一种纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲的制备方法 |
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| 申请号 | CN202410226128.3 | 申请日 | 2024-02-29 | 公开(公告)号 | CN118023295A | 公开(公告)日 | 2024-05-14 |
| 申请人 | 中国兵器科学研究院宁波分院; | 发明人 | 彭翔飞; 项赫; 李猛; 杨阳; 刘凯; 姜彤; 黄文波; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种纯 铝 过渡装甲 钢 /铝 合金 层状复合装甲的制备方法，采用使用纯铝作为装甲钢和装甲 铝合金 热压 扩散复合的过渡层，先是制备装甲钢与纯铝的结合体，再将预制结合体与装甲铝合金进行热压扩散反应，获得纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲材料。此制备方法可以针对装甲车不同部位技术需求以选用不同层厚装甲材料的方法来调控层状复合装甲的 密度 ，在关键部位提高密度，在次要部位降低密度，以此达到装甲车的最优轻量化。同时，纯铝作为过渡层会与装甲钢发生扩散反应生成高强度的金属间化合物层，此层不仅可作为增强相提高层状复合装甲的抗弹性能，也可以提高层状复合装甲的层间的阻抗匹配差，提升其冲击滤波的能 力 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲的制备方法技术领域背景技术[0002] 装甲车作为现代战争不可缺席的重要武器装备组成部分，其防御能力与机动能力的协调性是制约其深度发展的主要难点。为了提高装甲车机动性，从材料方面传统的轻量化方案主要通过将装甲钢替换为装甲铝合金以达到轻量化的目的，但装甲铝合金的抗弹性能具有局限性。因此在此基础上，装甲钢与装甲铝合金的层状复合装甲被提出，主要通过粘接或轧制来完成复合，获得具有“三明治”结构的层状复合装甲(一般具有两或三层结构)，在保证抗弹性的基础上也达到了轻量化的目的，但由于工艺的限制，层状结构的层数难以增加，无法有效发挥层状复合材料的叠加效应(如桥接效应、阻断效应和不连续效应等)和冲击滤波效应，从而提高层状复合装甲的抗弹特性。 [0003] 现阶段钢/铝的多层复合材料主要是采用纯铝材料，通过在纯铝半固态温度(655℃)热压扩散复合来完成，以解决异种材料多层粘接的不稳定不牢固、多层轧制的层间开裂等问题。热压扩散是利用高温高压来激活异种金属界面原子，使界面原子发生互扩散，以此形成界面扩散层，获得结合致密、界面基本无缺陷的层状复合材料。但以目前钢和铝复合热压工艺难以制备装甲钢与装甲铝合金的多层复合装甲，主要原因可归结于两点：第一，铝合金熔点偏低大多在500～600℃，在铝合金熔点偏下温度热压复合时界面处装甲钢侧原子难以被激活扩散，热压工艺耗时超长；第二，由于界面原子活跃度低，热压扩散时间长，导致装甲钢与装甲铝合金的抗弹性能在长时间的热影响下会不同程度降低，失去了原有装甲材料层状复合材料设计本意。 [0004] 针对这一显著问题，学者们主要通过选用熔点较高的装甲铝合金来提高界面原子的活性程度以及降低热压扩散反应的时间，并未解决多层装甲钢/铝合金层状复合装甲制备的根本性问题。 发明内容[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： [0008] S2.将S1处理后的装甲钢和纯铝板材进行叠加，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体； [0009] S3.将S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体进行表面去氧化处理； [0010] S4.将S1处理后的装甲铝合金置于S3处理后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的纯铝外露面之间，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲。 [0011] 优选地，在所述步骤S1中，装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材表面处理工艺为：将装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材进行砂纸打磨表面，再将装甲钢、装甲铝合金、纯铝在超声波振动辅助下，使用碱溶液碱洗，碱洗后用无水乙醇清洗，干燥后进行酸溶液酸洗，酸洗后用无水乙醇超声波清洗后迅速放入真空干燥箱内，进行真空干燥处理，使金属板材表面没有无水乙醇残留。 [0012] 优选地，在所述步骤S2中，使用纯铝作为装甲钢与装甲铝合金之间的过渡层，装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种预制结合体的真空热压炉的热压参数如下： [0013] 真空热压工艺为：真空热压设备抽真空至≤1×10‑1Pa，以5～10℃/min速率升温，保温温度为600～655℃，设置压力柱压力为1～10MPa，保温保压时间在10～50min之间，之后在真空状态下以10～15℃/min速率冷却到15～50℃之间，压力随温度变化同步下降到0MPa。 [0014] 优选地，在所述步骤S2中，真空热压炉的热压参数为：真空热压设备中升温和升压采用直接升至设定值，降温降压也采用直接降至设定值。 [0015] 优选地，在所述步骤S3中，S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的表面处理工艺为：将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体表面进行打磨，除去表面石墨纸残留，再进行碱洗和酸洗，酸洗后用无水乙醇冲洗，之后将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体放入真空干燥箱内，进行真空干燥处理，使结合体表面没有无水乙醇残留。 [0016] 优选地，在所述步骤S4中，纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲热压扩散制备工艺如下： [0017] 真空热压工艺为：真空热压设备抽真空至≤1×10‑1Pa，以5～15℃/min速率升温，保温温度为380～450℃，设置压力柱压力为5～15MPa，保温保压时间在30～120min之间，之后在真空状态下以5～10℃/min速率冷却到15～50℃之间，压力随温度变化同步下降到0MPa。 [0018] 优选地，在所述步骤S4中，真空热压炉的热压参数为：真空热压设备中升温升压采用直接升至设定值或者阶段升至设定值，降温降压也采用直接降或者阶段降至设定值。 [0019] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲制备工艺，采用纯铝作为装甲钢和装甲铝合金热压扩散复合的过渡层，工艺先是制备装甲钢与纯铝的结合体，通过在纯铝半固态温度(655℃)扩散反应下，装甲钢界面原子被快速激活，与纯铝产生扩散反应，两异种金属快速有效冶金结合。然后再将预制结合体与装甲铝合金在铝合金熔点温度下进行热压扩散反应，由于界面两侧扩散原子主要为铝原子，不易出现原子尺寸差异大导致的扩散迟滞，从而快速获得了纯铝和铝合金界面之间的有效冶金结合。 [0020] 通过纯铝过渡和热压扩散复合制备的装甲钢/铝合金层状复合装甲可以针对装甲车不同部位技术需求以选用不同层厚装甲材料的方法来调控层状复合装甲的密度，在关键部位提高密度，在次要部位降低密度，以此达到装甲车的最优轻量化。同时，纯铝作为过渡层会与装甲钢发生扩散反应生成高强度的金属间化合物层，此层不仅可作为增强相提高层状复合装甲的抗弹性能，也可以提高层状复合装甲的层间的阻抗匹配差，提升其冲击滤波的能力。 [0021] 换言之，通过纯铝过渡和热压扩散复合方法来解决装甲钢/铝合金层状复合装甲循环层数少，异种界面结合不稳定等问题，可获得具有密度可控、抗弹性能强、冲击滤波性能优异的层状复合装甲。 [0023] 图1为装甲钢/纯铝的叠加方式示意图； [0024] 图2为纯铝/装甲钢/纯铝的叠加方式示意图； [0025] 图3为装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝、石墨模具之间的装配示意图； [0026] 图4为装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝、装甲铝合金、石墨模具之间的装配示意图； [0027] 图5为纯铝过渡616装甲钢和7050装甲铝合金层状复合装甲的抗53式7.62mm穿甲弹宏观图； [0028] 图6为纯铝过渡616装甲钢和7050装甲铝合金层状复合装甲的宏观界面结合图； [0029] 图7为纯铝过渡685装甲钢和2024装甲铝合金层状复合装甲的微观界面结合图。 具体实施方式[0030] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 [0031] 一种纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲的制备方法包括如下步骤： [0032] S1.将装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材进行表面去氧化膜处理； [0033] S2.