的质量和性能，并确保其符合标准要求。

标准的影响装甲钢标准对于装甲钢的制造和使用产生重要影响：质量控制标准的制定使得装甲钢制造商能够遵循统一的规范，确保产品的质量和一致性。

这有助于提高装甲钢的性能和可靠性，降低装甲设备故障的风险。

坦克装甲及穿甲中的复合材料.

2、芳纶复合材料装甲
• 芳纶是美国杜邦公司在1970 年初期开发研制的一种有机纤维，它具有比强度高，断后延伸率好，抗破坏力强等特点，被称为第二代复合装甲材料。将芳纶层压板与陶瓷或钢板复合，用作坦克装甲，如美国MI 主战坦克“钢 +Kevlar+ 钢”型的复合装甲，它能防子弹以及破甲厚度约700mm 的反坦克导弹，还能减少因被破甲弹击中而在驾驶舱内形成的瞬时压力效应。
穿甲弹早在十九世纪便已在战场厮杀，当时，它主要对付装甲战船，用得还不普遍。第一次世界大战中坦克面世，装甲弹才风风火火冲进战场。穿甲弹在与坦克的斗争中得到迅速发展。普通穿甲弹采用高强度合金钢做弹体，头部采用不同的结构形状和不同的硬度分布，对轻型装甲的毁伤有较好的效果。第二次世界大战时，重型坦克杀上战场，装甲厚度达到150-200毫米。相应地研制出碳化钨弹芯的次口径超速穿甲弹和用于锥膛炮发射的可变形穿甲弹，由于减轻弹重，提高初速，增加了着靶比动能，提高了穿甲威力。
• 贫铀装甲于1988年由美国发明，用于M1A1坦克及其改进型M1A2，这一研究成果是20世纪80～90年代坦克装甲技术发展史上最重要的进展之一。 • M1A1坦克安装贫铀装甲的部位是车体前部和炮塔，贫铀装甲被安装在两层钢板之间。
M1A2
6、透明装甲
新型“透明装甲”所用材料是一种陶瓷混合物，具有极高的耐压强度，不怕剐蹭，经久耐用，性能高，重量轻。氧化铝和氧化铁细粉混合后，在18000℃高温下热压或者烧结而制成的尖晶石透明陶瓷，其硬度、强度高，化学稳定性好，其防弹能力接近蓝宝石，被媒体形象的称为“蓝宝石”透明装甲，可用作飞机座舱风挡、高级轿车防弹窗，坦克的观察窗、瞄准镜等。美国Saint-Gobain晶体公司推出的“蓝宝石”透明装甲，与具有相同弹道性能的只含玻璃的系统相比，重量和厚度都减少了40%。在试验中，它能挡住7.62毫米口径的 M-44狙击步枪和12.7毫米口径狙击步枪的穿甲弹，甚至还能抵挡多发7.62毫米穿甲子弹的射击。

现代化装甲车的设计和应用

现代化装甲车的设计和应用随着军事科技的发展和战争形式的变化，现代化装甲车已经成为陆军重要的作战兵器之一。

它是一种机动性强、防御能力强、火力强的现代化武器装备，可以在战场上担任多种角色，如突击、掩护、侦察、支援等。

设计理念现代化装甲车的设计理念是以战斗力为核心，以先进技术为基础。

它具有以下几个特点：首先，装甲车的造型与材料要尽可能地减少敌方火力对其造成的威胁。

现代化装甲车的铠甲采用先进的高性能材料，如钢、铝、复合材料等，具有轻量化、高强度、高硬度等优点。

其造型也采用了一些特殊设计，比如采用倾斜角线的装甲板，能够最大化地增加装甲的防护能力。

其次，现代化装甲车配备了最新的武器系统，包括主炮、副炮、机枪等。

主炮是装甲车最主要的火力打击工具，现代化装甲车的主炮采用了先进的火控系统和稳定平台，可以快速锁定目标并精准打击。

而副炮和机枪可以用来进行对地、对空火力打击，并提供车辆自卫能力。

再次，现代化装甲车采用了先进的动力系统和悬挂系统，可以在复杂的地形和恶劣的气候条件下行进。

车载电子设备及沟通系统也都做到了最新技术的运用。

应用场景现代化装甲车在军事作战中发挥着不可替代的作用。

它可以进行远程铺陈，突击敌阵、破阵攻击、掩护轻型步兵等；它也可以用来进行城市和陆地的巡逻和侦察，直升机甚至可以将其散装在城市人群中，以执行突击和撤退任务。

在其他一些特殊情况下，现代化装甲车也可以发挥重要作用。

例如，它可以用来疏解国民休息场所的人群；对于山地、海洋、沙漠等复杂地形的交通保障，也可以进行快速的应急处置。

尽管现代化装甲车的功能和应用已经远远超出了传统意义上的底盘式车辆，但它的核心设计理念和技术方面，始终是对陆地战争起着至关重要的作用的。

结论现代化装甲车是当今世界上最重要的军事武器之一，它的设计和应用体现了高新技术、高精尖技术的水平和现代军事科技的成果。

但是，现代化装甲车的开发和生产不仅需要大量的资金和人力投入，还要考虑到战争环境、使用需求等方面的影响。

金属材料在武器装备方面的应用

金属材料在武器装备方面的应用班级：机械E14 学号：41304022 姓名：张梦渊在常规兵器用材料中，金属材料约占80%，其中又以钢铁材料占主导地位。

但是，随着兵器的现代化发展，高性能的有色金属装甲材料、结构特殊功能材料和复合材料的乃是在迅速增加，对处理器战术技术性能的提高超到越来越大的作用。

一、铝合金装甲车体材料为了减轻重量和提高防护性能，国外铝装甲的使用从50年代就开始了，到现在已经历了四个发展阶段，即由高韧可焊Al-Mg系合金装甲发展成中强可焊Al-Zn-Mg系装甲，再发展到铝合金间隙叠层装甲和铝合金装甲附加复合装甲。

使用铝装甲的车辆也由装甲输送车，发展到轻型坦克、步兵战车和中型主战坦克。

英国进行的均质铝装甲材料D54S(Al-Mg系)与IT80装甲钢（Ni-Cr-Mo钢）防护性能的实验比较表明：在相同面密度（板材单位面积上的重时相等）的情况下，对榴弹破片的防护能力铝装甲优于钢，在入射角为30-45°范围内，对小口径弹（7.62mm硬芯穿甲弹）铝不如钢，但是随着弹丸走私的增大，入射角的增大或减小，铝装甲防护的优越性就显示出来了。

而且，铝装甲的性还在于它可以大幅度提高国体风度，可在其上采用焊接铝合金构件，以达到减轻重量的“连锁反应“的效果。

我国60年代中即开始铝装甲材料研究，新型LC52铝装甲材料已在部分战车上使用。

铝装甲今后的发展方向，仍是研究抗弹性更好的均质材料和复合装甲材料。

二、铝合金结构材料1. 变形铝合金为减重，现在几乎所有的兵器都尽可能多的采用铝合金结构件。

在坦克车辆方面，以英国“蝎“式坦克为例，其使用的变形铝合金除装甲车体外，还有平衡时连杆底座、刹车盘、转向节、履带松紧装置、诱导轮、负重轮、炮塔座圈、烟幕发射器、弹药架、贮藏舱、油箱、座椅、、管路等。

