本发明专利技术涉及一种面向轻装甲和基座应用的合金混凝土及制备方法。该合金混凝土的组成为：卵石骨料占20wt％～28wt％，铝基合金占72wt％～80wt％；其中的铝基合金为添加不超过1wt％的稀土钇和锌，并含有6.5wt％～9.5wt％镁的超高镁铝合金。镁与以SiO2为主要成分的卵石或其碎块表面在高温下的原位反应，保证了金属材料与天然无机非金属材料界面润湿。采用熔盐覆盖-结壳法浇铸该合金混凝土，获得具有降低射入体穿透效果与减振降噪效果的轻装甲和机器基座的基础材料。该材料密度不超过2.7g/cm3，在10米距离用中国产五四手枪射击也很难一枪击穿该1厘米厚的合金混凝土。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种合金混凝土及其制备方法，特别是涉及移植混凝土构造原理用于设计铝基合金-天然卵石复合材料及其合成方法。
技术介绍
以天然的鹅卵石、碎石、小石子或砂子为骨料，用人工烧制硅酸盐类水泥粉加水后，再混合骨料使其凝固所得到的固化物，这种坚硬的固化物被狭义的定义为混凝土，其对应的英文为concrete。被称为人类最伟大专利技术之一的混凝土，其专利技术时间、国别、地点和人物颇有争议。 能被普遍接受的两种学术观点认为在广义的混凝土概念范围内，混凝土是古代罗马人专利技术的。这一观点有非常多的考古证据支持，甚至获得语言学方面的支持，诸如英文水泥一词的cement，其是由罗马的水泥单词caementa派生而来。在狭义的混凝土概念范围内，混凝土的专利技术时间落在1824年之后，即英国人约瑟夫专利技术波特兰水泥(现代娃酸盐水泥)之后，现今使用的波特兰水泥(modern Portland cement)毕竟是现代意义上混凝土的关键原料，本专利技术合金混凝土中的混凝土概念基于此狭义概念(卢汝生，吴秋飞，混凝土 -人类的伟大专利技术，中山大学学报论丛，2001年，21卷，I 期，P296-299)。用液态的铝合金液体代替现代硅酸盐水泥浆料，将一定量小卵石子或鹅卵石碎块凝固其中，获得的铝合金-天然卵石复合材料，为本专利技术中定义的合金混凝土的确切概念 (alloy-concrete)。现有技术中不存在本专利技术确立的合金混凝土(alloy-concrete)概念。显然，建立在狭义混凝土定义之上的本专利技术的合金混凝土概念，其中两个基本构成要件仍然为天然物，诸如建筑业混凝土中鹅卵石、碎石、小石子或砂子等这些天然物或本专利技术中小卵石子或鹅卵石碎块；人工合成物，诸如建筑业混凝土中硅酸盐水泥以及本专利技术中的人工制造招合金，_■者共存。在战争年代，人们经常用钢筋混凝土构筑防护碉堡和暗堡等。钢筋混凝土的这种用途相当于为战士们构筑了 “不可移动的装甲”。而在和平年代，不管是建设兆瓦级的火力发电厂，还是安装千吨级以上的水压机，百吨以上的钢筋混凝土基座使用屡见不鲜。显然， 厚重的钢筋混凝土砌块，对于防止射入体的射入或根据动量守恒原理来减少机器的振动强度都是有效的。在和平年代，一台用于反恐的运兵车上，外壳需要装甲，内部通讯等设备或机器也同样需要一次隔振或二次隔振的基座，然而，人们在此类反恐车上，几乎见不到使用钢筋混凝土的痕迹。究其原因，尽管是多方面的，但至少含有由于碉堡的“不动性”和反恐的运兵车的“移动性”，该“不动性”和“移动性”产生对材料和构件截然相反的性能苛求的差异性，使得工程化会面临克服技术上的困难。诸如轻量化要求，构件焊接或连接问题以及钢筋混凝土因经常振动产生的裂纹等等问题。尤其是反恐的运兵车颠簸振动的环境，因长期振动，现有水泥很难满足此种车的实际工况。将钢筋混凝土中的水泥用金属或合金替代，由于金属韧性远远高于水泥，反恐的运兵车上水泥构件，因长期振动使得水泥材料裂纹或因水泥难焊接等工程化问题，随着这种要素替代，这些问题将迎刃而解。1996年，美国专利商标局公开了美国海军军代表处(The United States of America as represented by the Secretary of the Navy)申请的题目为“压力铸造法获得氧化招瓷砖增强招合金装甲及其制备工艺”(Pressure cast alumina tile reinforced aluminum alloy armor and process for producing the same)的USP 5，509，459号专利技术专利。