CN102865777A - 一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲及其制备方法，包括金属前面板、金属后面板、固定在金属前面板和金属后面板间的金属芯体，所述金属芯体为角度θ的金属板，所述金属前面板、金属后面板以及金属芯体构成三明治金属夹层板，在三明治金属夹层板的空心结构中浇注有混凝土；其制备方法为：1、首先采用平整机对金属板材进行平整、喷砂，再采用液压机模压或者冷弯机折弯获得角度为θ的金属芯体，然后将金属芯体逐层焊接在前面板和后面板间，构成三明治金属夹层板；2、混凝土原料进行配料混合、搅拌；3、将混凝土浇注进三明治金属夹层板的空心结构中，再静置、养护后，得到成品；本发明装甲板重量轻、成本低、抗弹性能优异，且其制备方法简单，成本低廉。

Description

一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲及其制备方法

技术领域

本发明属于复合结构装甲技术领域，具体涉及一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲及其制备方法。

背景技术

复合装甲系由两层以上不同性能的防护材料组成的非均质装甲。这种装甲分为金属与金属复合装甲，金属与非金属复合装甲，以及间隙式装甲三种，它们具有较强的综合防护性能。针对复合装甲的设计，主要考虑结构可靠性、重量及成本等方面。

金属与金属复合装甲具有制备简单、弹道性能优异等特点，但随着侵彻弹导弹和火箭弹的穿透力不断增强，钢、铝材质的装甲难以抵御这类武器的攻击。继续增加装甲的厚度虽然可以提高坦克等的防护力，但影响车辆的机动性。金属与非金属复合装甲目前主要是金属-陶瓷复合装甲，其具有高硬度、高强度、高声速及良好的动态力学性能，在提高复合装甲抗弹能力方面发挥着十分重要的作用。但该复合装甲不具备抗重复打击能力，由于陶瓷为脆性材料，冲击后破碎陶瓷飞溅，会造成二次损伤，且靶板整体结构损伤范围较大；陶瓷密度较高，一般大于3.0g/cm³，增加了车辆等的负荷；陶瓷一般需要经过高温烧结而成，制备成本较高；陶瓷与金属一般通过胶接方式连接，提高了制备复杂度。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲及其制备方法，本发明复合结构装甲板具有重量轻、成本低、抗弹性能优异的特点，且其制备方法简单，成本低廉。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲，包括金属前面板1-1、金属后面板1-2、固定在金属前面板1-1和金属后面板1-2间的金属芯体2，所述金属芯体2为角度θ的金属板，所述金属前面板1-1、金属后面板1-2以及金属芯体2构成三明治金属夹层板，在三明治金属夹层板的空心结构中浇注有混凝土3。

所述金属前面板1-1、金属后面板1-2以及金属芯体2的表面预先进行了喷砂处理。

所述金属前面板1-1和金属后面板1-2材质为装甲钢、不锈钢板或铝合金板，其厚度均大于0.5mm，金属前面板1-1和金属后面板1-2间的间距大于5mm。

所述金属芯体2材质为装甲钢、不锈钢或合金铝，其厚度大于0.5mm，结构为波纹结构。

所述角度θ为10°-90°。

所述混凝土3为活性粉末混凝土。

上述所述的混凝土浇注三明治金属板型复合装甲的制备方法，包括如下步骤：

1）三明治金属夹层板的制备：首先采用平整机对金属板材进行平整，然后喷砂处理，再采用液压机模压或者冷弯机折弯获得角度为θ的金属芯体2，然后将金属芯体2逐层焊接在金属前面板1-1和金属后面板1-2间，构成三明治金属夹层板；

2）混凝土3的制备：以水、高标号水泥、硅灰、石英砂、高效减水剂及钢纤维或铁粉为原料按预设配比混合，并机械搅拌3-15min，得活性粉末混凝土。

3）将混凝土3浇注进三明治金属夹层板的空心结构中，再静置、养护后，得到成品。

步骤1所述的金属芯体2采用液压机模压或者冷弯机折弯获得波纹结构。

步骤2所述的混凝土3中，硅灰占水泥与硅灰总质量的5-30%，水与水泥加硅灰的质量比为0.12-0.22：1，石英砂与水泥加硅灰的质量比为0.5-1.5:1，钢纤维或铁粉体积占混凝土3总体积的1-10%，高效减水剂质量占混凝土3总质量的0.5-3%。

步骤2所述高效减水剂为聚羧酸减水剂。

步骤3所述的静置为常温下恒温恒湿养护箱内静置4-24h；养护为：0-60℃和70-90℃水域中分别快速养护4-24h后，再在200-300℃干热烘箱中保温4-24h。

本发明与现有技术相比优点在于：

1.活性粉末混凝土制备成本低，密度低（～2.5g/cm³），但抗压强度等力学性能优异；与金属骨架连接的过程中不需要类似陶瓷-金属间的胶接过程，直接浇注即可，制备过程简单；混凝土内的钢纤维可大幅度增加材料的韧性，消弱碎片飞溅引起的二次损伤。