目前，各国的架桥坦克和渡河舟桥的桥体，采用铝合金焊接结构，与原负结构相比，可使桥长由18m左右增加到22-27m，载重量也增加到50-60t。

用金属陶瓷和再生碳纤维聚合物制成的装甲车身

能够改善风力效率的小型涡轮叶片
美国普渡大学和桑迪亚国家实验室的研究人员共同研发成功一项传感器和计算机软件领域的新技术，这项技术能够不问断地监控吹在叶片上的风力，通过调节叶片而迅速改变风力的条件，从而改善风力的效率。在制造叶片时，把单轴和三轴加速器嵌入叶片之内，这样的叶片象飞机机翼一样，以控制表面和简单的运动状态。可传感器的数据能精确地指示叶片随着风力的大小应有多大的弯曲或扭动的程度。为研究风力涡轮机，对这种叶片的试验正在美国农业部的农业研究服务实验室进行。美国能源部委派桑迪亚国家实验室对该项研究进行资金支持。（黄文梅摘译）
使用这种新型武器。
过去几年内，由于全球对铝的需求飞速增长，在伊拉克和阿富汗服役的英国和美国的士兵已经开始面对铝装甲车短缺８＋铸造不锈钢进入航空数据库ＦＣ
２０年４一章关于Ｃ８＋０９月，ＦＣ铸造不锈钢的物理和化学性质的内容被放入航空结构金属数据库中。Ｃ８＋ＦＣ铸造不锈钢是由橡树岭国家实验室￥ＣｔｒｉｌｒＩｃ联合研发的，是改进￣ａｅｐｌａｎ．的标准Ｃ８铸造不锈钢（ＦＣ相当于３７４Ｈ钢）。向ＣＳ￣入Ｍ和ＮＦＣＨｇ后，在铸造状态下生成没有６铁素体的全奥氏体不锈钢。在６０－０ ℃ （１０６０）下，合金具有突出的抗蠕变强０＂９０－＇１０￣１５。Ｆ度、抗破裂强度以及抗疲劳强度和抗热疲劳强度。ｒＫ氏体不锈钢以及Ｎ基超级合金与｜和Ｈ奥ｒｉ（Ｘ６５６７Ｈ，２，１）比较，ＣＳ＋ＦＣ具有更宽泛的温度接受能力和长期使用的可靠性。ＣＳ＋ＦＣ具有优良的可铸造性，铸造后无需进行热处理。０８１这种材料被美国材料实验协会（ＳＭ２０年１月，ＡＴ，Ａ９ｏｍｔｅ）定为耐热合金，牌号为ＨＩＭＮ２７ＣｍｉｔｅＧＯＮ。由ＣＮＡＬ建立的航空宇宙结构金属ＩＤＳＬＣ数据库被公认是世界领先的用于工程化和设计的材料数据库。（黄文梅摘译）

国外装甲钢及其标准发展现状

国外装甲钢及其标准发展现状摘要：装甲钢作为坦克装甲车辆的主干材料已获得广泛应用。

随着装甲装备的发展，高性能装甲钢的研究发展越来越受到世界各国的重视，研究人员通过高硬度、高强度、高韧性以及结构设计实现装甲钢的减重需求。

为了实现减重，低密度钢、泡沫钢以及凿孔装甲钢也快速发展起来。

为了满足新型装甲装备的发展需求，推动装甲钢的研制与应用，世界各国制定了装甲钢标准以及抗弹标准。

分析综述了瑞典、法国、德国、英国、澳大利亚和美国等国家的装甲钢的现状以及不同国家装甲钢的现行标准。

通过装甲钢及其标准的对比分析，对我国未来装甲钢研究、应用、推广及标准化工作提出了一些建议。

关键词：装甲钢；高硬度装甲钢；超高硬度装甲钢；标准；规范装甲钢经过100多年的发展，现已成为坦克装甲车辆的主干防护结构材料，广泛用于制造坦克装甲车辆车体和炮塔以及披挂装甲。

装甲钢具有高强度、高韧性和高硬度以及合理淬透性，其中普遍典型使用的中碳装甲钢有Mn-Mo、Cr-Mo或者Ni-Cr-Mo-(V)低合金钢。

对于这些结构装甲钢而言，可焊性是其作为装甲材料的重要指标，为了保证装甲钢的可焊性，合金的碳当量不能太高，一般要求碳当量小于1，通常约为0.8[1]。

除了焊接性能，装甲钢还要求具有良好的冷弯性能和切割性能。

装甲钢最重要的使用性能就是抗弹性能、抗爆轰性能和抗多发弹性能等。

随着装甲钢优化成分设计、冶炼工艺和热处理工艺的不断发展，高性能装甲钢不断涌现。

装甲钢从中低强度向高硬度、超高硬度、高强度和高韧性发展。

目前装甲钢的硬度范围为574-655BHN，抗拉强度达到2 150 MPa。

另外，新型装甲钢及其结构也在不断发展，如凿孔装甲钢、低密度装甲钢和泡沫钢装甲板。

这些装甲钢将会降低面密度，可实现坦克装甲车辆减重。

随着装甲钢的不断发展，装甲钢的标准化也随之快速发展。

从最初的均质轧制装甲钢(MIL-DTL-12560)发展到高硬度装甲钢(MIL-DTL46100)，直到超高硬度装甲钢(MIL-DTL-32332)。

装甲车防护技术的未来发展

装甲车防护技术的未来发展在现代战争中，装甲车作为重要的作战装备，其防护能力的优劣直接关系到士兵的生命安全和作战任务的成败。

随着科技的不断进步，装甲车防护技术也在不断发展和创新。

本文将探讨装甲车防护技术的未来发展趋势，包括材料科学、主动防护系统、智能化防护等方面的突破和应用。

一、新型防护材料的应用材料是装甲车防护的基础，未来将有更多新型材料被应用于装甲车的防护领域。

高强度钢、铝合金等传统金属材料仍将在一定程度上发挥作用，但它们的性能提升空间相对有限。

取而代之的是一些具有优异性能的新型材料，如陶瓷复合材料、纤维增强复合材料等。

陶瓷复合材料具有硬度高、密度低的特点，能够有效地抵御穿甲弹和破甲弹的攻击。

通过优化陶瓷的成分和微观结构，可以进一步提高其防护性能。

例如，采用纳米技术制备的陶瓷材料，其强度和韧性都有显著提升。

纤维增强复合材料，如碳纤维、芳纶纤维等，具有高强度、高模量、耐腐蚀等优点。

将这些纤维与树脂基体复合，可以制造出轻质且坚固的装甲板。

此外，通过多层复合和编织技术，可以实现对不同方向入射弹药的有效防护。

除了单一材料的应用，未来还将更多地采用多种材料的组合和复合结构。

例如，将陶瓷、纤维增强复合材料与金属材料结合，形成多层防护结构，充分发挥各种材料的优势，提高整体防护性能。

二、主动防护系统的发展主动防护系统是装甲车防护技术的一个重要发展方向。

传统的被动防护主要依靠装甲板来抵御攻击，而主动防护系统则能够主动探测和拦截来袭的威胁。

目前，较为常见的主动防护系统包括硬杀伤和软杀伤两种类型。

硬杀伤系统通常采用发射拦截弹或爆炸式反应装甲来摧毁来袭的弹药。

未来，硬杀伤系统将朝着更快速响应、更高拦截精度和更远拦截距离的方向发展。

采用先进的探测技术，如毫米波雷达、激光雷达等，结合高性能的计算机处理系统，能够实现对来袭目标的快速准确识别和跟踪。

同时，拦截弹的性能也将不断提升，具备更强的毁伤能力和更远的射程。

软杀伤系统则主要通过干扰、诱骗等手段使来袭弹药失效或偏离目标。

装甲车防护设计中的新材料探索与应用

装甲车防护设计中的新材料探索与应用在现代战争中，装甲车作为重要的作战装备，其防护性能的优劣直接关系到士兵的生命安全和作战任务的成败。

随着科技的不断进步，新材料在装甲车防护设计中的应用越来越广泛，为提高装甲车的防护能力提供了新的途径和可能性。

传统的装甲车防护材料主要包括钢铁、铝合金等金属材料，这些材料在一定程度上能够抵御敌方武器的攻击，但也存在着重量大、防护性能有限等问题。

为了应对日益复杂的战场环境和多样化的威胁，科研人员不断探索和研发新型材料，以提升装甲车的防护效能。

陶瓷材料是装甲车防护设计中的一大创新。

陶瓷具有硬度高、密度低的特点，能够有效地抵御穿甲弹和破甲弹的攻击。

例如，氧化铝陶瓷和碳化硅陶瓷在装甲车防护领域得到了广泛应用。

当炮弹击中陶瓷装甲时，陶瓷会通过破碎、消耗能量等方式来减轻炮弹的冲击力，从而保护车内人员和设备的安全。

与传统金属装甲相比，陶瓷装甲在同等防护水平下重量更轻，有助于提高装甲车的机动性和作战效能。

复合材料也是装甲车防护设计中的重要选择。

复合材料通常由两种或两种以上不同性质的材料组成，通过优化组合实现性能的协同提升。

常见的装甲车防护复合材料有纤维增强复合材料和夹层复合材料。

纤维增强复合材料，如碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料，具有高强度、高模量、耐疲劳等优点。

