反应烧结B₄C/Al₂O₃复合陶瓷的装甲防护性能研究

孙川¹，万春磊¹，潘伟¹，宗鹏安¹，李云凯²，周士猛³

1. 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室2. 北京理工大学材料科学与工程学院3. 中国兵器工业集团第52研究所

摘 要：以B₂O₃、Al、石墨和B₄C粉体为原料,采用反应-热压烧结工艺在1800℃/35 MPa的烧结条件下制备了致密的碳化硼基复相陶瓷,对复相陶瓷的显微组织、物相组成、硬度、抗弯强度以及断裂韧性进行了观察与测试,采用7.62 mm口径的穿甲弹分别对约束状态下和自由状态下的复相陶瓷靶板进行了剩余穿深试验（DOP）,并以AZ陶瓷和B₄C陶瓷为对比靶板,根据剩余穿深结果计算了各自的防护系数。结果表明,复相陶瓷的主要成分为B₄C和Al₂O₃,其中主相B₄C约占70wt%,第二相Al₂O₃约占30wt%,由Al-B-O共同构成的复杂中间相填充在主相与第二相之间;复相陶瓷的密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为2.82 g/cm³,41.5 GPa,380 MPa和3.9 MPa×m^1/2,其中断裂韧性比纯碳化硼陶瓷提高了85.7%;复相陶瓷的防护系数为7.34,比AZ陶瓷和碳化硼陶瓷分别提高了11%和70%;在约束状态下,各个样品的防护系数比自由状态均提高10%。

关键词：碳化硼;复相陶瓷;力学性能;约束;防护系数;