現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的對(duì)抗程度空前激烈。遠(yuǎn)程攻擊、戰(zhàn)場(chǎng)流彈、預(yù)置破片等高性能武器爆炸形成的全方位、立體式、高密度的破片襲擊造成嚴(yán)重的車(chē)輛損壞和人員傷亡。為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)模式的轉(zhuǎn)變，對(duì)軍用車(chē)輛防護(hù)水平要求越來(lái)越高，研究軍用車(chē)輛裝甲防護(hù)技術(shù)，提高軍用車(chē)輛戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù)水平尤為重要。

    裝甲防護(hù)材料性能及應(yīng)用

    裝甲防護(hù)材料性能及應(yīng)用國(guó)內(nèi)外裝備裝甲防護(hù)材料主要有防彈玻璃、防彈鋼板、防彈陶瓷、防彈高強(qiáng)玻纖、防彈芳綸纖維、防彈 PE 纖維等。

    1、 防彈玻璃
 
    目前防彈玻璃主要是由無(wú)機(jī)玻璃與有機(jī)材料復(fù)合而成，其主要有以下幾種：

    （1）浮法玻璃與 PVB 中間膜的夾層復(fù)合。

    該方法是多層浮法玻璃中間用聚乙烯醇縮丁醛中間膜粘結(jié)并經(jīng)高溫高壓處理使它們復(fù)合在一起而成為一透明整體，形成具有防彈能力的玻璃。這種防彈玻璃的優(yōu)點(diǎn)是光學(xué)性能非常優(yōu)秀，并表現(xiàn)出良好的抗沖擊性能，同時(shí)耐環(huán)境穩(wěn)定性好、不易老化、壽命長(zhǎng)、成本較低、容易維護(hù)；缺點(diǎn)是體積質(zhì)量大，適合安裝于固定的場(chǎng)所使用。

    （2）夾層玻璃與有機(jī)透明板疊加或復(fù)合。

    這種防彈玻璃有兩種形式，一種是在一層夾層玻璃的后面放置一層有機(jī)透明板材，夾層玻璃置于有機(jī)透明板之前作為著彈層，這是疊加方式。另一種是玻璃與聚碳酸脂板、（PC 板 ） 直接復(fù)合為防彈玻璃，粘接材料為聚氨脂膜 （PU膜），生產(chǎn)工藝方法與PVB 夾層法類(lèi)似。上述兩種方法由于使用了較多的有機(jī)材料，與 PVB 玻璃相比有以下特點(diǎn)：

    第一，體積質(zhì)量小，在相同厚度或相同質(zhì)量的情況下防彈能力強(qiáng)；第二，該種防彈玻璃在受到槍擊時(shí)只要不被子彈穿透就不會(huì)有飛濺物產(chǎn)生；第三，有機(jī)材料的剛性遠(yuǎn)不及玻璃。由于有機(jī)材料的熱膨脹系數(shù)與玻璃不同，易產(chǎn)生變形，光學(xué)性能也不易控制；第四，有機(jī)材料直接暴露于大氣中易被老化，材料表面硬度低，極易被劃傷，因此使用壽命較短。此外，這種防彈玻璃的成本非常高，一般在車(chē)輛、船舶、飛機(jī)上使用。

    軍用車(chē)輛宜選用夾層玻璃與有機(jī)透明板復(fù)合而成的防彈防暴玻璃，它是由優(yōu)質(zhì)安全玻璃與進(jìn)口高強(qiáng)度 PC 板（抗沖擊強(qiáng)度為玻璃的 250 倍的聚碳酸脂）通過(guò)PVB 膠片（聚乙烯醇縮丁醛中間膜）采用高壓聚合而成。質(zhì)量只是普通防彈玻璃的65%,并且具有很強(qiáng)的抗沖擊性、阻燃性、透光性好和無(wú)飛濺物等特點(diǎn)。該種防彈玻璃價(jià)格適中，易被一般用戶(hù)采納，使用壽命長(zhǎng)，可與建筑物或車(chē)輛等長(zhǎng)久共存。

    2、防彈鋼板

    金屬防彈材料（包括防彈鋼、鋁合金、鈦合金等）從過(guò)去到現(xiàn)在一直廣泛應(yīng)用于軍用（坦克、裝甲車(chē)等）和民用防護(hù)（運(yùn)鈔車(chē)、武警、公安防爆車(chē)及防彈轎車(chē)）領(lǐng)域，且隨著武器彈藥對(duì)裝甲防護(hù)材料的抗侵徹能力、抗沖擊能力和抗崩落能力的要求的提高，金屬防彈材料從普通鋼裝甲發(fā)展到高硬度鋼裝甲、雙硬度鋼復(fù)合裝甲、乃至鈦合金裝甲，防護(hù)能力不斷提高。裝甲鋼材料主要為Cr 2 Ni 2 Mo 合金系列裝甲鋼，其通過(guò)調(diào)整碳含量來(lái)改變裝甲鋼板的硬度，將裝甲鋼板以硬度值 HRC50 分類(lèi)，24C、28C、30C 的硬度小于或等于 HRC50, 屬于高硬度裝甲鋼；39C 和 44C 的硬度大于HRC50, 屬于超高硬度裝甲鋼。