它们可以被用于制造装甲车的车身结构，在减轻重量的同时提供良好的防护性能。

夹层复合材料则由两层高强度面板和中间的轻质芯材组成，这种结构能够有效地吸收和分散冲击能量，提高装甲车的抗冲击能力。

除了陶瓷和复合材料，新型金属材料也在装甲车防护设计中崭露头角。

高强度钢、钛合金等材料具有优异的力学性能和抗腐蚀性能，可以用于制造装甲车的关键部件，增强其整体防护能力。

高强度钢的强度和硬度比普通钢更高，能够在不增加过多重量的情况下提高装甲车的防护水平。

钛合金则具有低密度、高强度和良好的耐高温性能，适用于一些对重量和高温环境有特殊要求的装甲车防护部位。

浅谈装甲材料的种类与发展

浅谈装甲材料的种类与发展装甲防护问题，自从坦克的诞生之日起，就是技术人员研究的永恒话题。

坦克的装甲，是为了在作战时尽可能大的为车辆提供装甲保护，以保障其战场生存能力和战斗人员生命安全。

过去，所有的战车都采用装甲钢板时，装甲材料对于专业人员来说可能不是太大的问题。

但是近几十年来，随着有色金属材料和其他复合材料的应用。

装甲材料的种类和功能有了极大的延伸。

以下是我查阅资料后作出的一点自己的归纳和总结。

从金属材料的角度讲，坦克装甲材料主要分为以下几种：一、铝装甲。

由于铝的硬度和强度要小。

所以此种装甲主要用于轻型装甲车辆。

轻型战车用装甲一般用来防御小口径弹片和弹丸。

铝制装甲的材料一般为铝镁锰合金，其对比与同体积的轧制均质装甲钢来说，最大的优点在于密度小，重量轻。

高标号的7XXX系航空铝合金抗弹能达到RHA （匀轧制装甲钢）的50％，低标号的5XXX系铝合金也能达到RHA的40%左右，比重却只有钢的1/3多一点。

现代新型的步战基本都是铝合金或者至少部分铝合金的，比如M2/3、武士、BMP-3都是如此，相比于老式的钢装甲步兵战车，如BMP-1/2之类，防御强了不少。

但是，需要指出的是：铝合金作装甲也有缺点，一是高标号的航空铝合金造价不斐，也很难加工成大厚度，限制了高标号铝合金的应用，导致大厚度装甲用的基本是5XXX系低标号铝合金；二是铝合金易燃，容易被贫铀弹或者穿燃弹（AP-T）这样的东西引燃。

至于铝合金为什么不在坦克复合装甲面板上应用，是因为坦克面板基本都是HHA（硬化装甲），抗弹性能比起RHA 大约要强化20-30%左右，以M1的HY120为例，抗弹约是4340 RHA的120%左右，这样即便是高标号的7XXX系抗弹也只相当于其的41%左右，重量优势已经不明显了，而且坦克装甲面板很厚，要达到同样抗弹，那么起码要接近300mm的7XXX系铝合金面板，相当难加工而且昂贵；如果用5083之类的低标号型号，那么就要更厚的装甲，那么连铝合金最大的防御/重量优势都没有了。

国外装甲钢及其标准发展现状

国外装甲钢及其标准发展现状一、装甲钢材料性能装甲钢是一种具有高强度、高硬度、良好的韧性和抗冲击性能的特种钢材。

它广泛应用于军事、警察、工业安全等领域，用于制造装甲车辆、坦克、舰艇、飞机等装备的防护装甲。

近年来，随着科技的不断进步，装甲钢材料的性能也在不断提升。

二、装甲钢标准制定在国外，装甲钢的标准制定是由各国军方、国家标准机构以及行业协会共同完成的。

这些标准主要包括装甲钢的化学成分、力学性能、金相组织等方面的要求，以确保其能够满足各种应用场景的安全需求。

同时，随着技术的不断发展，装甲钢的标准也在不断更新和改进。

三、装甲钢生产工艺装甲钢的生产工艺主要包括冶炼、连铸、轧制、热处理等环节。

其中，冶炼和连铸环节是保证装甲钢化学成分和金相组织的关键环节；轧制和热处理环节则是保证装甲钢力学性能和抗冲击性能的重要环节。

同时，为了满足不同应用场景的需求，生产工艺也在不断改进和优化。

四、装甲钢应用领域装甲钢的应用领域主要包括军事、警察、工业安全等领域。

军事领域的应用包括坦克、装甲车、舰艇等装备的防护装甲；警察领域的应用包括防暴车、防弹衣等装备的防护装甲；工业安全领域的应用包括采矿、石油化工等行业的安全防护装甲。

五、装甲钢市场趋势随着全球安全形势的不断变化，装甲钢的市场需求也在不断变化。

未来，随着各国军费投入的增加、反恐行动的持续开展以及工业安全意识的提高，装甲钢的市场需求将继续保持增长态势。

同时，随着技术的不断发展，装甲钢的性能也将不断提升，从而进一步推动市场的增长。

六、装甲钢科研进展目前，国外在装甲钢的科研方面取得了许多进展。

一方面，通过不断研究和改进生产工艺，提高了装甲钢的性能和抗冲击能力；另一方面，通过探索新材料的合成方法，为开发更优质的装甲钢提供了新的途径。

此外，一些国家还在积极开展装甲钢材料与其他材料的复合研究，以实现更好的防护效果。

七、装甲钢产业政策分析各国政府对装甲钢产业都给予了高度的重视和支持。

一方面，通过制定相关的产业政策，鼓励企业进行技术创新和产品研发；另一方面，通过加大资金投入和税收优惠等措施，支持企业扩大生产和提高产品质量。

复合材料在坦克装甲防护中的应用

1999年玻璃钢/复合材料 1999第3期 Fiber Rein forced Plastics/C om posites №3复合材料在坦克装甲防护中的应用黄　英　刘晓辉　李郁忠(西北工业大学　西安　710072)摘要:　坦克装甲防护复合材料是主战坦克防护系统的重要组成部分,本文介绍了几种目前用于主战坦克装甲防护用聚合物基复合材料,着重阐述了其特点及应用现状,并指出了未来的坦克装甲防护系统中复合材料的应用趋势。

关键词:　坦克装甲　复合材料　防护1　引　言坦克问世已经80多年,从第一次世界大战中的初露锋芒,到90年代世界各国进行新概念坦克的预研,它的发展史可以看成“甲”与“弹“的斗争史。

目前研制的新一代坦克与现有的坦克在许多方面不同,它的装甲防护越来越强,生存力和杀伤力大幅度提高,但未来的地面和空中反坦克火力、穿破甲威力也将有长足的发展,因此,了解目前坦克防护系统的发展状况和未来的坦克装甲防护措施,是提高坦克防护水平的重要前提。

2　几种典型的聚合物基坦克装甲防护复合材料坦克装甲的作用主要是抵御动能穿甲弹、空心装药破甲弹和核武器的贯穿辐射。

坦克某一部位的装甲防护能力,与装甲材料的性能、厚度、结构、形状等因素有关。

目前,坦克采用的装甲有均质装甲与非均质装甲两大类。

均质装甲是采用化学成分、金相组织和机械性能基本相同的中碳钢与轻合金制成的。

非均质装甲又分复合装甲、表面硬化装甲、屏蔽装甲、反应装甲。

由于大威力穿甲弹和高能破甲弹的发展,对均质钢穿深已接近650mm,破甲达到1000mm以上,而具有潜力的非均质装甲,如多功能复合装甲的研制日益受到重视,其中聚合物基复合材料的应用也日趋广泛,本文将对其中几种典型材料做一介绍。