将S1处理后的装甲钢和纯铝板材进行叠加，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体； [0034] S3.将S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体进行表面去氧化膜处理； [0035] S4.将S1处理后的装甲铝合金置于S3处理后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的纯铝外露面之间，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲材料。 [0036] 下面对上述四个步骤进行详细阐述： [0037] S1： [0038] 在步骤S1中，装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材表面去氧化膜处理的工艺如下： [0039] 先对装甲钢(厚1～10mm)、装甲铝合金(厚1～10mm)、纯铝(厚0.1～0.5mm)三种金属板材进行100～400目砂纸的机械打磨表面。 [0040] 再在振幅为5～15μm超声波振动辅助下，将经过砂纸打磨表面后的装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材使用4～12mol/L NaOH溶液碱洗，碱洗后用无水乙醇超声波清洗30～60s，之后迅速用冷风机吹干，再进行质量分数为5～15％HCl溶液酸洗，酸洗后用无水乙醇超声波清洗30～60s，之后迅速将装甲钢和纯铝放入一个真空干燥箱内，装甲铝合金放入另一个真空干燥箱内，进行真空干燥处理，确保金属板材表面没有无水乙醇残留。 [0041] S2： [0042] 在步骤S2中，装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的制备工艺如下： [0043] 先将装甲钢和纯铝板材从真空干燥箱中取出，并迅速将装甲钢和纯铝板材完成装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种叠加方式的处理，图1和图2分别为装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种叠加方式的示意图，其中部件1为装甲钢，部件2为纯铝。 [0044] 再将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体置于真空热压炉内的石墨模具间，为了防止装甲钢和石墨模具、纯铝和纯铝之间发生扩散反应结合，在各结合体的上下表面均使用0.1mm厚石墨纸与外部隔开，如图3所示。图3中的部件3为石墨压力柱，部件4为石墨模具，部件5为石墨纸，部件6为装甲钢/纯铝结合体，部件7为纯铝/装甲钢/纯铝结合体。 [0045] 真空热压工艺为：真空热压设备抽真空至≤1×10‑1Pa，以5～10℃/min速率升温，保温温度为600～655℃，设置压力柱压力为1～10MPa，保温保压时间在10～50min之间，之后在真空状态下以10～15℃/min速率冷却到15～50℃之间，压力随温度变化同步下降到0MPa，具体地，所述保温温度可以为例如但不限于600℃、620℃、635℃、655℃中的任意一者或任意两者之间的范围，所述压力柱升压压力可以为例如但不限于1MPa、5MPa、7MPa、10MPa中的任意一者或任意两者之间的范围。 [0046] 装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体真空热压制备采用直接升温保温工艺。具体地，升温速率、保温温度和保温时间可以根据具体的装甲钢种类和板材厚度进行设置，直接升温工艺为：直接升温到一定温度并保温一段时间，例如可以为但不限于以5℃/min速率直接升温到600℃保温50min；以7℃/min速率直接升温到635℃保温30min；以10℃/min速率直接升温到655℃保温10min等。 [0047] 装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体真空热压制备采用直接升压保压工艺。具体地，压力柱升压速率和保压时间可以根据升温保温工艺进行同步设置，直接升压工艺为：以升温升压和保温保压同步进行下，直接升压到一定压力并保压，例如可以为但不限于直接升压到10MPa保压10min；直接升压到5MPa保压30min；直接升压到1MPa保压50min等。 [0048] 装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体真空热压制备采用直接降温工艺。具体地，降温速率可以根据具体的装甲钢种类和板材厚度进行设置，直接降温工艺为：在真空状态下直接降温到15～50℃之间，例如可以为但不限于600℃以10℃/min速率冷却到15℃；635℃以12℃/min速率冷却到30℃；655℃以15℃/min速率冷却到50℃等。 [0049] 装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体真空热压制备采用直接降压工艺。具体地，压力柱降压速率可以根据降温工艺进行同步设置，直接降压工艺为：以降温降压同步进行下，直接降压到0MPa。 [0050] S3： [0051] 在步骤S3中，S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的表面处理工艺如下； [0052] 先对装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体表面进行100～400目砂纸的机械打磨表面，除去表面石墨纸残留。 [0053] 再将经过砂纸打磨表面后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体使用4～8mol/L NaOH溶液碱洗，碱洗后用无水乙醇冲洗，之后迅速用冷风机吹干，再进行质量分数5～10％HCl溶液酸洗，酸洗后用无水乙醇冲洗，之后迅速将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体放入真空干燥箱内，进行真空干燥处理，确保结合体表面没有无水乙醇残留。 [0054] S4： [0055] 在步骤S4中，纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲热压扩散制备工艺如下： [0056] 先将S1处理后的装甲铝合金快速置于S3处理后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的纯铝外露面之间，获得叠加结合体。再将叠加结合体置于真空热压炉内的石墨模具间，为了防止装甲钢和石墨模具之间发生扩散反应结合，在叠加结合体的上下表面均使用0.1mm厚石墨纸与外部隔开，如图4所示。图4中的部件8为装甲铝合金。 [0057] 真空热压工艺为：真空热压设备抽真空至≤1×10‑1Pa，以5～15℃/min速率升温，保温温度为380～450℃，设置压力柱压力为5～15MPa，保温保压时间在30～120min之间，之后在真空状态下以5～10℃/min速率冷却到15～50℃之间，压力随温度变化同步下降到0MPa，具体地，所述保温温度可以为例如但不限于380℃、410℃、450℃中的任意一者或任意两者之间的范围，所述压力柱升压压力可以为例如但不限于5MPa、10MPa、15MPa中的任意一者或任意两者之间的范围。 [0058] 纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲真空热压制备可采用直接升温保温工艺或阶段升温保温工艺。具体地，升温速率、保温温度和保温时间可以根据具体的装甲钢和装甲铝合金种类、厚度进行设置，直接升温工艺为：直接升温到一定温度并保温一段时间，例如可以为但不限于以5℃/min速率直接升温到380℃保温120min；以10℃/min速率直接升温到410℃保温70min；以15℃/min速率直接升温到450℃保温30min等。阶段升温工艺：以第一升温速率升温到第一温度，再以第二升温速率升温到第二温度，……再以第N升温速度升温到第N温度保温一定时间，例如可以为但不限于以15℃/min升温至200℃，随后以10℃/min升温至300℃，之后以5℃/min升温至380℃，保温120min；以15℃/min升温至300℃，后以10℃/min升温至350℃，最后以5℃/min升温至410℃，保温70min；以15℃/min升温至300℃，后以 10℃/min升温至400℃，最后以5℃/min升温至450℃，保温30min。 [0059] 纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲真空热压制备可采用直接升压保压工艺或阶段升压保压工艺。具体地，压力柱压力可以根据具体的装甲钢和装甲铝合金种类、厚度进行设置，直接升压工艺为：直接升压到一定压力并保压，升压速率、保压时间与直接升温工艺中升温和保温时间同步，例如可以为但不限于直接升压到5MPa保压；直接升压到10MPa保压；直接升压到15MPa保压。阶段升压保压工艺：以第一升压速率升压到第一压力，再以第二升压速率升压到第二压力，……再以第N升压速率升压到第N压力保压一定时间，升压速率、保压时间与阶段升温工艺中升温和保温时间同步，例如可以为但不限于先升压至5MPa，随后升压至10MPa，之后升压至15MPa；先升压至6MPa，随后升压至9MPa，之后升压至12MPa；先升压至5MPa，随后升压至8MPa，之后升压至10MPa。 [0060] 纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲真空热压制备可采用直接降温工艺。