    隨著碳含量的增加，裝甲鋼板的強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性下降。

    用于防輕型機(jī)槍的防彈板有兩大類(lèi)：一類(lèi)為熱軋板材，以 SSAB 公司的DomexProtect （Defend）250和300為代表。 這類(lèi)鋼板的抗拉強(qiáng)度為 900 ～ 1000MPa,綜合性能好，板厚 3.0 ～ 3.2mm, 其冷加工性、冷彎性能（d=2a 180℃不開(kāi)裂）、可焊性等性能良好。另一類(lèi)為熱處理鋼板，是通過(guò)對(duì)熱軋板進(jìn)行淬火、回火熱處理來(lái)提高強(qiáng)度以滿(mǎn)足其防彈要求。瑞典的 DomexProtect（Defend）500 是其典型牌號(hào)之一。其抗拉強(qiáng)度大于 1500MPa,用于防輕型沖鋒槍時(shí)，其厚度可減至2.4 ～ 2.6mm; 防 56 式?jīng)_鋒槍時(shí)其厚度為 4.5mm. 冷彎半徑需大于 18mm, 同樣具有良好的可焊性。這類(lèi)鋼是將微合金化的 C-Mn 鋼。通過(guò)控軋或熱處理來(lái)獲得上述性能的。冶煉時(shí)盡可能降低P、S 和 O 含量，降低夾雜物，以保持鋼的可加工性。

    傳統(tǒng)金屬裝甲材料如鋼板密度大，大殺傷力及爆炸力強(qiáng)武器要求裝甲必須達(dá)到一定厚度，而使用過(guò)厚過(guò)重的鋼板裝甲，對(duì)于車(chē)輛、船舶、飛機(jī)來(lái)說(shuō)就必須犧牲其有效載荷。同時(shí)過(guò)重的裝甲材料使其不易操縱、減小靈活性并增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的故障率。

    3、防彈陶瓷

    1918 年，人們發(fā)現(xiàn)在金屬表面覆蓋一層薄而硬的搪瓷，便可提高其抗彈性能，故該技術(shù)一戰(zhàn)期間用于坦克。60年代以后采用 A 12 O 3 陶瓷面板裝甲與鋁或玻璃鋼背板粘結(jié)制成復(fù)合防護(hù)裝甲，可防高速?gòu)椡璧那謴兀髞?lái)又陸續(xù)出現(xiàn)了 B 4 C、SiC、Si 3 N 4 等陶瓷裝甲材料。

    陶瓷是一種脆性材料，在收到?jīng)_擊時(shí)容易破碎，通常不單獨(dú)做成防護(hù)裝甲，而是與金屬和其它纖維材料一起做成復(fù)合裝甲；復(fù)合裝甲中使用的陶瓷通常被改成陶瓷塊，使得當(dāng)某塊陶瓷被彈體擊碎時(shí)，其它陶瓷塊還仍然有效。

    陶瓷材料主要應(yīng)用于以對(duì)付中、大口徑長(zhǎng)桿穿甲彈為首要目標(biāo)的裝甲系統(tǒng)， 這些彈藥主要采用燒蝕破壞機(jī)理，另外也應(yīng)用于防彈背心，陶瓷與復(fù)合背面材料結(jié)合使用提供要求的防護(hù)能力。

    工程應(yīng)用中，陶瓷復(fù)合裝甲廣泛用在坦克、裝甲車(chē)等裝備的防護(hù)裝甲上。但陶瓷材料塑性差、斷裂強(qiáng)度低、易產(chǎn)生脆性斷裂，且不能二次防彈，此外，其成型尺寸較小、生產(chǎn)效率低，且因其具有極高的硬度和脆性，二次成型加工十分困難，特別是成型孔的加工尤其困難，因而制備成本高，使用局限性較大。

    目前，用于防彈的三大陶瓷材料是氧化鋁（Al 2 O 3 ）、碳化硅（SiC）和碳化硼（B 4 C）。氧化鋁因其成本低而在防彈上得到更廣泛的應(yīng)用，但其防彈等級(jí)最低、密度也最大；碳化硼防彈性能最好、密度最小，但其價(jià)格最為昂貴，20 世紀(jì) 60 年代就最先用來(lái)作為設(shè)計(jì)防彈背心的材料；碳化硅陶瓷材料在成本、防彈性能和密度指標(biāo)方面均介于二者之間。因而最有可能成為氧化鋁防彈陶瓷的升級(jí)換代產(chǎn)品。