2.1　玻璃钢用于坦克装甲防护美国从二次大战时就已开始进行玻纤增强塑料装甲的研究,并研制成功了玻纤/聚酯装甲材料。

80年代出现的S-2玻纤复合材料可作为较廉价的抗弹装甲材料。

对于同一口径、同一种类的弹丸,玻璃钢复合装甲的抗弹能力可达到钢的3倍以上。

装甲车辆上用轻质装甲材料综述

Ｆ一１３玻璃钢学会第十五届全国玻璃铝／复合材料学术年会论文集２００３年装甲车辆上用轻质装甲材料综述＋杨洪忠邱桂杰（北京玻璃钢研究设计院１０２１０１）摘要：本文综合阐述了由陶瓷、钢板及复合材料等复合而成的结构／功能一体化轻质材料在装甲车辆上的应用现状。

对不同类型纤维增强复合材料的性能、防弹材料的性能以厦复合材料的防弹机理进行了阐述。

文中还介绍了结构／功能一体化轻质装甲材料中复合材料的成型工艺。

关键词：轻质装甲材料复合材料性能防弹机理成型工艺入１日Ｕ青现代科学技术的飞速发展及其在常规攻击武器系统上的大量应用，攻击武器系统取得了长足的发展，坦克车辆的金属防护层越来越厚，其战斗全重越来越大，严重影响作战的机动性能和快速反应能力。

在坦克车辆发动机功率一定的情况下，为了提高其作战机动能力，应尽量减轻自身重量。

传统的金属材料越来越难以满足新型坦克车辆的综合战技指标要求．为了实现减轻自重、提高坦克车辆防护性能、增强战场突防能力，迫切需要应用轻质高强、具有良好抗弹性能和优良耐疲劳陆能的轻质材料替代传统的金属材料。

用于坦克装甲车辆的轻质材料不仅要重量轻，同时必须满足抗弹、隐身、减震降噪、三防、阻燃等性能要求，现代侦察技术、攻击性武器制导技术、核辐射等的发展对坦克车体防护提出了更高的要求。

传统的金属材料单独使用已不能满足各方面的需求。

纤维增强复合材料具有比强度高，比模量高、性能可设计性强、电性能好及耐疲劳性好等特点，将其与传统的防弹材料，诸如陶瓷、钢板等进行复合得到结构／功能一体化的轻质装甲材料，降低装甲车辆战斗全重达３０％以上，实现机动性和防护能力的统一，提高了车辆的生存能力。

２国内外发展现状与趋势２０世纪５０一６０年代是均质铝合金装甲结构材料的时代。

从７０年代开始，国外广泛采用氮化硅、碳化硼等高温结构陶瓷与高性能金属、有机复合材料（Ｋｅｖｌａｒ纤维复合材料）研制成多层结构复合材料，用于坦克及轻型装甲车辆中。

如美国“艾布拉姆斯”（Ｍ１Ａ１、Ｍ１Ａ２）、法国“勒克来尔”、德国“豹２”等都装备了陶瓷复合材料的主甲板，不过这些都只是轻质装甲材料单一性能的体现，并没有作为结构件使用。

装甲

以色列梅卡瓦4主战坦克
спасибо就是爆炸反应装甲,通过爆炸
反应抵消动能弹的动能,达到增强防御
的目的,由于一般是一次性的防御模块,
所以,反应装甲一般都是,临时披挂的.
目前是普遍使用的临时加强防御能力
的主要手段.
模拟图
实体图
（3）空心装甲是通过人为的增加装甲板之间的距离,来达到抵御聚能弹的目的.一般聚能弹都是射出高温金属射流,这射流威力虽然大,但是射流的穿透距离却是一定的,所以就有空心装甲,是金属射流无法发挥作用。
被动装甲：早期装甲由皮革、竹木构成，进而发展为金属材质、钢装甲、铝装甲、钛合金装甲等。部分高技术新材料的优良特性也被应用于到装甲制造中，比如玻璃钢、碳纤维、高强度陶瓷等等。主动装甲：由自动化侦测、判别、攻击系统组成、通过对来袭弹头进行拦
截起到防护作用。
3.坦克装甲的结构特点
（1）正面防护能力较强
德国豹2主战坦克
（4）贫铀装甲把贫铀合金制成网状结构嵌入钢质基体内做成装甲块，然后嵌入坦克外壳，就成为贫铀装甲，网状贫铀合金在其中所起的作用是对包裹在其中
每一个网格中的陶瓷块起约束紧固作用。
美军M1A1坦克
（5）主动防护装甲主动防御系统是坦克和装甲车辆用于拦截、摧毁或者干扰敌方来袭弹药的智能化自卫系统。根据机理的不同，又可以分为主动(硬杀伤型)和对抗(软杀伤型) 两大类。硬杀伤系统是一种弹道拦截武器，它可以在车辆周围一定的范围内形成一道防护圈，在敌方来袭的弹药击中车体前将其拦截、摧毁。软杀伤系统则是通过干扰弹或干扰器来干扰敌方武器的制导或瞄准装置，或者通过降低车辆本身的信号特征及生成假目标来干扰感应式弹药。
（2）侧面和后方防护能力较差
4.新型装甲

防弹装甲的原理

防弹装甲的原理防弹装甲是一种用于防护人员或车辆免受枪械、炮弹、炸药或碎片的伤害的防护装备。

它的原理主要是通过吸收和分散来自外部攻击的能量，以保护内部的人员或设备。

防弹装甲的原理涉及物理学和工程学的多个领域。

它通常由多层堆叠的材料构成，每一层都有着不同的功能。

一种常见的防弹装甲材料是陶瓷，如硼化硅或氮化硼。

这些陶瓷材料具有很高的硬度和刚性，可以有效抵抗子弹或炸药碎片的击打。

当攻击物体进入装甲，装甲会通过吸收和分散能量来抵消威胁。

陶瓷的堆叠结构可以减少击中点的压力，从而阻止攻击形成致命的穿透。

另一种常用的材料是金属，如钢板或钛合金。

这些材料具有很高的强度和韧性，能够承受强烈的冲击力。

当攻击物体撞击到金属装甲时，装甲会将冲击力传递到整个装甲结构上，以扩散和减少冲击物对人员或设备的伤害。

此外，金属还可以用来吸收热能，从而减少爆炸中的火焰和高温对内部的危害。

除了陶瓷和金属，纤维材料也经常用于防弹装甲。

由高分子聚合物纤维制成的材料，如尼龙或阿玛尼等，具有很高的强度和韧性。

这些纤维可以被编织成网状结构，以增加其防御性能。

在被攻击时，纤维材料可以有效地吸收和分散能量。

除了材料的选择，装甲的设计也起着至关重要的作用。

装甲可以采用多层结构，每一层都有着不同的密度和厚度，以增加防护效果。

堆叠层之间还可以添加缓冲材料，如胶体或聚合物，以进一步吸收和分散能量。

此外，装甲的外层可以涂覆特殊的涂料，以提供额外的防腐和防弹功能。

总结来说，防弹装甲的原理是通过选择合适的材料和优化的设计来吸收和分散来自外部攻击的能量，以最大程度地保护内部的人员或设备。

这种装甲的研究和应用对于保护军事和民用领域的人们安全至关重要，并在现代战争和警察行动中发挥着重要的作用。

“三明治装甲”与铝合金装甲材料发展

第３７卷第５期
２１年 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ０１０月
包
钢
科
技
Ｖｏ．７．．Ｉ３Ｎｏ５Ｏｃｏｅ．０１ｔｂｒ２ｌ
ＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｆＢｏｏｔｅｃｅｃｎｅｈｏｏｙｏａｔｕＳｅｌ
“ 明治装甲” 铝合金装甲材料发展三与
５
钢、均质装甲难以抵御这类武器的攻击。继续增铝
段，由高韧可焊Ａ一Ｍｇ系合金装甲发展成中强即１可焊Ａ —Ｚｌｎ—Ｍｇ系装甲，再发展到铝合金间隙叠层装甲和铝合金装甲附加复合装甲。使用铝装甲的车辆也由装甲输送车发展到轻型坦克、兵战车和步
由于其厚度为防弹钢板的３倍，其弯曲刚度则为防
弹钢板的９倍。在车体结构设计中，了保障结构为
刚度而设置的加强筋、强框架等均可节约省去。加
一
般装甲车辆，装甲板的重量约占整车重量的其
２％～０。因此，用铝合金装甲可以使整车重５３％采量大大减少，用前景非常广阔。铝合金装甲候选应
张煜
（内蒙古科技大学机械学院，内蒙古包头０４１）１００
摘
要：乔巴姆” 甲三明治结构虽然启发了人类对诸如复合装甲、 “ 装反应装甲等先进新式装甲的设计，因制备三但
明治结构工艺难度大等因素制约，甲的发展趋势仍然是以均质装甲为主。轻质铝合金装甲在均质装甲发展史上装

