文档介绍：玄武岩纤维增强复合材料抗弹性能试验研究
李伟,朱锡,王晓强,梅志远
(海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉 430033)
摘要:为了研究玄武岩纤维增强复合材料的抗弹性能,利用不同树脂基体制作了玄武岩纤维增强复合材料靶板试
件,进行了弹道测试。研究了玄武岩纤维增强复合材料的抗侵彻性能和典型破坏模式,并分析了不同树脂基体和
不同铺层方式对靶板防弹效果的影响。研究表明,玄武岩纤维增强复合材料在受弹体侵彻时,主要呈现局部破坏,
破坏形式是迎弹面的纤维剪切失效、背弹面的拉伸断裂失效。另外,根据轻型防护的要求,提出设计新型防护结
构的思路。研究结果可以为轻型复合装甲设计提供参考。
关键词:复合材料,试验研究,玄武岩纤维,弹道性能
中图分类号: 文章标识码:A

使用了不饱和聚酯树脂(7541)和乙烯基酯树脂
0 引言(3201)两种基体,分别表示为 CBF/JZ 和 CBF/YX,
具体参数见表 1。7541 为邻苯型改性不饱和聚酯树
连续玄武岩纤维(Continous Basalt Fibre,以下
脂,其制品有较好的抗冲击强度和拉延伸率,化学
简称CBF)就是以天然玄武岩矿石作为原料,将其破
性能突出,耐海水性、电性能及透波性能较好;3201
碎后加入熔窑中,在l450-l500℃熔融后,通过铂铑
乙烯基酯树脂是以环氧树脂为基础,通过与丙烯酸
合金拉丝漏板制成的连续纤维[1]。玄武岩纤维采用
等原料的化学反应制取的高聚物,并溶解在苯乙烯
单组分矿物原料熔体制备而成,能够在 600℃或者
中的树脂溶液,具有环氧、不饱和、聚氨酯三类树
更高温度应用,其制品在空气与水介质中不会释放
脂的综合性能。玄武岩纤维单向布由上海俄金武提
出有毒物质,不燃[2]。以CBF为增强体可制成各种
供,厂家提供的材料参数如表 2 所示。
性能优异的复合材料,可广泛应用于消防、环保、
表 1 试件制作
航空航天、军工、车船制造、工程塑料、建筑等军
试件代号 CBF/JZ CBF/YX
工和民用领域,故CBF被誉为 2l世纪的新材料[3]。
单向布材料玄武岩纤维玄武岩纤维
目前,在国外已经开始应用,并取得了一系列新的
[1] 基体材料 7541 树脂 3201 树脂
应用研究成果;我国对CBF的研究起步较晚,发
基体密度Kg/m3 1150 1300
展迟缓,但近几年开始有所转变。
树脂质量分数 37% 37%
本文以装甲防护为研究背景,利用CBF良好的
铺层厚度
力学性能、导热率低、耐腐蚀、耐海水性、加工性 mm 11
面密度 2
良好、且价格便宜[4,5]等优点,探索其在舰船装甲防 Kg/m
护方面的应用具有重要的研究意义。可以用来和其表 2 玄武岩纤维单向布参数(GB/T2568-1995)
它纤维材料组合使用,设计耐高温、防弹能力强的纤维直面密度抗拉强弹性模伸长率
2
复合材料装甲。径μm g/m 度 Mpa 量 GPa %
7 365 2130
1 试验介绍
试验方法及结果
靶板制作
试验方法