CN101886895A

CN101886895A - 一种高强抗击穿装置的制备方法

Info

Publication number: CN101886895A
Application number: CN2009100224586A
Authority: CN
Inventors: 朱胜利
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-11-17

Abstract

本发明涉及一种高强抗击穿装置的制备方法，克服现有技术中仅通过简单地增加厚度所带来体积增大、重量增加、不易携带、成本高以及防击穿性能低的缺陷。包含以下步骤：1]选取刚性硬质材料作为抗冲击层，同时选取与抗冲击层材料相同的刚性硬质材料作为多孔陶瓷或多槽陶瓷作为能量释放层；2]将抗冲击层与能量释放层一次压制成型进行无压烧结；3]将多孔陶瓷或多槽陶瓷中注入金属。具有体积小、重量轻，易携带，成本低，防击穿性能高的优点。

Description

一种高强抗击穿装置的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强抗击穿装置的制备方法。

背景技术

具备良好韧性的金属作为防击穿装置不能实现防击穿的目的，因为当高速运动携带有高能的冲击物打击到金属表面时，由于金属自身具备较强的韧性，而不会立即将能量向打击点四周释放，因此冲击物的冲击能量被直接作用在冲击点上，导致金属在冲击点处变形，甚至直接被击穿，导致金属无法起到防止被击穿的目的。

为了防止被击穿，而又不能使用具有良好韧性的金属，在现有抗高冲击装置中，均为单纯刚性材料作为防击穿装置，例如以Al₂O₃陶瓷为材料的刚性防击穿装置。

现有技术中利用单纯刚性材料作为防击穿装置的原理在于：当高速运动携带有高能的冲击物打击到现有的防击穿装置时，冲击物自身所具有的能量迅速传递到防击穿装置上，而现有的防击穿装置又均为刚性材料，则防击穿装置在吸收到大量由冲击物传导而来的能量后，立即向防击穿装置的被冲击点四周传递，使得刚性防击穿装置立刻破裂，伴随刚性防击穿装置的破碎会立即卸去冲击物体所携带的大量能量，从而减小了冲击物体继续冲击的能量。

但是，上述的以单纯刚性材料作为防击穿装置的问题主要在于：现有防击穿装置虽然可以吸收大量冲击物的能量，但并不能确保冲击物在击碎防击穿装置后所携带的剩余能量不会再进一步造成破坏。

为了解决上述问题，在防击穿装置在制备过程中只能依据实际可能出现的冲击状况，通过增加刚性防击穿装置的厚度来阻止高速运动的高能冲击物可能造成的潜在危害。

根据上述现有技术的描述可知，需要将现有的防击穿装置增厚，才能防止被击穿。现有的防击穿装置虽然在理论上是可以防止携带有高速运动的高能冲击物所造成的损害，但是只是通过简单地增加厚度会带来体积增大、重量增加、不易携带以及成本高的问题，而这在许多应用场合是不现实的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高强抗击穿装置的制备方法，以克服现有技术中仅通过简单地增加厚度所带来体积增大、重量增加、不易携带、成本高以及防击穿性能低的缺陷。

本发明的技术解决方案为：

一种高强抗击穿装置的制备方法，其特殊之处是，包含以下步骤：

1]、选取刚性硬质材料作为抗冲击层，同时选取与抗冲击层材料相同的刚性硬质材料作为多孔陶瓷或多槽陶瓷作为能量释放层；

2]、将抗冲击层与能量释放层一次压制成型进行无压烧结；

3]、将多孔陶瓷或多槽陶瓷中注入金属。

上述步骤1]中的抗冲击层为刚性硬质材料通过热压烧结制备而成；在上述步骤2]中采用无压烧结将能量释放层烧结于抗冲击层的一侧。

上述步骤3]中注入较多金属，使多余注入的金属在多孔陶瓷的一面形成一层薄分压层。

上述抗冲击层与冲击物的接触面加工为光滑面，抗冲击层与能量释放层的接触面加工为粗糙面。

上述能量释放层通过减冲层连接有支撑板，所述减冲层通过在封装材料内注入减冲液构成，其中封装材料为高粘性高分子材料，减冲液为高分子粘性减冲液，所述支撑板为刚性板。

上述能量释放层通过减冲层连接另一组抗冲击层和能量释放层，所述减冲层通过在封装材料内注入减冲液构成，其中封装材料为高粘性高分子材料，减冲液为高分子粘性减冲液。

上述多孔陶瓷加工成无序多孔陶瓷或加工成有序多孔陶瓷；所述多槽陶瓷加工成无序多槽陶瓷或加工成有序多槽陶瓷。

上述作为抗冲击层和能量释放层的刚性硬质材料为碳化硅陶瓷、三氧化二铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氮化硅陶瓷或高性能复合陶瓷；所述注入多孔陶瓷或多槽陶瓷中的金属为铁、铜或铝。