装甲防护陶瓷材料的研究与应用

装甲防护陶瓷材料的研究与应用*张文毓(中国船舶重工集团公司第七二五研究所河南洛阳471023)摘要近10年来,陶瓷材料在防护装甲上的应用逐渐增多,已经成为装甲防护材料的主要选择㊂材料体系从最初的氧化铝㊁碳化硅㊁碳化硼陶瓷向多元化㊁复合化发展,具有高硬度和高韧性的新型材料不断涌现,以应对更高级别的威胁㊂笔者对装甲防护陶瓷材料进行了概述,并对其研究现状㊁应用进展和发展趋势进行了综述㊂关键词装甲防护陶瓷抗弹性能应用中图分类号:T Q174.75+8文献标识码:B文章编号:1002-2872(2020)08-0016-05为适应现代高科技战争㊂作为提高舰船生存能力的一项重要的被动防护技术装甲防护日益受到重视㊂二战前后,舰船装甲防护主要以均质金属装甲为主,但随着武器装备的发展,特别是聚能破甲反舰导弹的发展,目前已可穿透厚1000mm以上的均质钢装甲,对舰攻击时一般都能穿透舰体,并形成直径10m左右的爆炸破口㊂因此,传统的钢装甲已经不能满足现代战争的要求,必须研制出密度小㊁防护能力高的新型轻质防弹装甲㊂自20世纪70年代以来,随着材料技术的发展,由单一依靠均质钢装甲逐步向设计复合装甲结构发展方向已成为舰船装甲防护技术的主流㊂目前轻型防护装甲的设计是提高其防护能力和尽量减轻自重,以提高其机动能力㊂陶瓷材料因其密度小,且具有比装甲钢更高的硬度㊁抗压强度㊁耐热性㊁动态应力性能,而被广泛应用于轻型复合装甲的设计中㊂故轻型复合装甲为多层结构,以陶瓷板为主体,配合其他复合材料㊂突破传统重型复合装甲结构设计,以高硬度陶瓷面板取代装甲钢面板,充分发挥陶瓷的高硬度和高抗压强度,可提高陶瓷复合装甲的抗弹性能[1]㊂1概述为了应对当代高科技战争,世界各国对防弹装甲技术越来越重视,对装甲材料的性能提出了越来越高的要求㊂装甲的防护性能主要是通过抗侵彻能力㊁抗冲击能力㊁抗崩落能力和自重等方面来予以评价,因此装甲材料应尽可能地满足高硬度㊁高强度㊁高韧性以及低密度,即三高一低的要求㊂装甲防护材料主要用于装甲车辆㊁坦克㊁航母㊁舰艇㊁直升机等装备,它们能承受反装甲武器的攻击,可提高武器装备和作战人员的生存能力和作战能力㊂纵观古今中外,用做装甲的材料大体有4类,即:金属㊁陶瓷㊁凯芙拉(K e v l a r)和玻璃钢㊂金属材料具有高硬度和韧性,但是硬度较陶瓷材料低,特别是密度大,不能满足单兵和装备高灵活性的要求,成为逐步被其他材料所替换的主要原因㊂凯芙拉和陶瓷材料与金属材料相比具有密度低㊁耐高温等诸多优点,满足了坦克及其它军用装甲车辆轻量化㊁高防护性及高机动性的需求,在武器装备上的应用日益广泛[2]㊂目前,国外已经在舰船上应用了大量的陶瓷装甲㊂美国在舰船的天线㊁炮台上都已使用了陶瓷复合装甲,并预计其在研的A A A V级两栖攻击舰艇也将会使用陶瓷复合装甲;此外,资料显示,国外的水陆两栖战车㊁海军登陆艇等都不同程度地利用陶瓷基复合装甲的优秀抗弹性能提高其抵御来自岸防武器威胁的能力㊂据悉,美国在研制作战机动灵活的小型巡逻艇㊁微型潜艇等新式轻型舰船,在其结构设计中,陶瓷装甲作为防御系统的主体得到了充分的肯定㊂2研究现状陶瓷材料拥有许多极具吸引力的性能,包括高比刚度㊁高比强度和在许多环境下的化学惰性㊂同时,因其相对于金属的低密度㊁高硬度和高抗压强度,使其在*作者简介:张文毓(1968-),本科,高级工程师;主要从事情报研究工作㊂装甲系统上的应用十分具有吸引力,己成为一种广泛应用于防弹衣㊁车辆和飞机等装备的防护装甲㊂在20世纪60年代,B 4C 最先用于设计防弹背心,之后装配到飞机飞行员的座椅上㊂之后,又将陶瓷面板与复合材料背板共同构成防弹陶瓷复合装甲,且于20世纪70年代后被美国等西方军事强国应用于运兵车㊁坦克及军机等㊂陶瓷装甲主要应用于装甲车辆,在实际应用中常以复合装甲的形式出现,如英国挑战者坦克㊁E E -T 1奥索里约主战坦克等㊂陶瓷作为装甲防护材料的主要优势是强度和硬度高㊁耐磨㊁密度小等,而易破碎㊁抗多发打击性能弱的劣势则在一定程度上限制了其应用㊂目前,防弹陶瓷主要朝着提高抗多发打击性能㊁减轻质量及降低成本这3个方面进行㊂国内外现阶段主要使用的特种防弹陶瓷有B 4C ㊁A l 2O 3㊁S i C ㊁T i B 2㊁A l N ㊁S i 3N 4㊁S i -a l o n 等[3]㊂用于装甲防护的单相陶瓷主要包括氧化铝㊁碳化硼和碳化硅㊂表1为3种陶瓷的特征性能㊂尽管单相陶瓷具备一定的防弹能力,但共性问题是断裂韧性低㊁脆性大,因此,防弹陶瓷的强韧化一直是研究的热点方向㊂强韧方法主要包括多元陶瓷体系复合㊁功能梯度陶瓷㊁层状结构设计等㊂M e d v e d o v s k i 对S i C -A l 2O 3㊁S i C-S i 3N 4-A l 2O 3㊁S i C-S i -A l 2O 3和S i C -S i 3N 4-S i -A l 2O 3这些碳化硅基的复合材料进行了研究㊂复合装甲包括2层含义:一是装甲用复合材料制成,二是装甲采用了复合结构㊂任何复合装甲的研究都是为了优化复合材料和复合结构㊂当前,陶瓷复合装甲早已不限于2种复合材料和较为单一的复合结构㊂在实验领域,已经出现了陶瓷㊁金属㊁纤维㊁硅硫等复数复合,且结构方面也出现了复数层数㊂通过对陶瓷复合装甲的种类和现今应用情况的分析,不难发现,陶瓷+复合金属采用功能梯度复合形式的复合材料是较为理想的应用形式㊂主要研究的方向在于具体组分设计㊁微观修饰㊁制备工艺的改进以及对成本的控制[4]㊂表1 典型防弹陶瓷的性能陶瓷密度(g ㊃c m -3)弹性模量(G P a)努氏硬度断裂韧性(M P a㊃m 1/2)价格(元㊃k g -1)A l 2O 33.60~3.9034018002.8~4.570~80B 4C 2.5040029002.8~4.3700~800S i C3.12~3.28408~45125004.0~6.4350~4002.1 氧化铝(A l 2O 3)陶瓷氧化铝陶瓷具有高硬度㊁高耐磨㊁低摩擦系数等优点,通常以单晶体和多晶体的形式,用于要求耐热和耐磨的各种应用中㊂在一些特殊应用中采用晶须增韧和相变增韧陶瓷,例如,耐火材料㊁火花塞绝缘体㊁装甲和轴承等㊂不过,陶瓷也拥有太脆韧性不够等缺点㊂氧化铝陶瓷基本上不存在塑性变形,低韧性会导致其很容易受到热和机械冲击载荷而发生破坏㊂氧化铝陶瓷应用于装甲设计有很多优点,价格便宜而且成形工艺多种多样㊂2.2 碳化硼(B 4C )陶瓷碳化硼(B 4C )陶瓷是一种密度低㊁高耐磨㊁高强度极硬的陶瓷㊂碳化硼陶瓷广泛应用于坦克车的装甲㊁防弹衣㊁喷砂嘴㊁特殊密封环以及其他很多工业用品中㊂碳化硼陶瓷是一种重要的工程陶瓷材料,具有低密度(2.52g /c m 3)㊁高熔点(2450ħ)㊁高硬度㊁高弹性模量㊁化学稳定性好以及高中子俘获率等特点,因此B 4C 及其复合材料被广泛地应用于工程领域,尤其是用作新型装甲陶瓷㊂早在20世纪60年代,美国就推出了以B 4C 为芯部的防弹复合装甲,黑鹰武装直升机的机身腹部和乘员座椅也采用由B 4C 和K e v l a r 纤维组成的复合装甲㊂但是,碳化硼是强共价键化合物(共价键比例达到93%以上),塑性差,晶界移动阻力大,并且在碳化硼粉体颗粒表面常常有一层B 2O 3薄膜,阻碍了烧结过程中的物质扩散,因此B 4C 是一种极难烧结的陶瓷材料,这极大地限制了B 4C 陶瓷的应用[5]㊂2.3 碳化硅陶瓷S i C 陶瓷由于具有高温强度大㊁抗氧化性强㊁耐磨损性好㊁热稳定性佳㊁热膨胀系数小㊁热导率大㊁硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性,因此是当前最有前途的结构陶瓷之一,并且已在许多高技术领域(如空间技术㊁核物理等)及基础产业(如石油化工㊁机械㊁车辆㊁造船等)得到应用,如用作精密轴承㊁密封件㊁气轮机转子㊁喷嘴㊁热交换器部件及原子核反应堆材料等㊂将S i C陶瓷用作装甲材料是近年来国内外研究的热点㊂作为装甲材料,对陶瓷的抗弯强度和硬度则有更高的要求[6]㊂2.4硼化钛(T i B2)陶瓷硼化钛陶瓷(T i B2)是一种具有高强度㊁高硬度和高耐磨性的非氧化物陶瓷㊂目前,主要应用于防弹衣㊁装甲和切割材料等㊂热压㊁热等静压(H I P)㊁无压烧结和微波烧结等工艺都可以用于生产完全致密的硼化钛陶瓷㊂2.5纤维增韧陶瓷复合材料战争中人员和装备的快速安全移动对轻质结构防护材料提出了持续需求,纤维复合陶瓷材料则是提供能量吸收和质量减轻的最佳组合方式㊂用于增韧陶瓷的纤维主要包括玻璃纤维和碳纤维㊂如轻型车辆吉普的面板通常都是基于S-2玻璃纤维(65%的S i O2, 25%的A l2O3和10%的M g O),这会比传统的低碱铝硼硅酸盐E玻璃纤维(名义组成是54%的S i O2,14%的A l2O3,22%的C a O+M g O和10%的B2O3)有更高的断裂应变和弹性模量㊂由陶瓷/凯芙拉材料组成的复合装甲自从问世以来,由于其特有的物理性能和良好的防弹㊁防辐射能力,在武器装备㊁航空航天等领域的应用逐渐广泛㊂美国㊁俄罗斯㊁日本㊁欧共体等己经把该复合装甲成功地应用在多种武器装备上,显著地提高了综合防护能力㊂但鉴于技术保密,有关该材料的加工方法㊁加工技术很少有文章发表㊂2.6透明陶瓷随着材料制备技术的发展,更高性能的新材料不断被开发和研究㊂现代化战争对装甲系统的要求越来越高,不仅要求能够实现全方位的防护,还要求不能妨碍士兵们的行动能力,变被动为主动 ,发展能预先识别目标,并利用诱饵触发和物理摧毁方式破坏来袭武器的主动装甲 ,成为作战中的一大优势㊂以氮氧化铝(A l O N)和镁铝尖晶石(M g A