第36卷第8期 北京科技大学学报 Vol.36 No.8 2014年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2014 碳化硼一泡沫铝双层复合材料的制备及其防弹性能 岳新艳⑧，李振楠，郭冠宇，茹红强 东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室，沈阳110004 ☒通信作者，E-mail:yuexy@atm.neu.cdu.cn 摘要采用热压烧结制备的碳化硼陶瓷和发泡法制备的泡沫铝，经环氧树脂黏结后制备得到碳化硼一泡沫铝双层复合材 料.通过对材料靶板进行实弹靶试试验，着重研究和分析了该双层复合材料的防弹性能.靶试试验中，使用口径分别为7.62 mm和12.7mm的穿甲燃烧弹，冲击速度约820m8,射击距离为10m.试验结果表明：碳化硼-泡沫铝双层复合材料对7.62 mm口径穿甲燃烧弹具有较好的防护能力，其防护系数范围为5.06~5.12. 关键词复合材料：碳化硼：泡沫铝：层状结构：防弹性能 分类号TB333 Preparation and ballistic resistance of B C-Al foam composites with a bilayer structure YUE Xin-yan,LI Zhen-nan,GUO Guan-yu,RU Hong-qiang Key Laboratory for Anisotropy and Texture of Materials(Ministry of Education),Northeastern University.Shenyang 110004,China Corresponding author,E-mail:yuexy@atm.neu.edu.cn ABSTRACT Hot-pressed boron carbide and aluminum foams were connected by epoxy resin to prepare bilayer composite materials. The ballistic resistance of the composite materials was investigated by ballistic testing using the materials as target plates.Armor pierc- ing projectiles,7.62 and 12.7 mm in caliber,respectively,were used as test projectiles.The impact velocity was probably of the order of 820msand the shooting distance was 10m.It is found that the composite materials have good ballistic resistance to 7.62mm-eali- ber armor piercing projectiles,with the protecting factor in the range of 5.06 to 5.12. KEY WORDS composite materials:boron carbide:aluminum foams:laminar structure:ballistic resistance 纵观古今，用做装甲防弹的材料大体有四类：金 料所具备的吸能效应、磨损效应、动力学效应等有益 属、陶瓷、玻璃钢和纤维.装甲防弹材料应具备的特于发挥陶瓷材料的抗弹能力，这些特性是金属材料、 性可概括为高硬度、高强度、高韧性、低密度和低成 高分子材料及其复合材料所不具备的，也使得它在 本.传统金属防弹材料由于其密度大，使用过厚过 装甲防护中获得了广泛的应用，并已成为装甲防护 重的钢板装甲，对于车辆、船舶和飞机来说就必须牺 中的主导材料之一，具有不可替代的作用0.其中 牲其有效载荷，同时过重的装甲材料又降低了其操 B,C陶瓷的高硬度（仅次于金刚石和立方氮化硼，约 纵性和灵活性，因此轻质的防弹装甲材料己成为目 为30GPa)和低密度(2.52g"cm-3),使其在军事领 前研究和发展的重点与趋势.陶瓷材料具有强度 域具有很好的应用前景.纯B,C材料因其高共价键 高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下耐磨性优异、热 含量和低自扩散系数，烧结性较差，通常可以通过添 膨胀系数小、密度低等优良的综合性能，并且陶瓷材 加烧结助剂促进其烧结P-刀.另外B,C陶瓷材料的 收稿日期：201307-25 基金项目：国家科技部重大专项课题(2012ZX04003061):中央财政专项资金资助项目(N120510002,N130810003):辽宁省高校优秀人才支 持计划资助项目(LJQ2013023):国家自然科学基金资助项目(51272039) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.08.014:http://journals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 8 期 2014 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 8 Aug． 2014 碳化硼--泡沫铝双层复合材料的制备及其防弹性能 岳新艳，李振楠，郭冠宇，茹红强 东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室，沈阳 110004  通信作者，E-mail: yuexy@ atm． neu． edu． cn 摘 要 采用热压烧结制备的碳化硼陶瓷和发泡法制备的泡沫铝，经环氧树脂黏结后制备得到碳化硼--泡沫铝双层复合材 料． 通过对材料靶板进行实弹靶试试验，着重研究和分析了该双层复合材料的防弹性能． 靶试试验中，使用口径分别为 7. 62 mm 和 12. 7 mm 的穿甲燃烧弹，冲击速度约 820 m·s － 1，射击距离为 10 m． 试验结果表明: 碳化硼--泡沫铝双层复合材料对 7. 62 mm 口径穿甲燃烧弹具有较好的防护能力，其防护系数范围为 5. 06 ～ 5. 12． 关键词 复合材料; 碳化硼; 泡沫铝; 层状结构; 防弹性能 分类号 TB 333 Preparation and ballistic resistance of B4 C--Al foam composites with a bilayer structure YUE Xin-yan ，LI Zhen-nan，GUO Guan-yu，ＲU Hong-qiang Key Laboratory for Anisotropy and Texture of Materials ( Ministry of Education) ，Northeastern University，Shenyang 110004，China  Corresponding author，E-mail: yuexy@ atm． neu． edu． cn ABSTＲACT Hot-pressed boron carbide and aluminum foams were connected by epoxy resin to prepare bilayer composite materials． The ballistic resistance of the composite materials was investigated by ballistic testing using the materials as target plates． Armor pierc￾ing projectiles，7. 62 and 12. 7 mm in caliber，respectively，were used as test projectiles． The impact velocity was probably of the order of 820 m·s － 1 and the shooting distance was 10 m． It is found that the composite materials have good ballistic resistance to 7. 62 mm-cali￾ber armor piercing projectiles，with the protecting factor in the range of 5. 06 to 5. 12． KEY WOＲDS composite materials; boron carbide; aluminum foams; laminar structure; ballistic resistance 收稿日期: 2013--07--25 基金项目: 国家科技部重大专项课题( 2012ZX04003--061) ; 中央财政专项资金资助项目( N120510002，N130810003) ; 辽宁省高校优秀人才支 持计划资助项目( LJQ2013023) ; 国家自然科学基金资助项目( 51272039) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 08． 014; http: / /journals． ustb． edu． cn 纵观古今，用做装甲防弹的材料大体有四类: 金 属、陶瓷、玻璃钢和纤维． 装甲防弹材料应具备的特 性可概括为高硬度、高强度、高韧性、低密度和低成 本． 传统金属防弹材料由于其密度大，使用过厚过 重的钢板装甲，对于车辆、船舶和飞机来说就必须牺 牲其有效载荷，同时过重的装甲材料又降低了其操 纵性和灵活性，因此轻质的防弹装甲材料已成为目 前研究和发展的重点与趋势． 陶瓷材料具有强度 高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下耐磨性优异、热 膨胀系数小、密度低等优良的综合性能，并且陶瓷材 料所具备的吸能效应、磨损效应、动力学效应等有益 于发挥陶瓷材料的抗弹能力，这些特性是金属材料、 高分子材料及其复合材料所不具备的，也使得它在 装甲防护中获得了广泛的应用，并已成为装甲防护 中的主导材料之一，具有不可替代的作用［1］． 其中 B4C 陶瓷的高硬度( 仅次于金刚石和立方氮化硼，约 为 30 GPa) 和低密度( 2. 52 g·cm － 3 ) ，使其在军事领 域具有很好的应用前景． 纯 B4C 材料因其高共价键 含量和低自扩散系数，烧结性较差，通常可以通过添 加烧结助剂促进其烧结［2 － 7］． 另外 B4C 陶瓷材料的