本发明的技术效果为：

1、体积小、重量轻。

本发明不是通过简单增加厚度来提高抗击穿性能，而是通过抗冲击层的抗冲击性和能量释放层的韧性使得本发明所制备出的抗击穿装置体积和重量得以减小。

2、易携带。

体积减小和重量降低使得携带方便成为可能，同时应用场合也极大扩展。

3、成本低。

本发明所制备的抗击穿装置避免了单纯依靠增加单层抗冲击装置自身厚度来提高抗冲击能力的问题，多层的设置有效降低了单层抗冲击装置依靠自身性能吸收冲击力的局限，将不同的抗冲击能力充分结合，并不需要很厚的抗冲击层和能量释放层，就可以起到防穿透能力，无需单纯增加厚度，节省材料，使得成本降低。

4、防击穿性能高。

能量释放层的设置，有效降低了抗冲击层仅依靠自身刚性抵抗冲击所带来的局限性。当高强度冲击力对本发明所制备的抗击穿装置进行冲击时，抗冲击层依靠自身硬度抵挡并吸收大部分能量，同时迅速将剩余能量传递给能量释放层，能量释放层通过多孔陶瓷或多槽陶瓷中所注入金属的自身性能吸收冲击力，拉紧抗冲击层，从而使抗冲击层各部分均匀吸收冲击能量。同时还可以通过减冲层再连接一至多组抗冲击层和能量释放层来进一步提升抗击穿性能，多层设置达到了多层减冲、多层吸收冲击力的目的，能使冲击力迅速从冲击点扩散至整个装置的各层内，减冲层内的减冲液依靠自身不可被压缩性，将高速运动的物体所携带的动能转化吸收，不再依靠抗冲击材料自身性能来吸收冲击力，有效提高了抗冲击装置的可靠性。

附图说明

图1为本发明所制备的抗击穿装置一体无序多孔陶瓷结构示意图。

图2为本发明所制备的抗击穿装置分体无序多孔陶瓷结构示意图。

图3为本发明所制备的抗击穿装置分体有序多槽陶瓷结构示意图。

图4为本发明所制备的抗击穿装置一体有序多槽陶瓷结构示意图。

图5为本发明所制备的抗击穿装置多层结构示意图。

附图标记如下：

1-抗冲击层，2-能量释放层，3-减冲层，31-封装材料，32-减冲液，5-分压层。

具体实施方式

本发明为一种高强抗击穿装置的制备方法，其抗击穿装置参见图1，包含有以下步骤：

1]、选取刚性硬质材料作为抗冲击层1，同时选取与抗冲击层1材料相同的刚性硬质材料作为多孔陶瓷或多槽陶瓷作为能量释放层2；在选用多槽陶瓷时便用加工，造价低，多用于冲击能量较小的地方。

2]、将抗冲击层1与能量释放层2一次压制成型进行无压烧结；

3]、将多孔陶瓷或多槽陶瓷中注入金属。

无压烧结成上述一体件时，烧结出的高强抗冲击装置降低了加工成本，节省了加工工序。

当步骤1]中的刚性硬质材料通过热压烧结制备成抗冲击层1时，会进一步提高抗冲击层1的致密性，从而进一步提高强度，抗冲击效果更好。然后再采用无压烧结将能量释放层2烧结于热压烧结制备而成的抗冲击层1的一侧。其抗击穿装置参见图2。此抗击穿装置的抗冲击层1与冲击物的接触面即抗冲击面可以加工成光滑面，同时将抗冲击层1与能量释放层2连接的接触面加工为粗糙面，这样会使抗冲击层1更紧的贴覆于能量释放层2，使得在烧结时抗冲击层1与能量释放层2更加接触紧密，以进一步提高可靠性。

在步骤1]中可以将较多的金属注入多孔陶瓷或多槽陶瓷中，使多余注入的金属在多孔陶瓷或多槽陶瓷远离抗冲击层的一侧形成一层较薄的分压层5，以提高注入在多孔陶瓷或多槽陶瓷中金属的拉伸性能。