l2O4)为代表的透明陶瓷已应用于装甲防护领域,既能保护人体又能随时观察敌情㊂透明陶瓷因高强度和硬度,已成为可替代防弹玻璃的具有发展潜力的防护材料,如面罩㊁导弹探测窗口㊁地面作战车辆保护窗㊁飞机的挡风玻璃和降落窗等,主要有单晶氧化铝(蓝宝石)㊁氮氧化铝和镁铝尖晶石㊂当前,陶瓷装甲材料研究的重点是提高其韧性并降低生产成本㊂美国采用微波烧结技术提高生产效率,大幅降低了生产成本,并实现了碳化硅和硼化钛陶瓷材料的规模化生产㊂为提高抗弹性能,美国计划发展全致密碳化硅㊁氧化铝㊁硼化钛和碳化硼等单质陶瓷材料㊁陶瓷基复合材料及透明陶瓷材料[7]㊂陶瓷材料凭借其优异特性,已经成为了当前国内外装甲防护领域的研究热点与发展重点㊂由于军事工程应用的需要,如何提高陶瓷材料的力学性能,深入探究装甲防护陶瓷材料的动态力学特性以及陶瓷复合装甲的抗弹机理,成为了当前装甲防护的重点研究课题㊂3应用进展目前,世界各国对于装甲防护技术研究可以分为材料改进与结构设计2个方向㊂在军用装甲上应用较为广泛的防护材料主要有金属材料㊁陶瓷材料㊁复合材料等,功能结构设计上有蜂窝结构㊁金属封装结构等特殊结构㊂对装甲材料要求的防弹性能包括抗侵彻㊁抗冲击和抗崩落能力㊂陶瓷材料作为一种先进的高技术材料,具有高强度㊁高硬度㊁耐腐蚀㊁高耐磨性和质量轻的特点,它不仅可用在坦克的防护上,而且也可用在飞机㊁舰船㊁车辆㊁关键部位的防弹遮蔽层和单兵作战的防护上,其应用范围越来越广泛㊂实践表明,世界上许多先进坦克采用高性能的陶瓷防护装甲后,防护能力都得到了明显提高㊂为了提高防弹能力,一般采用陶瓷复合装甲㊂舰船用陶瓷复合装甲除了要求有良好的防弹性能外,还需要质量轻,所以对装甲的要求是密度尽可能小㊂因此,在装甲的设计中必须充分考虑复合装甲中各个组成部分的密度,通过优化结构,在最小面密度下实现最大防护效果[8]㊂3.1防弹陶瓷陶瓷是一种脆性材料,在受到冲击时容易破碎,通常不单独做成防护装甲,而是与金属和其它纤维材料一起做成复合装甲;复合装甲中使用的陶瓷通常被改成陶瓷块,使得当某块陶瓷被弹体击碎时,其它陶瓷块还仍然有效㊂陶瓷材料主要应用于以对付中㊁大口径长杆穿甲弹为首要目标的装甲系统,这些弹药主要采用烧蚀破坏机理,另外也应用于防弹背心,陶瓷与复合背面材料结合使用提供要求的防护能力㊂工程应用中,陶瓷复合装甲广泛用在坦克㊁装甲车等装备的防护装甲上㊂但陶瓷材料塑性差㊁断裂强度低㊁易产生脆性断裂,且不能二次防弹,此外,其成形尺寸较小㊁生产效率低,且因其具有极高的硬度和脆性,二次成形加工十分困难,特别是成形孔的加工尤其困难,因而制备成本高,使用局限性较大㊂目前,用于防弹的三大陶瓷材料是氧化铝(A l2O3)㊁碳化硅(S i C)和碳化硼(B4C)㊂氧化铝因其成本低而在防弹上得到更广泛的应用,但其防弹等级最低㊁密度也最大;碳化硼防弹性能最好㊁密度最小,但其价格最为昂贵,20世纪60年代就最先用来作为设计防弹背心的材料;碳化硅陶瓷材料在成本㊁防弹性能和密度指标方面均介于二者之间㊂因而最有可能成为氧化铝防弹陶瓷的升级换代产品[9]㊂3.2陶瓷复合装甲的应用现状陶瓷面板+金属背板复合装甲作为结构最简单㊁成本相对低廉的复合装甲,被研究最多,多被制造为轻型复合装甲㊂面板通常采用A l2O3㊁S i C㊁B4C陶瓷等,背板一般采用芳纶㊁高强度聚乙烯等,粘接一般用橡胶㊁环氧树脂等㊂是制作单兵装甲㊁防弹衣㊁小型关键部位防护装甲的首选㊂碳化硅基陶瓷复合装甲受限于其高昂的价格,多被应用于特种作战领域,例如特种兵防弹衣㊁军用特种车辆装甲㊁武装直升机装甲㊂它也被看做是最有应用前途的陶瓷复合装甲之一,只要能够降低其制造成本并解决其韧性稍差的问题,将会被大量应用于主战坦克㊁轻型装甲车辆等领域㊂目前最普遍的陶瓷复合装甲是氧化铝基陶瓷复合装甲,它有着较好韧性㊁抗热冲击性,价格低廉,生产技术简易㊂被广泛应用于民㊁警单兵防护和民㊁警用押运车及对装甲强度要求较低的领域㊂目前圣戈班陶瓷公司可提供满足复合装甲系统性能要求的陶瓷材料㊂基于40多年来在复合装甲系统的经验,该公司可提供最终产品㊁半成品㊁机加毛坯㊁压制近净形毛坯㊁大体积压制净形部件和复杂机加部件产品㊂生产的陶瓷材料包括:轻型高硬度㊁高压缩强度H e x o l o y 烧结碳化硅(S S i C),具有最佳强度和抗氧化性C R Y S T A R 反应烧结碳化硅(S i S i C),高模量高声速S i l i t S K D反应烧结碳化硅(S i S i C),低密度高硬度N o r b i d e 热压碳化硼(B4C),最高硬度最高刚度的T196/T198氧化铝(A l2O3),高硬度氧化物复合陶瓷T Z3(A l u m i n aZ i r c o n i a)和用于红外窗口的极硬长寿命抗刮伤S a p h i k o n 蓝宝石材料等[10]㊂3.3陶瓷一金属功能梯度复合材料在装甲防护中的应用现在一般应用的陶瓷一金属复合材料,尽管具有很多优点,但当内部应力增大时,会导致材料的破坏;若采用陶瓷一金属功能梯度复合材料,将会改变这种状况㊂这是因为,陶瓷一金属功能梯度复合材料是一种采用多元化技术制造的新型非均匀复合材料,在这种材料中,一面是陶瓷,一面是金属,中间是从陶瓷到金属逐渐变化的板材,可以兼具陶瓷材料和金属材料的双重特点,即可以具有陶瓷的硬度和耐腐蚀㊁耐高温的特性,同时还具有金属的强度和韧性㊂并且在这种材料中,由于各组分材料的体积含量在空间位置上是连续变化的,而其物理性能没有突变,因而可较好地避免诸如在纤维增强复合材料中经常出现的层间应力问题,并降低应力集中现象[11]㊂为克服目前陶瓷复合装甲材料的结构缺陷,美国材料科学家于1999年提出陶瓷/金属功能梯度装甲材料(F G A C) 的新概念,即利用陶瓷/金属功能梯度材料层间界面上非突变声阻特性及梯度层间冶金结合所具有的良好横向剪切强度,不仅能有效缓解材料的动态损伤,提升材料反侵彻效能,同时又可以促进陶瓷复合装甲材料轻质化发展,所以陶瓷/金属功能梯度装甲材料得到了材料界(尤其是兵器材料科学界)的高度重视与深入研究,成为今后陶瓷复合装甲材料的发展趋势之一[12]㊂目前国外科研人员研究的防弹用陶瓷-金属功能梯度复合材料主要有T i-T i B2体系以及A l2O3/A l㊁S i C/A l㊁B4C/A l㊁S i3N4/A l等复合体系㊂国外研究人员分别从功能梯度材料的制备㊁材料的动态力学性能㊁应力波在功能梯度材料内的传播以及裂纹的扩展等方面展开研究㊂近年来我国许多高校和研究所也相继开展了对功能梯度复合装甲的研究,国内的主要研究单位有北京理工大学㊁西北工业大学㊁沈阳金属所等㊂目前研究的防弹用功能梯度复合材料体系主要有A l2O3/A l㊁S i C/ A l㊁B4C/A l㊁S i3N4/A l等复合体系㊂国内研究人员分别从功能梯度材料的制备㊁材料的动态力学性能与组份分布规律的关系㊁材料的抗弹性能等方面展开研究,并取得了一定的进展[13]㊂4发展趋势目前,装甲陶瓷材料研究的重点是解决其韧性差及成本高的问题㊂美国在降低陶瓷成本方面取得了较大进展,如采用微波烧结技术极大地提高了生产效率,大幅降低了材料成本,并实现了S i C和T i B2陶瓷材料的规模化生产㊂提高装甲陶瓷材料性能方面主要途径有:1)用连续碳纤维增韧补强的S i3N4比纯S i3N4的断裂韧性提高4倍,S i C纤维/S i C可比纯S i C的应变量增大9倍㊂对于S i C w/A l2O3复合材料,当晶须的体积分数为20%以下时,其断裂韧性与晶须含量呈较好的线性关系㊂金属与陶瓷复合可明显提高装甲材料的韧性,如用S i C或B4C颗粒增强铝㊂美国D OW化工公司采用快速全面压实工艺制造了B4C/A l复合装甲,其抗弹极限可达热压B4C的80%~90%,而韧性比单一的B4C好得多㊂另外,塑料陶瓷是一个新的研究领域,它系由陶瓷颗粒为主体(约占总质量的85%),以高聚物做胶粘剂混合而成,它只须采用一般聚合物成形加工技术㊂在等质量基础上比较,这种塑料陶瓷比纯陶瓷具有更好的抗弹性能,且可承受多发弹丸侵彻㊂2)梯度功能材料(F GM)是通过精心设计和采用特殊的工艺,使陶瓷与金属的复合物组分㊁结构能连续地变化,由陶瓷侧过渡到金属侧形成了一种物性参数也连续变化的复合材料㊂F GM的制备可采用化学气相沉积法(C D V)㊁物理蒸镀法(P V D)㊁薄膜叠层法㊁等离子喷涂法㊁自蔓延高温合成法(S H S)及颗粒梯度排列法等,其中以薄膜叠层法效果较好㊂已制成的F GM有S i C-C㊁T i C-T i㊁S i C-A l㊁B e4B-B e㊁T i C-N i等,当以B e4B-B e制作装甲板时,从外表面到中心部位只含B e4B,然后以弥散方式加入B e,到背面为B e4B-10v o l%B e㊂这比陶瓷面板和金属背板组合的复合装甲抗弹性能要好得多㊂3)陶瓷材料的脆裂与其结构敏感性密切相关,其断裂往往始于表面或近表面处的缺陷㊂因此,必须尽可能消除其表面缺陷㊂诸如采用机械化学抛光㊁表面微氧化㊁气相沉积和激光表面处理等,都可改善表面状态,提高陶瓷的韧性㊂20世纪80年代以来,人们采用离子注入法对A l2O3㊁S i C㊁S i3N4㊁Z r O2陶瓷材料的性能进行了研究㊂在A l2O3表面注入N i㊁C r㊁T i㊁Z r㊁Y 等离子可提高其表面硬度约50%,离子注入法也可使S i C和S i3N4的弯曲强度提高20%~30%[14]㊂5结语不同的装甲材料对反装甲武器的攻击有着不同的反应,单一均质材料构成的装甲通常只能防护特定的反装甲武器㊂为了能够应对越来越复杂的实际需求,同时防护多种反装甲武器,复合装甲的研究已成为必然趋势㊂陶瓷复合装甲作为其中的佼佼者,将朝着更高强度㊁更高韧性㊁更低廉的价格㊁更简易的制备工艺等方向发展㊂随着陶瓷复合装甲研究的进展,能让我国陶瓷复合装甲技术水平得到飞跃性的提高,对我国国防领域技术会产生积极影响㊂参考文献[1]胡丽萍,王智慧,侯圣英,等.大倾角陶瓷复合装甲抗弹性能研究[J].兵工自动化,2010,29(2):12-13.[2]郭丽.高性能轻质装甲材料加工技术的研究:[硕士学位论文][D].南京理工大学,2006.[3]吴燕平,燕青芝.防弹装甲中的陶瓷材料[J].兵器材料科学与工程,20174(4):135-140.[4]陈刚.陶瓷复合装甲材料的应用研究[J].中国战略新兴产业,2019(4):35.[5]孙川,万春磊,潘伟,等.反应烧结B4C/A l2O3复合陶瓷的装甲防护性能研究[C].无机材料学报,2018,33(5):545-549.[6]曹连忠,刘国玺,燕东明,等.高防护系数S i 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新型复合材料在战车装甲上的应用