    4、防彈高強(qiáng)玻纖

    早在二戰(zhàn)期間，美國(guó)已開(kāi)始進(jìn)行玻璃鋼裝甲的研究，并成功研制了玻纖 /聚酯裝甲材料。隨著 S-2 高強(qiáng)玻璃纖維的出現(xiàn)，高性能玻璃纖維復(fù)合材料作為較廉價(jià)的抗彈裝甲材料，成為第一代復(fù)合裝甲材料。其抗彈能力可達(dá)到鋼的 3倍以上。前蘇聯(lián)用玻璃鋼復(fù)合裝甲裝備T-72和T-80坦克，其復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)為：鋼+鋼+玻璃鋼+鋼+內(nèi)襯的5層結(jié)構(gòu)，這種復(fù)合裝甲可以吸收動(dòng)能彈的大量能量。德國(guó)的布洛姆 - 福斯公司也研制了類(lèi)似的結(jié)構(gòu)系列，并已裝在德國(guó)陸軍和丹麥陸軍的“豹”1A3 主戰(zhàn)坦克上，它的防護(hù)能力達(dá)到焊接炮塔的“豹”1A4主戰(zhàn)坦克的水平。美國(guó)陸軍材料與力學(xué)研究中心（AMMRC）用高強(qiáng)玻纖復(fù)合材料制造履帶和輪式車(chē)輛的結(jié)構(gòu)裝甲，如美國(guó)聯(lián)合防務(wù)公司的“布雷德利”復(fù)合裝甲型步兵戰(zhàn)車(chē)就采用了 S-2 型高強(qiáng)玻璃纖維和聚酯樹(shù)脂模壓工藝制備的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。玻璃鋼還被用于武裝直升飛機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和通訊聯(lián)絡(luò)直升機(jī)的復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)材料。

    高強(qiáng)玻纖最早由美國(guó)歐文斯 - 康寧（OC）公司開(kāi)發(fā)研制，其兼具優(yōu)異的抗彈性能、降噪和特征信號(hào)低等優(yōu)點(diǎn)，能有效提高裝備的生存能力和快速反應(yīng)機(jī)動(dòng)性能，其優(yōu)異的性?xún)r(jià)比更是其在裝甲防護(hù)領(lǐng)域具有舉足輕重的作用。玻璃纖維復(fù)合材料本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也非常好，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，越來(lái)越多地作為結(jié)構(gòu) / 功能一體化材料用于裝甲車(chē)體及結(jié)構(gòu)件。國(guó)內(nèi)南京玻纖院中材科技等企業(yè)已實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)玻纖的工業(yè)化生產(chǎn)，獨(dú)立自主開(kāi)發(fā)并規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)中 HS2 號(hào)和 HS4 號(hào)系列高強(qiáng)玻纖，其中 HS4 高強(qiáng)玻纖產(chǎn)品性能接近或達(dá)到美國(guó) S-2 玻纖，其制品有 SW220 和SW360 緞紋高強(qiáng)度玻璃纖維布。

    5、防彈芳綸纖維

    美國(guó)首先將芳綸復(fù)合材料制成防彈頭盔和防彈衣，接著又將芳綸纖維層壓板與陶瓷或鋼板復(fù)合，用作坦克裝甲，如美國(guó)MI主戰(zhàn)坦克采用“鋼+Kevlar+鋼”型的復(fù)合裝甲，它能防中子彈以及防破甲厚度約 700mm 的反坦克導(dǎo)彈，還能減少因被破甲彈擊中而在駕駛艙內(nèi)形成的瞬時(shí)壓力效應(yīng)。美國(guó) M113 裝甲人員輸送車(chē)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位也裝備了Kevlar 襯層，可對(duì)破甲彈、穿甲彈和殺傷彈的沖擊和侵徹提供后效裝甲防護(hù)。美國(guó)的 V22Osprey 軍用機(jī)和軍用直升飛機(jī)使用的防彈復(fù)合材料背板與陶瓷面板組成的復(fù)合裝甲是直升飛機(jī)最理想的輕質(zhì)裝甲。

    6、防彈PE纖維

    超高分子量聚乙烯纖維復(fù)合材料（荷蘭和美國(guó)的商品名分別為 Dyneema和 Spectra）是具有優(yōu)異綜合性能的高性能纖維，其特點(diǎn)是高強(qiáng)度、高模量、低伸長(zhǎng)以及比水還輕的低密度，具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐紫外線(xiàn)能力和抗切割、耐磨性，而且吸濕小，不受環(huán)境影響，加之其氫原子含量高，因而防中子和防γ 射線(xiàn)性能優(yōu)良。

    Dyneema 的防彈板主要用作車(chē)輛、坦克、飛機(jī)、直升飛機(jī)和艦船的要害部位等。

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