添加TiB2对石墨烯改性B4C陶瓷基复合材料抗弹性能的影响

• 作者: 叶腾钶 徐豫新 武岳 任云燕
• 来源期刊: 兵工学报
• 关键词: B4C-TiB2复相陶瓷 动态失效 石墨烯 颗粒破碎程度
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 页码范围: 1471-1481
• 页数: 11页
• 分类号: TJ04
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.07.015

摘要

为支撑新型轻质防弹装甲材料的研发和优化,以添加和未添加增韧相TiB2的两种石墨烯改性碳化硼(B4 C)陶瓷复合材料为研究对象,研究其在12.7 mm口径穿甲弹侵彻下的失效机理.利用维氏硬度计、三点弯曲法和单边切口梁法获得两种陶瓷基复合材料的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性3个准静态力学性能参数,通过残余穿深试验研究两种复合材料在12.7 mm口径穿甲弹正侵彻下的抗侵彻能力,并采用防护系数进行定量表征.结合铝合金背板和陶瓷碎块的宏观损伤形貌,利用扫描电镜进行微观断口分析,研究陶瓷在弹头侵彻下的失效机理、增韧相TiB2以及石墨烯的强化机制.结果表明:TiB2的加入可以提高石墨烯改性B4 C陶瓷的各项性能,相较不含TiB2的石墨烯改性B4 C陶瓷,含质量分数14％TiB2改性B4 C陶瓷的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别提高了19.66％、24.06％和19.70％,在12.7 mm口径穿甲弹弹头750 m/s速度侵彻下的防护性能提高15.11％;对于石墨烯改性B4 C陶瓷,TiB2的加入与石墨烯的促进作用使B4 C陶瓷变为多种破坏吸能模式,表现出更优异的抗破碎性,是其抗侵彻性能等提高的主要原因.