20世纪90年代
随着科技的发展，复合装甲的性能得到进一步提升，成为现代战车装甲的主流选择。
02
新型复合装甲的优势与特性
高抗穿甲性能
01
新型复合装甲采用多层复合结构，能够有效抵抗高速穿甲弹的攻击，提高战车的抗穿甲能力。
02
通过优化装甲材料的组合和排列，新型复合装甲能够更有效地吸收和散射弹头的能量，降低对车内设备和人员的伤害。
复合装甲中的陶瓷层具有高硬度和抗冲击性能，能够有效破碎和散射弹头，降低对车内设备和人员的伤害。
制造工艺与成本
新型复合装甲的制造工艺相对复杂，需要采用先进的材料制备和加工技术，因此成本相对较高。
随着技术的不断进步和规模化生产，复合装甲的成本有望进一步降低，使其在战车上的应用更加广泛。
03
新型复合装甲在战车上的应用实例
非金属装甲
非金属装甲通常采用橡胶、聚乙烯等材料，能够吸收部分冲击能量，提高防护能力。
复合装甲的发展历程
01
02
03
20世纪50年代
复合装甲的初步概念出现，人们开始意识到将不同材料组合起来可以提高装甲的保护效果。
20世纪70年代
复合装甲开始进入实用阶段，一些国家开始在坦克等战车上应用复合装甲。
轻量化设计
新型复合装甲采用高强度轻质材料，如陶瓷和复合装甲，能够显著减轻装甲重量，降低战车的整体重量。
轻量化设计有助于提高战车的机动性和作战能力，减少燃料消耗和运输成本，同时减轻对车辆动力的要求。
良好的防弹性能
新型复合装甲具有良好的防弹性能，能够有效抵御不同角度和速度的弹药攻击，提高战车乘员的生存率。
步兵战车
在步兵战车上应用复合装甲，能够有效防御地雷和简易爆炸装置的攻击，提高人员安全性。