2.金属波纹芯体结构可有效改变弹丸的冲击状态，消弱冲击能量。

3.混凝土在养护过程中会产生微量的收缩，从而在混凝土与金属支架间存在微小的间隙，起到吸能和改变弹丸冲击状态的作用。

因此，本发明可克服金属与金属复合装甲重量大，金属-陶瓷复合装甲密度较高、成本大及不具备抗重复打击的缺点，实现降低重量及成本，制备简单且抗冲击能力不减弱的优势，具有重要的实际应用价值。

附图说明

附图是本发明复合结构装甲板的结构简图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如附图所示，本发明一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲，包括金属前面板1-1、金属后面板1-2、固定在金属前面板1-1和金属后面板1-2间的金属芯体2，所述金属芯体2为角度θ的金属板，所述金属前面板1-1、金属后面板1-2以及金属芯体2构成三明治金属夹层板，在三明治金属夹层板的空心结构中浇注有混凝土3。

优选金属前面板1-1、金属后面板1-2以及金属芯体2的表面预先进行了喷砂处理。

优选金属前面板1-1和金属后面板1-2材质为装甲钢、不锈钢板或铝合金板，其厚度大于0.5mm，金属前面板1-1和金属后面板1-2间的间距大于5mm。

优选金属芯体2材质为装甲钢、不锈钢或合金铝，其厚度大于0.5mm，结构为波纹结构。

优选角度θ为10°-90°。

优选混凝土3为高强活性粉末混凝土。

实施例一

本实施例一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲的制备方法，包括如下步骤：

1）三明治金属夹层板的制备：本实施例金属前面板1-1、金属后面板1-2和金属芯体2为装甲钢材质，首先采用平整机对装甲钢板进行平整，然后喷砂处理，以喷砂后的装甲钢板为材质，通过液压机模压或者冷弯机折弯制备厚度为1mm、角度θ为50°的金属芯体2，随后在厚度为1mm的装甲钢前面板和装甲钢后面板之间将金属芯体2逐层焊接获得三明治金属夹层板；

2）混凝土3的制备：以水、52.5#水泥、硅灰、石英砂、高效减水剂及钢纤维或铁粉为原料混合，并机械搅拌3min，得到活性粉末混凝土；其中硅灰占水泥与硅灰总质量的20%，水与水泥加硅灰的质量比为0.14：1，石英砂与水泥加硅灰的质量比为0.8：1，钢纤维体积占混凝土总体积的1%，聚羧酸减水剂质量占混凝土总质量的1.5%；

3）将混凝土3浇注进三明治金属夹层板的空心结构中，再静置、养护后，得到成品；其中静置为常温下恒温恒湿养护箱内静置24h；养护为：0℃和80℃水域中分别快速养护8h后，再在250℃干热烘箱中保温8h。

实施例二

本实施例一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲的制备方法，包括如下步骤：

1）三明治金属夹层板的制备：本实施例金属前面板1-1、金属后面板1-2和金属芯体2为合金铝材质，首先采用平整机对合金铝板进行平整，然后喷砂处理，以喷砂后的合金铝板为材质，通过液压机模压或者冷弯机折弯制备厚度为0.6mm、角度θ为75°的金属芯体2，并将金属芯体2采用液压机模压或者冷弯机折弯获得波纹结构；随后在厚度为0.6mm的合金铝前面板和合金铝后面板之间将金属芯体2逐层焊接获得三明治金属夹层板；

2）混凝土3的制备：以水、52.5#水泥、硅灰、石英砂、高效减水剂及钢纤维或铁粉为原料混合，并机械搅拌8min，得到活性粉末混凝土；其中硅灰占水泥与硅灰总质量的15%，水与水泥加硅灰的质量比为0.18：1，石英砂与水泥加硅灰的质量比为1.2：1，钢纤维体积占混凝土总体积的3%，聚羧酸减水剂质量占混凝土总质量的0.8%；

3）将混凝土3浇注进三明治金属夹层板的空心结构中，再静置、养护后，得到成品。其中静置为常温下恒温恒湿养护箱内静置10h；养护为：40℃和70℃水域中分别快速养护10h后，再在300℃干热烘箱中保温4h。

实施例三

本实施例一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲的制备方法，包括如下步骤：

1）三明治金属夹层板的制备：本实施例金属前面板1-1、金属后面板1-2和金属芯体2为不锈钢材质，首先采用平整机对不锈钢板进行平整，然后喷砂处理，以喷砂后的不锈钢板为材质，通过液压机模压或者冷弯机折弯制备厚度为0.6mm、角度θ为10°的金属芯体2，随后在厚度为0.6mm的不锈钢前面板和不锈钢后面板之间将金属芯体2逐层焊接获得三明治金属夹层板；

