《常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料》編制說明

《常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料》

編制說明

1工作簡況

1.1任務(wù)來源

根據(jù)寧夏材料研究學(xué)會寧材學(xué)字[2023]25號關(guān)于《液相燒結(jié)碳化硅陶瓷》等7項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)的通

知，由北方民族大學(xué)、寧夏大學(xué)、寧夏北伏科技有限公司、寧夏機(jī)械研究院有限責(zé)任公司、寧夏墨工科

技有限公司負(fù)責(zé)起草《常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，按照項(xiàng)目計(jì)劃安排，本標(biāo)

準(zhǔn)應(yīng)在2023年完成。

1.2主要參加單位和工作成員及其所做的工作

1.2.1本文件起草單位：北方民族大學(xué)。

1.2.2主要參編單位簡介：

北方民族大學(xué)直屬國家民族事務(wù)委員會，是一所綜合性普通高等院校。學(xué)校坐落在“塞上江南”—

—寧夏回族自治區(qū)首府銀川市，是我國唯一一所建立在民族八省區(qū)的中央部委高校。學(xué)校為國務(wù)院學(xué)位

辦批準(zhǔn)的學(xué)士、碩士、博士學(xué)位授予權(quán)單位。學(xué)校堅(jiān)持“科研追求原創(chuàng)，科研促進(jìn)教學(xué)，科研服務(wù)地方，

科研提升學(xué)校”理念，面向國家重大需求和地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展開展科學(xué)研究，把論文寫在大地上、把成

果用在實(shí)踐中。在工業(yè)廢棄物循環(huán)再利用等方面形成了一定的特色和優(yōu)勢。有1個(gè)國家地方聯(lián)合工程研

究中心、1個(gè)示范型國家國際科技合作基地；8個(gè)省部級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、4個(gè)省部級人文社科研究基地；1

個(gè)省級技術(shù)創(chuàng)新中心、1個(gè)省級工程技術(shù)中心、1個(gè)省級工業(yè)設(shè)計(jì)中心；2個(gè)國家級“全國化工及機(jī)械

基礎(chǔ)科普基地”“電子科學(xué)與物理示范中心科普基地”。北方民族大學(xué)作為標(biāo)準(zhǔn)主編單位，能夠在標(biāo)準(zhǔn)

的編制過程中，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的總體實(shí)施和策劃，積極主動收集國內(nèi)外相關(guān)資料、進(jìn)行整理匯總，帶領(lǐng)

編制組成員單位認(rèn)真修改標(biāo)準(zhǔn)文本，積極開展現(xiàn)場取樣及試驗(yàn)驗(yàn)證工作，并征求標(biāo)準(zhǔn)文本的修改意見，

最終完成標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。

1.2.3主要工作成員所負(fù)責(zé)的工作情況

本文件主要起草人：陸有軍，李海波，李茂輝，王斌，王晨皎，孫文周，馬波，沈宏芳，張笑，侯

俊峰，徐照蕓，李東，吳瀾爾，陳宇紅，段春雷，安曉君。

主要工作成員及其所負(fù)責(zé)的工作見表1。

表1工作成員及所做工作

起草人所做工作

陸有軍，李海波，李茂輝，

負(fù)責(zé)方案制定、組織協(xié)調(diào)、主持標(biāo)準(zhǔn)條款編寫、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的審核、把關(guān)等；

王斌

王晨皎，孫文周，馬波，

協(xié)助方案制定、組織協(xié)調(diào)、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的審核、把關(guān)等；

沈宏芳

張笑，侯俊峰，徐照蕓，

參與調(diào)研、技術(shù)參數(shù)確定，協(xié)助標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的制定和審核等；

李東

吳瀾爾，陳宇紅，段春雷，

指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)編寫，并對標(biāo)準(zhǔn)材料提出修改意見。

安曉君

1.3主要工作過程

北方民族大學(xué)在接到標(biāo)準(zhǔn)制訂任務(wù)后，成立了《常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料》標(biāo)準(zhǔn)編

制組，召開了標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目編制啟動會議，對標(biāo)準(zhǔn)編寫工作進(jìn)行了部署和分工，主要工作過程經(jīng)歷了以下幾

