Brevet FR2711782A1 — publié le 19950505

L'invention est relative à des plaques de blindage composites et au procédé pour les réaliser. Il existe des blindages composites constitués de pavés ou carreaux de céramique collés sur la face externe d'une plaque de blindage notamment en acier. Le rôle des pavés ou carreaux de céramique est de briser et d'abraser le projectile au moment de 1 'im- pact. La plaque de blindage sert à la fois de support aux carreaux de céramique et à absorber l'énergie cinétique des projectiles. Cette technique a pour inconvénient qu'au moment de l'impact, les pavés de céramique se brisent, des éclats sont projetés vers l'avant et ne participent pas à l'effet abrasif sur le projectile. L'efficacité des pavés de céramique est ainsi réduite. Le but de l'invention est de proposer des plaques de blindage composites céramique/métal dont la céramique garde toute son efficacité abrasive lors de l'impact d'un projectile. L'objet de l'invention est un élément de blindage constitué d'un réseau de particules d'un premier matériau très dur, notamment une céramique, noyé dans un deuxième matériau plus ductile, notamment un acier. De préférence, les particules sont des billes dont le diamètre est d'au moins 10 mm. Ces billes peuvent constituer un empilage compact ou être maintenues à une certaine distance les unes des autres par des bâtonnets de façon à constituer un réseau semblable à un réseau cristallin dans lequel les billes occupent des positions relatives semblables aux positions des atomes, par exemple de métaux, dans un réseau cristallin. De préférence, les billes sont en alumine et le deuxième matériau est un acier trempant par refroidisse ment à l'air ; cet acier peut avoir une dureté supérieure à 300 Brinell. Les particules du premier matériau peuvent être adhérentes au deuxième matériau. L'invention est également relative à un procédé pour la réalisation d'éléments de blindage objet de l'invention, selon lequel - on réalise un moule contenant les particules du premier matériau, empilées naturellement ou sous forme de réseau, - on préchauffe ledit moule, - on coule le deuxième matériau dans le moule, - on laisse le moule se refroidir naturellement à l'air, - on démoule l'élément de blindage. Pour réaliser le moule, de préférence, - on réalise un premier récipient dans lequel on introduit les particules ou le réseau de particules, - on coule un matériau organique tel que de la cire, - on démoule le bloc ainsi obtenu et on enrobe ledit bloc avec de la céramique de façon à créer une carapace. Avec ce procédé on peut réaliser des éléments de blindage constitués de billes de céramique enrobées d'un matériau plus ductile. Lors de l'impact d'un projectile, celui-ci pénètre à l'intérieur de l'élément de blindage et heurte les billes de céramique. Ce projectile est alors abrasé par les billes de céramique qui se brisent mais dont les morceaux restent confinés grâce au deuxième matériau. On obtient ainsi des éléments de blindage ayant une excellente résistance à la perforation. L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limitative. L'élément de blindage objet de l'invention est une plaque, un bloc ou une pièce de forme constitué d'une matrice en acier dans laquelle sont noyées des billes d'alumine de diamètre supérieur à 10 mm ; 20 mm par exemple. L'acier est du type 30NCD6 (selon la norme AFNOR) et contient environ, en poids 0,3 % de carbone 0,3 % de silicium 0,5 % de manganèse 1,5 % de nickel 1,5 % de chrome 0,3 % de molybdène, le reste étant du fer et des impuretés. Cet acier est trempant par refroidissement naturel à l'air et présente une structure martensitique de dureté supérieure à 300 Brinell. Dans un premier mode de réalisation les billes sont jointives et constituent un empilage compact l'acier remplit les interstices entre les billes. Dans un deuxième mode de réalisation, les billes sont reliées deux à deux par des bâtonnets de céramique et constituent un réseau semblable à un réseau cristallin qui peut être à maille cubique ou hexagonale ; ce réseau est alors noyé dans l'acier. La densité de billes de céramique est ajustée en choisissant la longueur des bâtonnets de céramique. Dans les deux modes de réalisation, la matrice en acier peut être intimement liée à la surface des billes d'alumine ou au contraire être en simple contact. Les propriétés de cette liaison matrice/billes de céramique dépendent des conditions de réalisation comme cela est expliqué plus loin. Le lecteur comprendra aisément que la matrice peut être réalisée en tout autre matériau métallique susceptible d'être utilisé pour un blindage et les billes peuvent être en tout type de