2）混凝土3的制备：以水、52.5#水泥、硅灰、石英砂、高效减水剂及钢纤维或铁粉为原料混合，并机械搅拌15min，得到活性粉末混凝土；其中硅灰占水泥与硅灰总质量的5%，水与水泥加硅灰的质量比为0.12：1，石英砂与水泥加硅灰的质量比为0.5：1，钢纤维体积占混凝土总体积的5%，聚羧酸减水剂质量占混凝土总质量的0.5%；

3）将混凝土3浇注进三明治金属夹层板的空心结构中，再静置、养护后，得到成品。其中静置为常温下恒温恒湿养护箱内静置4h；养护为：30℃和80℃水域中分别快速养护18h后，再在200℃干热烘箱中保温24h。

实施例四

本实施例一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲的制备方法，包括如下步骤：

1）三明治金属夹层板的制备：本实施例金属前面板1-1、金属后面板1-2和金属芯体2为不锈钢材质，首先采用平整机对不锈钢板进行平整，然后喷砂处理，以喷砂后的不锈钢板为材质，通过液压机模压或者冷弯机折弯制备厚度为0.8mm、角度θ为90°的金属芯体2，随后在厚度为0.8mm的不锈钢前面板和不锈钢后面板之间将金属芯体2逐层焊接获得三明治金属夹层板；

2）混凝土3的制备：以水、52.5#水泥、硅灰、石英砂、高效减水剂及钢纤维或铁粉为原料混合，并机械搅拌10min，得到活性粉末混凝土；其中硅灰占水泥与硅灰总质量的30%，水与水泥加硅灰的质量比为0.22：1，石英砂与水泥加硅灰的质量比为1.5：1，钢纤维体积占混凝土总体积的10%，聚羧酸减水剂质量占混凝土总质量的3%；

3）将混凝土3浇注进三明治金属夹层板的空心结构中，再静置、养护后，得到成品。其中静置为常温下恒温恒湿养护箱内静置20h；养护为：60℃和90℃水域中分别快速养护4h后，再在250℃干热烘箱中保温10h。

Claims (10)

1.一种混凝土浇注三明治金属板型复合装甲，其特征在于：包括金属前面板（1-1）、金属后面板（1-2）、固定在金属前面板（1-1）和金属后面板（1-2）间的金属芯体（2），所述金属芯体（2）为角度θ的金属板，所述金属前面板（1-1）、金属后面板（1-2）以及金属芯体（2）构成三明治金属夹层板，在三明治金属夹层板的空心结构中浇注有混凝土（3）。

2.根据权利要求1所述的混凝土填充三明治金属板型复合装甲，其特征在于：所述金属前面板（1-1）、金属后面板（1-2）以及金属芯体（2）的表面预先进行了喷砂处理。

3.根据权利要求1所述的混凝土填充三明治金属板型复合装甲，其特征在于：所述金属前面板（1-1）和金属后面板（1-2）材质为装甲钢、不锈钢板或铝合金板，其厚度均大于0.5mm，金属前面板（1-1）和金属后面板（1-2）间的间距大于5mm。

4.根据权利要求1所述的混凝土填充三明治金属板型复合装甲，其特征在于：所述金属芯体（2）材质为装甲钢、不锈钢或合金铝，其厚度大于0.5mm，结构为波纹结构。

5.根据权利要求1所述的混凝土填充三明治金属板型复合装甲，其特征在于：所述角度θ为10°-90°。

6.权利要求1至5任一项所述的混凝土填充三明治金属板型复合装甲的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）三明治金属夹层板的制备：首先采用平整机对金属板材进行平整，然后喷砂处理，再采用液压机模压或者冷弯机折弯获得角度为θ的金属芯体（2），然后将金属芯体（2）逐层焊接在金属前面板（1-1）和金属后面板（1-2）间，构成三明治金属夹层板；

2）混凝土（3）的制备：以水、高标号水泥、硅灰、石英砂、高效减水剂及钢纤维或铁粉为原料按预设配比混合，并机械搅拌3-15min，得到混凝土（3）。

3）将混凝土（3）浇注进三明治金属夹层板的空心结构中，再静置、养护后，得到成品。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的金属芯体（2）采用液压机模压或者冷弯机折弯获得波纹结构。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤2）所述的混凝土（3）中，硅灰占水泥与硅灰总质量的5-30%，水与水泥加硅灰的质量比为0.12-0.22：1，石英砂与水泥加硅灰的质量比为0.5-1.5:1，钢纤维或铁粉体积占混凝土（3）总体积的1-10%，高效减水剂质量占混凝土（3）总质量的0.5-3%。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤2）所述高效减水剂为聚羧酸减水剂。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的静置为常温下恒温恒湿养护箱内静置4-24h；养护为：0-60℃和70-90℃水域中分别快速养护4-24h后，再在200-300℃干热烘箱中保温4-24h。

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