個(gè)階段。

1.3.1起草階段

（1）2023年4月，成立了《常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料》編制組，確定了各成員的

工作分工與具體工作安排。

（2）2022年5-8月，編制組收集匯總了用于常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料的相關(guān)資料，

并召開了標(biāo)準(zhǔn)起草工作會議。會議討論了相關(guān)的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)方法及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、

貯存及隨行文件等內(nèi)容，形成了《常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料》討論稿。

1.3.2征求意見階段

2023年10月，就《常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)文本和編制說明，

征求了西安航空學(xué)院、寧夏大學(xué)、寧夏北瓷新材料科技有限公司、北方民族大學(xué)等單位專家們的意見，

共征集到27條意見，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)編制組溝通交流，對意見消化吸收，并根據(jù)專家的建議進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)文

本，于2023年11月形成了《常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料》送審稿。

2標(biāo)準(zhǔn)化文件編制原則

2.1符合性：本文件嚴(yán)格按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》

的規(guī)定起草。

2.2合理性：反映當(dāng)前國內(nèi)各生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平，宜于應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)上合理，兼顧現(xiàn)有資源的合理配置。

并以實(shí)際相結(jié)合為原則，提高標(biāo)準(zhǔn)的可操作性，充分考慮國家法律、安全、衛(wèi)生、環(huán)保法規(guī)的要求。

2.3先進(jìn)性：本文件涉及的內(nèi)容，技術(shù)水平不低于當(dāng)前國內(nèi)先進(jìn)水平。

3標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容及確定依據(jù)

本文件是首次制定，是在充分調(diào)研了生產(chǎn)的實(shí)際水平后完成的。

3.1標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

3.1.1范圍

本文件規(guī)定了用于常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則和方

法、交貨與驗(yàn)收、包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸與儲存等內(nèi)容。

3.1.2技術(shù)來源

碳化硅（SiC）陶瓷是一種結(jié)構(gòu)陶瓷，具有高硬度、高強(qiáng)度、抗氧化性能強(qiáng)、抗輻照性能好、中子

吸收截面小、耐磨性好、熱穩(wěn)定性佳、熱膨脹系數(shù)小和耐化學(xué)腐蝕性好等優(yōu)異的性能，是一種理想的高

溫結(jié)構(gòu)材料和高速切削工具材料。寧夏是碳化硅材料的重要基地，規(guī)模約占全國市場的三分之一，寧夏

碳化硅存在產(chǎn)量大但產(chǎn)值低、份額高但分量輕等結(jié)構(gòu)性問題，近幾年寧夏大力實(shí)施新材料產(chǎn)業(yè)的扶持政

策，碳化硅在換熱管、工業(yè)窯爐等方面取得了較好的發(fā)展。

石墨烯是由排列在六邊形狀的晶格中單原子層厚的碳原子組成，具有大的比表面積、剪切強(qiáng)度、柔

性、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和楊氏模量，因此作為增強(qiáng)相，石墨烯比其他碳材料表現(xiàn)出更優(yōu)良的性能。將碳化

硅和石墨烯材料有效復(fù)合，能夠有望提升SiC材料的斷裂性能、韌性性能等力學(xué)性能和賦予其導(dǎo)熱、導(dǎo)

電等功能，拓寬SiC材料在極端服役環(huán)境條件下的應(yīng)用場景。

將石墨烯與碳化硅結(jié)合，采用常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料，標(biāo)準(zhǔn)起草單位開展了大量

的實(shí)驗(yàn)和工業(yè)化實(shí)驗(yàn)，取得了良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。針對石墨烯增韌碳化硅陶瓷材料，國內(nèi)還未見相關(guān)國家

標(biāo)準(zhǔn)、地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，因此建立常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，對于確保產(chǎn)品的質(zhì)量、

安全性和性能具有關(guān)鍵性的必要性和意義，該標(biāo)準(zhǔn)的建立不僅有益于制造企業(yè)和專業(yè)領(lǐng)域，還有益于社

會、國際合作和材料科學(xué)的不斷前進(jìn)。

3.2制定依據(jù)

3.2.1碳化硅微粉理化指標(biāo)

