《常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料》

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團體標準

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常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料

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（征求意見稿）

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XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

寧夏材料研究學會??發(fā)布

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常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料

1范圍

本文件規(guī)定了常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料的術(shù)語和定義、技術(shù)要求，描述了對應(yīng)的試

驗方法、檢驗規(guī)則、標識、包裝、貯存、運輸。

本文件適用于常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料的生產(chǎn)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T2828.1-2012計數(shù)抽樣檢驗程序

GB/T4740-1999陶瓷材料抗壓強度試驗方法

GB/T6569-2006精細陶瓷彎曲強度試驗方法

GB/T7254-2018高純碳化硅微量元素的測定

GB/T16534-1996工程陶瓷維氏硬度試驗方法

GB/T16535-2008精細陶瓷線熱膨脹系數(shù)試驗方法頂桿法

GB/T23806-2009精細陶瓷斷裂韌性試驗方法單邊預裂紋梁(SEPB)法

GB/T25995-2010精細陶瓷密度和顯氣孔率試驗方法

GA/T950-2019防彈材料及產(chǎn)品V50試驗方法

JC/T2138-2012精細陶瓷耐酸堿腐蝕性能試驗方法

JC/T2345-2015精細陶瓷常溫耐磨性試驗方法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1常壓燒結(jié)Pressurelesssintering

在無外界壓力條件下，將具有一定形狀的坯體放在一定溫度和氣氛條件下經(jīng)過物理化學過程變成致

密、體積穩(wěn)定、具有一定性能的固結(jié)致密塊體的過程。在熱能作用下，坯體由粉末聚集體變成晶粒結(jié)合

體，多孔體變成致密體。

3.2常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料PressurelesssinteringgraphenetoughenedSiC

bulletresistantceramicsmaterial

以亞微米碳化硅粉料為基體，硼、碳為燒結(jié)助劑，石墨烯為增韌劑，采用噴霧造粒和干壓成型方法，

通過真空常壓燒結(jié)工藝制備的具有密度≥3.10g/cm3、三點彎曲強度≥450MPa、維氏硬度≥22GPa、

斷裂韌性≥4.5MPa·m1/2的SiC陶瓷材料。

4技術(shù)要求

4.1原料要求

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4.1.1純度≥99%的亞微米（D50≤0.5μm）碳化硅綠硅（或黑硅）粉體。

4.1.2石墨烯片徑≤20μm，片層厚度≤3nm，振實密度≤0.04g/cm3的粉體。

4.1.3滿足碳化硅微粉的理化指標達到表1的要求。

表1碳化硅微粉理化指標

項目指標（質(zhì)量分數(shù)，%）

Fe，Al≤0.05

Ca，Mg≤0.03

Ti≤0.02

Na≤0.01

F.C≤1.00

F.SiO2≤1.00

水分≤1.00

SiC≥97.00

4.2混料

4.2.1亞微米碳化硅綠硅（或黑硅）粉體添加硼、碳、分散劑、潤滑劑等燒結(jié)助劑和石墨烯增韌劑，

經(jīng)混料機充分混合均勻，制備混合漿料。

4.2.2滿足添加石墨烯復合的碳化硅噴霧造粒產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

4.3造粒

4.3.1混合漿料經(jīng)噴霧干燥設(shè)備造粒后，獲得D50≥50μm，具有一定顆粒級配的球形顆粒群。

4.3.2造粒過程中盡量避免、減少金屬雜質(zhì)的摻入，F(xiàn)e、Al含量均小于0.05%。

4.3.3造粒粉性能滿足表2的要求。

表2添加石墨烯復合碳化硅造粒粉性能指標

項目指標

粒徑范圍，μm10μm～200μm，D50≥50

顆粒Wadell球形度≥0.9

松裝密度，g/cm3≥0.8

流動性，s/30g≤20

4.4成型

4.4.1添加石墨烯復合的碳化硅造粒粉經(jīng)干壓成型機、冷等靜壓成型機壓制成型，獲得陶瓷防彈材料

素坯體。

4.4.2成型過程中應(yīng)避免壓力過大（應(yīng)根據(jù)防彈材料的具體尺寸而定，壓力范圍為100MPa～350MPa），

造成素坯體內(nèi)部形成微裂紋，不利于燒結(jié)。

4.5燒結(jié)