参见图3和图4，选取能量释放层2材料时优选有序多孔陶瓷，以提高能量向打击点四周传递的均匀性，提升抗击穿能力。

参见图4，能量释放层2可以通过减冲层3连接另一组抗冲击层1和能量释放层2，其中减冲层3通过在封装材料31内注入减冲液32构成，封装材料为高粘性高分子材料，减冲液32为高分子粘性减冲液。减冲液32由于自身不能被压缩，则其受压后被挤向受压点四周，进一步释放了冲击能量。

抗冲击层1和能量释放层2一般采用的刚性材料是碳化硅陶瓷、三氧化二铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氮化硅陶瓷或高性能复合陶瓷。

能量释放层2采用多孔陶瓷或多槽陶瓷结构，并在多孔陶瓷的孔内或多槽陶瓷的槽内填充金属，用于吸收高冲击带来的能量，一般选用的填充金属多为铁、铜或铝。

分压层5所用材料与多孔陶瓷或多槽陶瓷内填充的金属相同，一般选用的金属多为铁、铜或铝。

本发明原理为：

当高速运动携带有高能的冲击物打击到抗冲击层表面时，冲击物将其自身所携带的大量能量传递给抗冲击层1表面上的一定区域，由于抗冲击层1选用的是碳化硅、三氧化二铝、碳化硼或氮化硅等刚性高的硬质陶瓷材料，抗冲击层1将吸收大部分能量，剩余能量将传递至能量释放层2，能量释放层2对剩余能量进行均分吸收。因为多孔陶瓷或多槽陶瓷内填充大量金属，且填充的金属连接为一体，这样，当高能冲击传递至多孔陶瓷或多槽陶瓷时，多孔陶瓷或多槽陶瓷内部的金属起到了拉紧抗冲击层的效果，将陶瓷整体进行牵引从而使抗冲击层1各部分均匀吸收冲击能量。

为了避免冲击能量过大，还可以再加设减冲层3，用于对能量释放层2的保护和剩余能量的缓冲吸收。

当多孔陶瓷或多槽陶瓷在受到冲击形变过大可能碎裂时，剩余的能量将传递至减冲层3进行吸收，同时减冲层3有效缓解了多孔陶瓷或多槽陶瓷的形变压力，提高了装置整体的可靠性。

Claims

1.一种高强抗击穿装置的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

1]、选取刚性硬质材料作为抗冲击层(1)，同时选取与抗冲击层(1)材料相同的刚性硬质材料作为多孔陶瓷或多槽陶瓷作为能量释放层(2)；

2]、将抗冲击层(1)与能量释放层(2)一次压制成型进行无压烧结；

3]、将多孔陶瓷或多槽陶瓷中注入金属。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述步骤1]中的抗冲击层(1)为刚性硬质材料通过热压烧结制备而成；

在所述步骤2]中采用无压烧结将能量释放层(2)烧结于抗冲击层(1)的一侧。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：

所述步骤3]中注入较多金属，使多余注入的金属在多孔陶瓷的一面形成一层薄分压层(5)。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

所述抗冲击层(1)与冲击物的接触面加工为光滑面，抗冲击层(1)与能量释放层(2)的接触面加工为粗糙面。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述能量释放层(2)通过减冲层(3)连接有支撑板；所述减冲层(3)通过在封装材料(31)内注入减冲液(32)构成，其中封装材料(31)为高粘性高分子材料，减冲液(32)为高分子粘性减冲液；所述支撑板为刚性板。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述能量释放层(2)通过减冲层(3)连接另一组抗冲击层(1)和能量释放层(2)；

所述减冲层(3)通过在封装材料(31)内注入减冲液(32)构成，其中封装材料为高粘性高分子材料，减冲液(32)为高分子粘性减冲液。

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：

所述多孔陶瓷加工成无序多孔陶瓷或加工成有序多孔陶瓷；

所述多槽陶瓷加工成无序多槽陶瓷或加工成有序多槽陶瓷。

8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：

所述作为抗冲击层(1)和能量释放层(2)的刚性硬质材料为碳化硅陶瓷、三氧化二铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氮化硅陶瓷或高性能复合陶瓷；

所述注入多孔陶瓷或多槽陶瓷中的金属为铁、铜或铝。