该专利揭示将氧化铝瓷砖用钢筋类金属穿起来，放到铸造型腔中，在压力铸造的压力下，将铝合金液体压入型腔，获得增强的装甲。审视该专利技术设计思路，显见其用铝合金液体、铝瓷砖和特种金属丝分别代替了钢筋混凝土中的水泥、卵石和钢筋。这种要素替代的专利技术，至少解决了钢筋混凝土中的水泥无金属韧性的问题，这是该专利技术的优点之一。然而，该专利技术不足至少表现在金属材料学界一直渴望，用合金替代水泥来制造合金混凝土的愿望没有实现。因为从该专利技术中显见，该专利技术由氧化铝瓷砖代替钢筋混凝土中卵石、砂子或碎石的骨料；而钢筋混凝土中卵石或砂子的主体化学成分为二氧化硅，而并非该专利技术中氧化铝。 差别更大的是，钢筋混凝土中卵石或砂子为天然物，而该专利技术中瓷砖为人工合成物。类似，已有技术中，一些以碳化硅代替钢筋混凝土中砂子或卵石，来制造碳化硅 (SiC)-招合金复合材料类装甲等。这种SiC等人工合成物与砂子或卵石天然无机物,在是否为天然物方面的主要差异存在，仍然没有满足金属材料学界一直渴望，用合金替代水泥来制造真正意义上的合金混凝土的愿望。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对降低射入体穿透效果轻装甲基材和获得高界面阻尼减振降噪机器基座基材两类需求，提供一种合金混凝土及其制备方法。一种用于轻装甲和基座的合金混凝土及制备方法设计原理移植混凝土设计原理到本专利技术合金混凝土的设计，在此过程中，“液态合金替换水泥”的差异性，既是过去金属材料同行制造合金混凝土过程中，首先遇到的技术壁垒；也是很多同行绕过这一技术壁垒，改用人工合成的碳化硅等容易实现合成的技术路线的主要原因；同样也是本专利技术首先遇到的技术壁垒，不攻克该回避不了的技术壁垒，本专利技术的合金混凝土也同样难以实现，据此，本专利技术将“液态合金替换水泥”的差异性确定为主攻点和设计的出发点。(I)、合金混凝土中骨料“液态合金替换水泥”的差异性-卵石抗炸裂设计原理自然界中的卵石主要成分为二氧化硅，含有一定锰、镁、铜等杂质使其染色。卵石在骤冷骤热环境中，由于自身构造和杂质成分不同，体膨胀系数不同等容易引发炸裂。不仅如此，卵石内部含有裂纹缺陷，甚至很小的微裂，也容易引发卵石的炸裂。更进一步说即使在同样骤冷骤热环境中，不同粒径的卵石或卵石纹路不同等因素，炸裂比率也存在很大不同。将卵石加入到670°C 780°C的高温铝合金液体中，以及此后含有卵石的合金液体冷却到室温的凝固过程中，如何防止卵石炸裂，本专利技术采用两种设计①预先骤冷设计将欲使用的卵石先放到电阻炉中，升温到670 V 780°C，然后保温半小时，再将其移出炉外放到空气中自然冷却到室温。这一高温恒温和骤冷并用处理后，不管是内部含有裂纹缺陷的卵石，还是体膨胀系数不能满足降温需要的卵石，基本发生了炸裂，筛除这些已经炸裂的卵石，剩余没有炸裂的卵石，留下来备用即可。这种设计，利用卵石炸裂内因引起的炸裂要素，外界迫使该炸裂的卵石发生炸裂。 这种设计本质上是采用了“自然选择中适者生存”的原理。图I给出这种“适者生存”选择后的积极效果。图I显示，当将所选小卵石放到电阻炉中，升温到750°C，然后保温半小时，再将其移出炉外放到空气中自然冷却到室温，用这种方法筛选，炸裂比例为100颗卵石有约5颗发生了炸裂。②防骤热设计将欲使用的卵石先放到电阻炉中的铝合金融槽外，使其参与铝合金熔化，卵石和铝合金液体接近同温。卵石再加入到合金液体中，通过减少二者温差，有效防止卵石因为骤热和体膨胀跟不上导致的炸裂。反之，将在室温温度下放置的卵石直接加到670°C 780°C的铝合金液体中的做法是非常不可取的。(2)、合金混凝土中骨料-卵石，“滑弹”-“嵌弹” 二者均衡考虑的设本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴耀明，王立民，邓志安，王立东，程勇，林静，吴至林，尚宏宇，董龙祥，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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