céramique ayant une très grande dureté. Pour réaliser de tels éléments de blindage on peut utiliser la technique de la fonderie en moules à cire perdue. On procède comme suit - on réalise un premier moule métallique ayant la forme de la pièce que l'on veut réaliser - on introduit les billes de céramique dans le moule pour des billes jointives on remplit le moule de billes; pour un réseau de billes, on réalise au préalable ledit réseau et on le place dans le moule. Pour réaliser le réseau on peut par exemple utiliser des billes percées de trous répartis à leur surface et dans lesquels sont insérés les bâtonnets. Dans ce moule, on coule un matériau organique tel que de la cire et on le laisse se solidifier. Lorsque la cire est solidifiée on démoule le bloc ainsi obtenu et on l'enrobe de céramique liquide qu'on laisse se solidifier. On constitue ainsi une carapace dans laquelle on a ménagé des trous. Cet ensemble est alors chauffé à une température inférieure à 1200"C, ce qui fait fondre la cire qui s'écoule par les trous. On obtient ainsi des moules de céramique contenant un réseau de billes de céramique. Dans le moule, alors qu'il est encore à la température de chauffage, on coule l'acier liquide puis on laisse le tout se solidifier par refroidissement à l'air. On démoule alors l'élément de blindage. Le chauffage du moule et des billes qu'il contient a l'avantage de limiter les chocs thermiques sur les billes lorsqu'elles viennent au contact de l'acier liquide ; le chauffage évite également que l'acier liquide se refroidisse trop rapidement et qu'il se fige avant d'avoir pénétré dans les interstices. Enfin, en ajustant la température de chauffage on peut faire en sorte que les billes de céramique adhèrent ou n'adhèrent pas à l'acier qui constitue la matrice. En particulier lorsque la température de chauffage est comprise entre 00C et 800"C, l'acier n'adhère pas à la céramique; lorsque la température de chauffage est supérieure à 800 C, l'acier adhère à la céramique. I1 est clair que les moules peuvent être réalisés par d'autres techniques que la cire perdue pourvu qu'on puisse les préchauffer. De même on choisit la température de préchauffage en fonction du type de liaison entre les billes de céramique et la matrice que l'on souhaite. Si on souhaite que la matrice soit adhérente on préchauffera au dessus de 800 C. Si on souhaite que la matrice ne soit pas adhérente, on préchauffera à une température inférieure à 800"C. REVENDICATIONS 1.- Elément de blindage caractérisé en ce qu'il est constitué d'un réseau de particules d'un premier matériau très dur, notamment une céramique, noyé dans un deuxième matériau plus ductile notamment un acier. 2.- Elément de blindage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les particules sont des billes dont le diamètre est d'au moins 10 mm. 3.- Elément de blindage selon la revendication 2 caractérisé en ce que les billes constituent un empilage compact. 4.- Elément de blindage selon la revendication 2 caractérisé en ce que les billes sont maintenues à une certaine distance les unes des autres par des bâtonnets de façon à constituer un réseau semblable à un réseau cristallin. 5.- Elément de blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les billes sont en alumine. 6.- Elément de blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le deuxième matériau est un acier trempant par refroidissement à l'air. 7.- Elément de blindage selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'acier a une dureté supérieure ou égale à 300 Brinell. 8.- Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les particules du premier matériau sont adhérentes au deuxième matériau. 9.- Procédé pour la réalisation d'éléments de blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que - on réalise un moule contenant les particules du premier matériau, empilées naturellement ou sous forme de réseau, - on préchauffe ledit moule à une température supérieure à 800"C si on souhaite que les particules du premier matériau soient adhérentes au deuxième matériau ou à une température inférieure à 800"C si on souhaite que les particules du premier matériau ne soient pas adhérentes au deuxième matériau. - on coule le deuxième matériau dans le moule, - on laisse le moule se refroidir naturellement à l'air, - on démoule l'élément. 10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que pour réaliser le moule - on réalise un premier récipient dans lequel on introduit les particules ou le réseau de particules, - on coule un matériau organique tel que de la cire, - on démoule le bloc ainsi obtenu, - on enrobe ledit bloc avec de la céramique de façon à créer une carapace.