复合材料——坦克装甲应用

时不待我啊！我的 P-1000超级坦克和 P-1500超级坦克还没出呢！！！
美国M1A1“艾布拉姆斯”主战坦克目前装备的主装甲是用80年代研究的超硬度、高密度贫铀合金和芳纶纤维增强复合材料构成的贫铀合金 /Kevlar-29 纤维增强环氧树脂基复合材料结构的装甲单元, 同时还采用轻质空隙陶瓷板连接前后结构单元 ,缓冲动能弹的冲击, 吸收和分散能量。
此外，对核辐射也具有极强的衰减作用。
美国陆军材料与力学研究中心(AMMRC)和FMC公司及OCF公司签定了用玻纤复合材料制造Bradley 战车炮塔装甲合同,采用S-2玻纤复合材料制造炮塔结构件,一次成型的部件可替代30个铝制焊接部件,使制造成本降低并减重12.5%,其结构强度和防弹性能均符合要求。
目前，各军事强国的主战坦克，大都采用陶瓷复合装甲。典型的先进复合装甲结构是以陶瓷为面板，纤维复合材料为背板，中间用胶粘剂粘接，陶瓷表面覆盖一层尼龙布止裂层。如下图所示：
这种结构的防护机理是：当弹体侵彻装甲时，首先撞击到陶瓷面板，利用陶瓷的高强度、高模量、高压缩强度来破坏弹体，降低弹体的速度，增大弹丸与装甲的作用面积，同时破坏的陶瓷与弹体相互磨蚀，阻止弹体的进一步侵彻。然后利用复合材料背板良好的冲击性能和变形能力来吸收弹体和破碎陶瓷的剩余能量，使弹体不能穿透背板，从而达到防护的目的。
马克1型装甲：高硬度钢车重：28吨
6-1பைடு நூலகம் 毫米
“虎王” 装甲：均质压延钢板 80-150 毫米车重：69.8吨
T-34 装甲：镍铬锰合金钢 40-60 毫米车重：25.3吨
T-28超重型坦克 86吨
八号坦克鼠式装甲：表面硬化钢板 60-260 毫米

国内铝合金装甲材料发展情况及应用特点

国内铝合金装甲材料发展情况及应用特点铝合金材料在现代化装甲车辆上的应用是提高车辆机动性的重要前提之一，铝合金装甲材料的应用也已经成为装甲车辆轻量化的主要发展趋势之一。

从20 世纪60 年代开始，我国研制铝合金装甲材料，7A52 是研发的第 2 代，已列入国军标 GJB 1540，并成功应用于战车部件、工程炮塔等。

7A52 铝合金铸锭经460 ℃×24 h 均匀化处理后热轧，然后再进行固溶时效处理，具有良好的强韧性配合及抗弹性能，但该合金存在应力腐蚀（SCC，Stress Corrosion Crack⁃ing）开裂敏感的缺点，不适合在腐蚀性气候条件下使用，为此我国自主开发了综合性能更好的 Al-Cu 系第 3 代铝合金装甲材料。

下表总结了我国装甲用铝合金材料的牌号及性能特点。

我国目前装甲车辆的主、次承力部件，如负重轮、炮塔座圈、变速箱、传动箱箱体等用铝合金共计 26 种牌号，包括变形铝合金 18 种牌号、铸造铝合金 8 种牌号。

变形铝合金包括硬铝和超硬铝 6 种牌号、锻造铝合金5 种牌号、防锈铝合金 6 种牌号及特殊铝合金 1 种牌号。

1、密度低、力学性能好铝的密度是钢的1/3，铝合金与装甲钢在相同面密度的条件下，厚度为钢的3倍，其弯曲刚度为装甲钢的9 倍。

因此，采用铝合金能显著提高结构的刚度。

在铝合金中加入适量的合金元素可提高材料的强度，也可通过加工硬化来提高强度，而且还可用热处理来大幅度改善材料的力学性能，所以铝合金可用来制造承受较大载荷的结构件和耐高速冲击的装甲件。

在车体结构设计中，为保障结构刚度而设置的加强筋、加强框架等均可节约省去。

装甲车每减轻1 kg，则携带需要的动力设备即可减少0.6 kg，这又可使车的战斗全重减少。

因此，铝合金在装甲车辆上的使用可引起“链锁式”的减轻质量效果，在不降低抗弹性能的情况下，铝合金装甲材料的使用可减轻质量 6%~20%，有的甚至可以达到 50%。