結(jié)合用戶要求，北方民族大學(xué)對碳化硅微粉理化指標(biāo)進(jìn)行分級區(qū)分。根據(jù)行業(yè)發(fā)展水平，最終確定

了表2中的具體要求。

表2碳化硅微粉理化指標(biāo)

項(xiàng)目指標(biāo)

Fe，Al，%≤0.05

Ca，Mg，%≤0.03

Ti，%≤0.02

Na，%≤0.01

F.C，%≤1

F.SiO2，%≤1

水分，%≤1

SiC含量，%≥97

3.2.2石墨烯復(fù)合碳化硅造粒粉性能指標(biāo)

結(jié)合用戶要求，北方民族大學(xué)對石墨烯復(fù)合碳化硅造粒粉進(jìn)行限定。根據(jù)行業(yè)發(fā)展水平，最終確定

了表3中的性指數(shù)具體要求。

表3碳化硅微粉活性指數(shù)要求

項(xiàng)目指標(biāo)

粒徑范圍，μm10μm～200μm，D50≥50μm

顆粒Wadell球形度≥0.9

松裝密度，g/cm3≥0.8

流動性，s/30g≤20

3.2.3碳化硅陶瓷防彈材料性能指標(biāo)

結(jié)合用戶要求，北方民族大學(xué)對碳化硅陶瓷防彈材料性能指標(biāo)進(jìn)行限定。根據(jù)行業(yè)發(fā)展水平，最終

確定了表4中的性指數(shù)具體要求。

表4碳化硅陶瓷防彈材料性能指標(biāo)

項(xiàng)目指標(biāo)

密度，g/cm3≥3.10

維氏硬度，GPa≥22

三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度，MPa≥450

斷裂韌性，MPa·m1/2≥4.5

3.2.4其他內(nèi)容

為了便于標(biāo)準(zhǔn)的可操作性，本文件規(guī)定了產(chǎn)品的檢驗(yàn)規(guī)則，包括檢驗(yàn)項(xiàng)目、取樣規(guī)定以及檢驗(yàn)結(jié)果

的判定。

本文件規(guī)定了產(chǎn)品的包裝、運(yùn)輸和貯存等內(nèi)容。

4標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

本文件不涉及專利問題。

5預(yù)期達(dá)到的社會效益等情況

本文件充分考慮了我國碳化硅陶瓷防彈材料現(xiàn)有制備企業(yè)的技術(shù)水平。根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行了大量相

關(guān)實(shí)驗(yàn)，最終形成了本文件，本文件代表了我國在常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料的最高水平。

本文件頒布執(zhí)行后，客觀反映了目前用于常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料生產(chǎn)現(xiàn)狀，有利于產(chǎn)

品質(zhì)量提升，并填補(bǔ)了我國常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的空白，有利于市場公平

交易環(huán)境的形成，具有較大的社會效益。

6采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況

6.1采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度

經(jīng)查，國外無相同類型的國際標(biāo)準(zhǔn)。

6.2國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對比分析

經(jīng)查，國外無相同類型的國際標(biāo)準(zhǔn)。

6.3與測試的國外樣品、樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對比情況

無。

6.4標(biāo)準(zhǔn)水平分析

本文件的建立提升了產(chǎn)品質(zhì)量要求，有利于生產(chǎn)單位產(chǎn)品質(zhì)量的提高，標(biāo)準(zhǔn)總體達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水

平。

7與現(xiàn)行法律、法規(guī)、強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)配套情況

本文件與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突。

本文件與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)及制定中的標(biāo)準(zhǔn)無重復(fù)交叉情況。

8重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

編制組嚴(yán)格按既定編制原則進(jìn)行編寫，本文件起草過程中未發(fā)生重大的分歧意見。

9標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性或推薦性標(biāo)準(zhǔn)的建議

建議該標(biāo)準(zhǔn)為推薦性團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，供相關(guān)組織參考采用。

10貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

本文件制定過程中，以生產(chǎn)實(shí)際為依據(jù)，規(guī)范了常壓燒結(jié)石墨烯增韌碳化硅陶瓷防彈材料性能相關(guān)

指標(biāo)，