三层组合陶瓷复合装甲的抗侵彻性能及其损伤机制

作者：余毅磊; 王晓东; 任文科; 高光发^*

来源：兵工学报, 2023, 1-13.

• 陶瓷复合装甲
• 抗弹性能
• 损伤机制
• 超高分子量聚乙烯
• 12.7 mm穿燃弹

为了研究相同面密度下Kevlar/SiC-TC4-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合靶板的复合结构参数对其抗弹性能的影响和失效机理，选用4组不同厚度组合的靶板试样，并使用12.7 mm穿燃弹以相同着靶速度（488 m/s）进行弹道冲击实验。使用扫描电子显微镜（SEM）研究复合装甲板在弹道侵彻下的损伤模式。实验结果表明:在所述实验条件下8 mm+2 mm+10 mm的厚度组合的Kevlar/SiC-TC4-UHMWPE复合靶板是最佳的抗侵彻工程应用结构;在同等面密度条件下，将1 mm厚陶瓷替换成同等面密度的TC4钛合金背板（约0.5 mm厚）时，复合装甲板的抗弹道侵彻性能提升了约29.69%，可见钛合金的结构参数对复合装甲板抗弹性能的影响权重大于SiC;钛合金背板面密度的增加不仅增强了对陶瓷的支撑作用，同时增加了弹-靶作用时间，提升了复合靶板的整体防护性能。12.7 mm穿燃弹侵彻后的复合装甲板的损伤模式包括SiC碎裂、钛合金背板的少量隆起变形及十字形拉伸撕裂损伤、UHMWPE层合纤维背板的剪切断裂、层间分离和纤维拉伸；在整体复合装甲的设计中，应将高抗剪材料放置在背板的前几层，将高抗拉材料放置在背板后几层，以充分利用每种材料。

• 单位
  宁波大学; 南京理工大学