4.5.1石墨烯復合的碳化硅陶瓷素坯體經(jīng)高溫常壓燒結(jié)爐（最高使用溫度2300℃）在＞2100℃的高溫

下進行燒結(jié)。

4.5.2保溫時間60min~180min，保溫結(jié)束后自然降溫。

4.5.3燒結(jié)后產(chǎn)品性能指標達到表1的要求。

4.6性能指標

常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料應(yīng)滿足表3的要求。

表3常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料性能指標

項目指標

密度，g/cm3≥3.10

維氏硬度，GPa≥22

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表3常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料性能指標（續(xù)）

三點彎曲強度，MPa≥450

斷裂韌性，MPa·m1/2≥4.5

5試驗方法

5.1密度和顯氣孔率測定按GB/T25995-2010進行。

5.2抗彎強度測定按GB/T6569-2006進行。

5.3硬度測定按GB/T16534-1996進行。

5.4斷裂韌性測定按GB/T23806-2009進行。

5.5打靶試驗GA/T950-2019進行。

6檢驗規(guī)則

6.1組批

以相同工藝條件同一爐次生產(chǎn)的一定數(shù)量（數(shù)量隨產(chǎn)品大小和批量不同而異）的產(chǎn)品為一批，最小

批量應(yīng)不少于10件。

6.2取樣

產(chǎn)品檢驗項目抽樣檢驗。抽樣規(guī)則按GB/T2828.1-2012。

6.3檢驗

6.3.1出廠檢驗

產(chǎn)品出廠檢驗包括外觀質(zhì)量、形狀與尺寸公差、物理性能等等。每批出廠產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)檢驗合格后并簽

發(fā)合格證明后方可出廠。

6.3.2型式檢驗

型式檢驗項目為本標準規(guī)定的全部要求，正常生產(chǎn)時，每年至少檢測一次。有下列情況之一者，應(yīng)

進行型式檢驗：

——產(chǎn)品定型投產(chǎn)時；

——更換設(shè)備或停產(chǎn)3個月以上再恢復生產(chǎn)時；

——生產(chǎn)工藝有較大改變，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量時；

——出廠檢驗結(jié)果與上次型式檢驗有較大差異時；

——國家有關(guān)主管部門提出進行型式檢驗要求時。

6.4判定

檢驗項目結(jié)果全部符合6.3的要求，判為合格品。若有一項或一項以上指標不符合6.3的要求時，可

以在同批產(chǎn)品中加倍抽樣進行復檢。復檢結(jié)果合格，則判為合格品，如復檢結(jié)果中仍有一項或一項以上

指標不符合本部分的要求，則判該批次為不合格品。

7標識、包裝、裝卸、貯存和運輸

7.1標識

在產(chǎn)品背面明顯位置應(yīng)打印產(chǎn)品標記、序號等，有特殊要求的宜由供需雙方商定。

7.2包裝

常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料產(chǎn)品通常采用紙箱加木箱包裝或按供需雙方協(xié)議規(guī)定要

求執(zhí)行。包裝箱外應(yīng)有易碎品警示標志。

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7.3貯存

產(chǎn)品貯存在通風良好的場所，不得與有毒、有害、有異味、易揮發(fā)、易腐蝕的物品同處貯存。

7.4裝卸

裝卸及搬運產(chǎn)品時，應(yīng)輕裝輕放，不可拋擲。

7.5運輸

運輸時應(yīng)固定并使用對產(chǎn)品有保護作用的材料進行墊護、格擋。

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