装甲防护材料的优化方案

1.装甲钢

装甲钢是满足某些特殊技术要求的合金结构钢，是制造坦克装甲车辆车体、炮塔和附加装甲的主要结构材料，构成车辆壳体、承受各种负荷和防护功能，因此，要求具有良好的强度（硬度）、韧性和抗弹性能（抗击穿、崩落、裂纹）、良好的工艺性能（轧制、铸造、热处理、切割、切削加工、焊接等）以及高的效费比。

装甲钢按照截面成分和性能分为均质装甲钢、高硬度装甲钢和双硬度装甲钢等。

同一截面上的化学成分、金相组织和性能基本相同的为均质装甲钢，否则为非均质装甲钢。现今国内生产、使用的装甲钢都是均质装甲钢。

布氏硬度值超过430的均质装甲钢称为高硬度装甲钢，制造方法与均质装甲钢类似，但回火温度稍低。瑞士莫瓦格公司的皮兰哈轮式装甲车族就采用了高硬度钢装甲，可以防御7.62 mm步枪弹。

采用不同的处理方法可以使同一块装甲的不同层面具备不同的性能。目前通常采用表面淬火法，使韧性较好的装甲衬层可以抑制装甲的裂纹扩展，硬度较高的防护层可以使侵彻弹丸碎裂分解。这就是双硬度装甲钢。

复合装甲也使用高硬度的厚板。抗炮弹用中硬度装甲钢板均为中、厚装甲钢板；铸造装甲钢均为中、低硬度的厚装甲钢，装甲钢均为低、中碳低合金钢，其碳含量大都在0.25%～0.32%。

轧制装甲钢广泛用于坦克装甲车辆的车体装甲、附加装甲、复合装甲和靶板等。铸造装甲钢主要用于车辆的炮塔、炮框，目前铸造装甲钢的使用在逐渐减少。

2.装甲铝合金

装甲铝合金应用始于20世纪中叶，使用范围涵盖装甲输送车、步兵战车、轻型坦克和中型坦克。与装甲钢相比，在同等防护水平下，装甲铝合金可减重20%左右。

20世纪60年代，美国研制了可热处理强化的7039（Al-Zn-Mg）合金，是美国目前应用的主要装甲材料，用于M551“谢里登”轻型坦克、I-VTP12水陆两用突击车和“布雷德利”步兵战车上。与轧制均质装甲钢相比，7039铝合金防御穿甲弹的性能更出色，尤其是在7.62 mm和14.5 mm穿甲弹垂直射入时，装甲铝合金在防御14.5 mm穿甲弹方面的优势要比防御7.62 mm穿甲弹时更明显。

尽管铝合金在装甲战车上得到广泛应用，但它突出的缺点是在受到攻击而产生抗拉应力时，易发生应力腐蚀断裂；铝合金的抗裂强度比钢低，容易碎裂，而且熔点也比钢低，温度升高时很容易变软，变成碎粒后很有可能会燃烧。

铝合金的这些缺点正在被逐步解决。美国最新研制的2139T8和2195T8P4，具有更加优异的力学和抗弹性能。(www.xing528.com)

近二十几年来，出现的一种新型工程材料——泡沫铝，由于其特殊的疏松孔洞结构，质轻而具有许多独特的性能，如良好的吸声、隔声、电磁屏蔽、阻尼、减振等性能，比较适合在轻质复合装甲系统中用于激波屏蔽、吸收撞击能量、减缓或防止背板层裂等方面。

3.钛合金装甲材料

钛合金是性能优异的装甲防护材料，强度相当于装甲钢，韧度好于铝合金，钛及其合金的密度为4.5 g/cm3左右，仅为装甲钢的58%，与同等厚度的均质钢装甲相比，其防护性能高30%～40%。

钛合金TC6抗弹性能高于轧制均质装甲钢和传统铝合金，而且无明显的塑性和脆性转变温度，即在低温下同样具有高的韧性。此外，它还具有优良的高温力学性能。总之，其在室温、低温和高温下都具有优良的综合力学性能。

4.陶瓷

陶瓷是由细小的粉末和少量其他元素在一定的温度与压力条件下烧结而成的多晶材料。陶瓷材料硬度和抗压强度高，能防护高速穿甲弹的侵蚀。陶瓷是易碎材料，其断裂韧度值较低，不能承受任何疲劳或结构负荷（不像钢、铝合金、钛合金和合成材料）。所以只能与合成材料衬里组合使用，以达到令人满意的防护级别。

陶瓷材料耐热性好，有利于抵御高温射流的侵蚀。

陶瓷装甲材料主要有碳化硼、硼化钛、氧化铝、碳化硅、氮化硅等。

5.防弹纤维及其树脂基复合材料

为防止弹丸、弹片和射流等侵彻而设计制造的一类复合材料统称为防弹复合材料，由于其密度低、防护性能高、制备工艺简单，因此是新型防弹装甲的首选材料。

防弹复合材料用于装甲防护一般有两种形式：单纯的纤维织物装甲和复合材料层合板装甲。单纯的纤维织物装甲是不加树脂而通过缝纫方法将多层平面织物组合，或由三维、多维编织而成，亦称软装甲，主要用于人体防护；复合材料层合板装甲是由树脂与纤维或织物复合而成，可以分为联众类型：一是直接用来防护，二是作为背板与陶瓷面板或金属面板复合构成复合装甲。

纤维增强树脂基复合材料是目前发展较快的装甲材料。增强纤维有早期的尼龙纤维、碳纤维、玻璃纤维，到现今性能较好的芳纶纤维和超高分子质量聚乙烯纤维。