具体地，降温速率可以根据具体的装甲钢种类和板材厚度进行设置，直接降温工艺为：在真空状态下直接降温到15～50℃之间，例如可以为但不限于380℃以5℃/min速率冷却到15℃；410℃以7℃/min速率冷却到35℃；450℃以10℃/min速率冷却到50℃等。 [0061] 纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲真空热压制备可采用直接降压工艺。具体地，压力柱降压速率可以根据降温工艺进行同步设置，直接降压工艺为：以降温降压同步进行下，直接降压到0MPa。 [0062] 以下结合具体实施例对本发明技术方案进一步说明。 [0063] 实施例1 [0064] 本实施例的纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲制备工艺包括如下步骤： [0065] S1.将装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材进行表面去氧化膜处理； [0066] 具体如下： [0067] 根据表面硬度不同，先对603装甲钢(厚1mm)使用100目砂纸的机械打磨表面、7075装甲铝合金(厚1mm)使用280目砂纸的机械打磨表面、1060工业纯铝(厚0.1mm)使用400目砂纸的机械打磨表面。 [0068] 再在振幅为15μm超声波振动辅助下，将经过砂纸打磨表面后的装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材使用4mol/L NaOH溶液碱洗，碱洗后用无水乙醇超声波清洗30s，之后迅速用冷风机吹干，再进行5％HCl溶液酸洗，酸洗后用无水乙醇超声波清洗30s，之后迅速将装甲钢和纯铝放入一个真空干燥箱内，装甲铝合金放入另一个真空干燥箱内，进行真空干燥处理，确保金属板材表面没有无水乙醇残留。 [0069] S2.将S1处理后的装甲钢和纯铝板材进行叠加，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体； [0070] 具体如下： [0071] 先将装甲钢和纯铝板材从真空干燥箱中取出，并迅速将装甲钢和纯铝板材完成装甲钢/纯铝结合体、纯铝/装甲钢/纯铝结合体两种叠加方式的处理。 [0072] 再将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体置于真空热压炉内的石墨模具间，为了防止装甲钢和石墨模具、纯铝和纯铝之间发生扩散反应结合，在各结合体的上下表面均使用0.1mm厚石墨纸与外部隔开。 [0073] 真空热压工艺设置为：真空度≤1×10‑1Pa，以10℃/min速率升温至655℃，压力柱压力同温度同步升至1MPa，保温保压10min，之后在真空状态下以15℃/min速率冷却到50℃，压力随温度变化同步下降到0MPa。 [0074] S3.将S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体进行表面处理； [0075] 具体如下： [0076] 先对S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的装甲钢表面进行100目砂纸的机械打磨、纯铝表面进行400目砂纸的机械打磨，除去表面石墨纸残留。 [0077] 再将经过砂纸打磨表面后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体使用8mol/L NaOH溶液碱洗，碱洗后用无水乙醇冲洗，之后迅速用冷风机吹干，再进行10％HCl溶液酸洗，酸洗后用无水乙醇冲洗，之后迅速将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体放入真空干燥箱内，进行真空干燥处理，确保结合体表面没有无水乙醇残留。 [0078] S4.将S1处理后的装甲铝合金置于S3处理后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的纯铝外露面之间，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲材料。 [0079] 具体如下： [0080] 先将S1处理后的装甲铝合金快速置于S3处理后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的纯铝外露面之间，获得叠加结合体。再将叠加结合体置于真空热压炉内的石墨模具间，为了防止装甲钢表面和石墨模具之间发生扩散反应结合，在叠加结合体的上下表面均使用0.1mm厚石墨纸与外部隔开。 [0081] 真空热压工艺设置为：真空度≤1×10‑1Pa，以5℃/min速率升温至380℃，压力柱压力同温度同步升至15MPa，保温保压120min，之后在真空状态下以5℃/min速率冷却到25℃，压力随温度变化同步下降到0MPa。 [0082] 纯铝过渡616装甲钢和7050装甲铝合金层状复合装甲的抗53式7.62mm穿甲弹宏观图，如图5所示。从图5中可以看出，迎弹面出现多层型花瓣形开裂，表层局部范围有剥离现象出现，这种剥离现象是因为子弹在侵彻各层时，材料的金属堆积引起的，且对于层状复合材料抗弹吸能起到了一定的耗能效果。 [0083] 实施例2 [0084] 本实施例的纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲制备工艺包括如下步骤： [0085] S1.将装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材进行表面去氧化膜处理； [0086] 具体如下： [0087] 根据表面硬度不同，先对616装甲钢(厚10mm)使用100目砂纸的机械打磨表面、7050装甲铝合金(厚10mm)使用280目砂纸的机械打磨表面、1060工业纯铝(厚0.5mm)使用 400目砂纸的机械打磨表面。 [0088] 再在振幅为10μm超声波振动辅助下，将经过砂纸打磨表面后的装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材使用8mol/L NaOH溶液碱洗，碱洗后用无水乙醇超声波清洗45s，之后迅速用冷风机吹干，再进行10％HCl溶液酸洗，酸洗后用无水乙醇超声波清洗45s，之后迅速将装甲钢和纯铝放入一个真空干燥箱内，装甲铝合金放入另一个真空干燥箱内，进行真空干燥处理，确保金属板材表面没有无水乙醇残留。 [0089] S2.将S1处理后的装甲钢和纯铝板材进行叠加，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体； [0090] 具体如下： [0091] 先将装甲钢和纯铝板材从真空干燥箱中取出，并迅速将装甲钢和纯铝板材完成装甲钢/纯铝结合体、纯铝/装甲钢/纯铝结合体两种叠加方式的处理。 [0092] 再将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体置于真空热压炉内的石墨模具间，为了防止装甲钢和石墨模具、纯铝和纯铝之间发生扩散反应结合，在各结合体的上下表面均使用0.1mm厚石墨纸与外部隔开。 [0093] 真空热压工艺设置为：真空度≤1×10‑1Pa，以8℃/min速率升温至635℃，压力柱压力同温度同步升至6MPa，保温保压30min，之后在真空状态下以13℃/min速率冷却到40℃，压力随温度变化同步下降到0MPa。 [0094] S3.将S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体进行表面处理； [0095] 具体如下： [0096] 先对S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的装甲钢表面进行100目砂纸的机械打磨、纯铝表面进行400目砂纸的机械打磨，除去表面石墨纸残留。 [0097] 再将经过砂纸打磨表面后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体使用6mol/L NaOH溶液碱洗，碱洗后用无水乙醇冲洗，之后迅速用冷风机吹干，再进行8％HCl溶液酸洗，酸洗后用无水乙醇冲洗，之后迅速将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体放入真空干燥箱内，进行真空干燥处理，确保结合体表面没有无水乙醇残留。 [0098] S4.将S1处理后的装甲铝合金置于S3处理后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的纯铝外露面之间，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲材料。 [0099] 具体如下： [0100] 先将S1处理后的装甲铝合金快速置于S3处理后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的纯铝外露面之间，获得叠加结合体。再将叠加结合体置于真空热压炉内的石墨模具间，为了防止装甲钢表面和石墨模具之间发生扩散反应结合，在叠加结合体的上下表面均使用0.1mm厚石墨纸与外部隔开。 [0101] 真空热压工艺设置为：真空度≤1×10‑1Pa，采用阶段升温以15℃/min升温至300℃，同时压力升为6MPa，后以10℃/min升温至350℃，同时压力升为9MPa，最后以5℃/min升温至410℃，同时压力升为12MPa，保温保压70min，之后在真空状态下以7℃/min速率冷却到15℃，压力随温度变化同步下降到0MPa。 [0102] 纯铝过渡616装甲钢和7050装甲铝合金层状复合装甲的宏观界面结合图，如图6所示。从图6中可以看出，装甲钢、装甲铝合金和纯铝在样品边缘处整体结合紧密，但存在少数缺口缝隙，这主要是由于不同金属板边缘不能紧密贴合扩散反应的原因，后续加工需切除样品边缘1mm。 [0103] 实施例3 [0104] 本实施例的纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲制备工艺包括如下步骤： [0105] S1.将装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材进行表面去氧化膜处理； [0106] 具体如下： [0107] 根据表面硬度不同，先对685装甲钢(厚5mm)使用100目砂纸的机械打磨表面、2024装甲铝合金(厚5mm)使用280目砂纸的机械打磨表面、1060工业纯铝(厚0.3mm)使用400目砂纸的机械打磨表面。 [0108] 再在振幅为5μm超声波振动辅助下，将经过砂纸打磨表面后的装甲钢、装甲铝合金、纯铝三种金属板材使用12mol/L NaOH溶液碱洗，碱洗后用无水乙醇超声波清洗60s，之后迅速用冷风机吹干，再进行15％HCl溶液酸洗，酸洗后用无水乙醇超声波清洗60s，之后迅速将装甲钢和纯铝放入一个真空干燥箱内，装甲铝合金放入另一个真空干燥箱内，进行真空干燥处理，确保金属板材表面没有无水乙醇残留。 [0109] S2.将S1处理后的装甲钢和纯铝板材进行叠加，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体； [0110] 具体如下： [0111] 先将装甲钢和纯铝板材从真空干燥箱中取出，并迅速将装甲钢和纯铝板材完成装甲钢/纯铝结合体、纯铝/装甲钢/纯铝结合体两种叠加方式的处理。 [0112] 再将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体置于真空热压炉内的石墨模具间，为了防止装甲钢和石墨模具、纯铝和纯铝之间发生扩散反应结合，在各结合体的上下表面均使用0.1mm厚石墨纸与外部隔开。 [0113] 真空热压工艺设置为：真空度≤1×10‑1Pa，以5℃/min速率升温至600℃，压力柱压力同温度同步升至10MPa，保温保压50min，之后在真空状态下以10℃/min速率冷却到30℃，压力随温度变化同步下降到0MPa。 [0114] S3.将S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体进行表面处理； [0115] 具体如下： [0116] 先对S2获得的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的装甲钢表面进行100目砂纸的机械打磨、纯铝表面进行400目砂纸的机械打磨，除去表面石墨纸残留。 [0117] 再将经过砂纸打磨表面后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体使用4mol/L NaOH溶液碱洗，碱洗后用无水乙醇冲洗，之后迅速用冷风机吹干，再进行5％ HCl溶液酸洗，酸洗后用无水乙醇冲洗，之后迅速将装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体放入真空干燥箱内，进行真空干燥处理，确保结合体表面没有无水乙醇残留。 [0118] S4.将S1处理后的装甲铝合金置于S3处理后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的纯铝外露面之间，并在真空热压炉内进行热压扩散处理，获得纯铝过渡装甲钢/铝合金层状复合装甲材料。 [0119] 具体如下： [0120] 先将S1处理后的装甲铝合金快速置于S3处理后的装甲钢/纯铝、纯铝/装甲钢/纯铝两种结合体的纯铝外露面之间，获得叠加结合体。再将叠加结合体置于真空热压炉内的石墨模具间，为了防止装甲钢表面和石墨模具之间发生扩散反应结合，在叠加结合体的上下表面均使用0.1mm厚石墨纸与外部隔开。 [0121] 真空热压工艺设置为：真空度≤1×10‑1Pa，以15℃/min速率升温至450℃，压力柱压力同温度同步升至5MPa，保温保压30min，之后在真空状态下以10℃/min速率冷却到15℃，压力随温度变化同步下降到0MPa。 [0122] 纯铝过渡685装甲钢和2024装甲铝合金层状复合装甲的微观界面结合图，如图7所示。从图7中可以看出，装甲钢、纯铝和装甲铝合金三者结合紧密，微观界面处无明显缺陷，纯铝在其中起到了很好地连接作用，且由于反应时间短、反应温度低，装甲钢与纯铝界面扩散反应并未出现常见的“舌状形貌”。 |
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