一种高强度高韧性AZ抗弹陶瓷及其制备方法技术领域
本发明涉及一种高强度高韧性AZ抗弹陶瓷及其制造方法。
背景技术
目前国内的装甲车辆的装甲防护主要采用高强度装甲钢，为了达到防护效果，车体外围需采用大量由装甲钢制成的防弹装甲，这增加了装甲车的自身重量，大大影响了装甲车的机动性能。国内早已有将陶瓷材料应用于装甲防护的研究。利用陶瓷材料的优良性能，与其它材料进行复合制成复合装甲代替原有的装甲钢，不但能大大降低装甲重量，提高装甲车的机动性能，而且防弹效果也有所提高。目前作为防弹陶瓷材料主要有99氧化铝陶瓷、氧化锆增韧氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷以及硼化钛陶瓷。99氧化铝陶瓷价格低廉，但防护性能一般。碳化硅、碳化硼和硼化钛陶瓷性能优越，比重较低，但制造工艺复杂，制造成本太高，批量化装备很难实现。而氧化锆增韧防弹陶瓷防护性能较99氧化铝陶瓷有明显提高，但生产成本较碳化硅、碳化硼和硼化钛陶瓷有明显优势，因此性价比最高。
普通AZ抗弹陶瓷的各项性能指标虽然比氧化铝陶瓷有明显提高，但与碳化硅陶瓷等相比还有不小差距，而本发明由于对配方进行了优化，引入了纳米稀土氧化铈，使材料的性能有大幅度提高。同时阿拉伯树胶细粉和专用脱模剂的引入，既降低了生产成本，也对材料性能有一定的帮助。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种工艺简单，生产过程中安全性高，生产成本低，能够大大提高产品性能的一种高强度高韧性AZ抗弹陶瓷及其制备方法。
为此本发明所采用的技术方案是：
包括以下步骤：
（1）循环搅拌磨研磨：将高纯超细氧化铝微粉60～65份，复合稳定氧化锆超细粉33～38份，纳米稀土氧化铈2～3份，阿拉伯树胶细粉 0.3～0.6份，高效分散剂0 ～0.5份，专用脱模剂0～0.5份加入到循环搅拌磨中进行研磨混料20-24小时，将混合好的浆料放入搅拌桶中进行搅拌2小时以排除浆料中的气泡；在搅拌过程中加入粘接剂3-5份；
（2）喷雾造粒：将上述混合料喷入造粒塔内，通过控制喷雾压力、进风温度、出风温度、喷片粒径获得颗粒形态好、流动性好、颗粒分布范围窄、水分适中的造粒粉，进风温度270-310℃，出风温度100-120℃，进浆压力40-60，喷片孔径1.1-1.2mm；
（3）干压成型：将上述造粒粉置于硬质合金模具内进行压制得到生坯，压制方式为双向加压，机床压力吨位为250-300吨；
（4）高温烧结：将生坯置于窑车搭建的窑架上或匣钵中排列整齐，然后将装窑车推入高温梭式窑中进行烧制，烧成温度为1850℃，保温时间为3-4小时，最终制得高性能AZ抗弹陶瓷。
本发明的优点是：
本发明在生产过程中使用了阿拉伯树胶细粉和专用脱模剂，使得生产过程中的安全性和方便性大大提高了，生产成本也大大降低；产品中由于引入少量的纳米稀土氧化铈，大大提高了产品性能，体积密度≥5.1ｇ／ｃｍ３，洛氏硬度≥92ＨRA，抗弯强度≥1100ＭＰａ，断裂韧性≥8.5ＭＰａ·m-1/2。
具体实施方式
一种高强度高韧性AZ抗弹陶瓷，其组份及重量配比为：高纯超细氧化铝微粉60～65份，复合稳定氧化锆超细粉33～38份，纳米稀土氧化铈2～3份，阿拉伯树胶细粉 0.3～0.6份，高效分散剂0 ～0.5份，专用脱模剂0～0.5份。
制造一种高强度高韧性AZ抗弹陶瓷的工艺方法，包括以下步骤：
（1）循环搅拌磨研磨：将高纯超细氧化铝微粉60～65份，复合稳定氧化锆超细粉33～38份，纳米稀土氧化铈2～3份，阿拉伯树胶细粉 0.3～0.6份，高效分散剂0 ～.0.5份，专用脱模剂0～.0.5份加入到循环搅拌磨中进行研磨混料20-24小时，将混合好的浆料放入搅拌桶中进行搅拌2小时以排除浆料中的气泡；在搅拌过程中加入粘接剂3-5份；
（2）喷雾造粒：将上述混合料喷入造粒塔内，通过控制喷雾压力、进风温度、出风温度、喷片粒径获得颗粒形态好、流动性好、颗粒分布范围窄、水分适中的造粒粉，进风温度270-310℃，出风温度100-120℃，进浆压力40-60，喷片孔径1.1-1.2mm；
（3）干压成型：将上述造粒粉置于硬质合金模具内进行压制得到生坯，压制方式为双向加压，机床压力吨位为250-300吨；
（4）高温烧结：将生坯置于窑车搭建的窑架上或匣钵中排列整齐，然后将装窑车推入高温梭式窑中进行烧制，烧成温度为1850℃，保温时间为3-4小时，最终制得高性能AZ抗弹陶瓷。