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添加TiB_2对石墨烯改性B_4C陶瓷基复合材料抗弹性能的影响

叶腾钶  徐豫新  武岳  任云燕  
【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TiB_2的两种石墨烯改性碳化硼(B_4C)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TiB_2以及石墨烯的强化机制。结果表明:TiB_2的加入可以提高石墨烯改性B_4C陶瓷的各项性能,相较不含TiB_2的石墨烯改性B_4C陶瓷,含质量分数14%TiB_2改性B_4C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B_4C陶瓷,TiB_2的加入与石墨烯的促进作用使B_4C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。

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