Page 121 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 姚 羿，等： 梯度陶瓷球复合装甲的抗弹性能 第 7 期

实验靶体由面板与背板组成（图 2(a)），其 表 1 弹体材料的力学性能 [21]
中面板为含陶瓷球的铝合金复合结构，厚度为 Table 1 Mechanical properties of projectile material [21]
55 mm；背板为均质 603 装甲钢，厚度为 25 mm。 材料 弹性模量/GPa 密度/(kg·m ) 泊松比 屈服强度/MPa
−3
受 螺 母 结 构 影 响 ， 靶 板 与 后 效 板 之 间 形 成 约 T12A钢 197.57 7 830 0.295 3 544
10 mm 的间隙。本文研究对象为陶瓷球铝合金
复合靶板，为精确控制陶瓷球的空间排布形式，面板采用铣床加工预置孔隙并填充陶瓷球的装配式制备
方法，首先利用自动化铣床在 7 075 铝合金基板制备半球形空腔阵列（空腔直径为标准球径+0.5 mm，以
补偿 SiC 陶瓷球的尺寸误差），基板四周预先加工螺纹孔，供后续装配使用。随后，将 SiC 陶瓷球按预定
排布方案置入空腔中，盖上第 2 层预制铝合金盖板，形成封闭结构，最终通过螺栓连接实现整体紧固。
所用 SiC 陶瓷球的直径分别为 6、8 和 10 mm，单颗陶瓷球的尺寸误差为±0.5 mm，材料参数见表 2。最终
设计的梯度陶瓷球复合靶板由 6 层陶瓷球构成，自下而上各层陶瓷球的直径依次为 10、10、8、8、6 和
6 mm，同层陶瓷球为等径布置，并夹于 7 层铝板之间形成整体复合结构，如图 2(b) 所示。

6 mm SiC
R32.7 ceramic balls
Ceramic ball
Rear
10 .8 8.0 composite target target ceramic balls
8 mm SiC
9.0 18.0 10 mm SiC
52.0 ceramic balls
55.0 10.0 25.0
(a) Bullet penetrating target (b) Ceramic ball arrangement

图 2 弹体侵彻复合靶板及陶瓷球排布示意图（单位为 mm）
Fig. 2 Schematic diagrams of projectile penetration composite target and ceramic ball arrangement (unti in mm)

表 2 SiC 陶瓷的材料参数
Table 2 Material parameters of SiC ceramics
不同用途对应的参数值
参数
防弹 结构材料
−3
密度/(g·cm ) ≥3.14 ≥3.10
HV5硬度 ≥2 400 ≥2 200
显气孔率/% ＜0.2 ＜0.2
抗弯强度/MPa ≥380 ≥400
碳化硅原料纯度/% ≥99 ≥99
最高使用温度/℃ 1 600 1 600

1.2 弹道实验结果

在相同实验条件下对复合靶板进行枪击测试，前发弹体和后发弹体分别采用半装药（弹速 512 m/s）
和全装药（弹速 854 m/s）进行射击。测试后对靶板进行回收并统计损伤情况。两弹的着弹间距约为
80 mm，如图 3 所示，复合靶板在受子弹冲击后，除穿孔区域外，结构完整性保持良好。其中，半装药弹弹
体滞留在靶板内，导致靶板背面产生轻微凸起，测得侵彻深度约为 46 mm。然而，该复合靶板未能有效
抵御全装药弹冲击，靶板背面发生明显穿孔，弹头发生钝化并嵌入后效板，形成深度约 2 mm 的侵彻坑，
如图 4 所示。
为评估复合靶板的防护性能，引入防护系数 N 作为评价指标：
1
L s − L c
N 1 = ρ s (1)
ρ c δ c

073301-4