Керамика «Идеал»: алмаз-карбидокремниевый композит для легкой керамической защиты

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

В работе исследованы защитные свойства двуслойных защитных панелей на основе алмаз-карбид кремниевого керамического материала «Идеал» в сравнении с панелью, включающей корундовые плитки. Впервые проведена оценка фракционного состава осколков, сформировавшихся после динамического испытания панелей, определена суммарная поверхностная энергия образовавшихся мелких осколков. Показано, что керамика «Идеал» близка по свойствам к идеально хрупкому материалу, вследствие чего она обеспечивает эффективное рассеяние кинетической энергии и разрушение индентора. Установлено, что при хрупком разрушении керамики «Идеал» наблюдается образование транскристаллитных трещин, что доказывает высокую прочность межфазных связей в материале.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

В. Шевченко

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова НИЦ “Курчатовский институт”

Email: sergeybalabanov@yahoo.com
Rússia, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

С. Балабанов

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова НИЦ “Курчатовский институт”

Autor responsável pela correspondência
Email: sergeybalabanov@yahoo.com
Rússia, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

С. Перевислов

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова НИЦ “Курчатовский институт”

Email: sergeybalabanov@yahoo.com
Rússia, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

М. Сычев

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова НИЦ “Курчатовский институт”; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: sergeybalabanov@yahoo.com
Rússia, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2; 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

А. Чекуряев

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: sergeybalabanov@yahoo.com
Rússia, 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

Bibliografia

  1. Шевченко В.Я., Орыщенко А.С., Перевислов С.Н., Сильников М.В. О критериях выбора материалов преград механическому динамическому нагружению // Физика и химия стекла. 2021. Т. 47. № 4. С. 365–375.
  2. Shevchenko V.Ya, Dolgin A.S., Sychov M.M., Makogon A.I., Perevislov S.N. Ideal: A promising diamond-silicon carbide composite for enhanced ceramic armor // Ceramics International. 2024. V. 50. Is. 3. Pt. A. P. 4264–4273.
  3. Brandon D.G. Armor // Concise Encyclopedia of Advanced Ceramic Materials / Ed. by R.J. Brook. Oxford: Pergamon, 1991. P. 22–25.
  4. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. 640 с.
  5. Фроленкова Л.Ю., Шоркин В.С. Метод вычисления поверхностной энергии и энергии адгезии упругих тел // Вестник ПНИПУ. Механика. 2013. № 1. С. 235–259.
  6. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур: Сборник статей / Отв. ред. акад. П.А. Ребиндер. М.: Наука, 1966. 400 с.
  7. Шевченко В.Я., Орыщенко А.С., Беляков А.Н., Перевислов С.Н. Определение механических характеристик керамики “идеал” (композита алмаз–карбид кремния) // Физика и химия стекла. 2023. T. 49. № 6. С. 573–579.
  8. Сильников М.В., Шевченко В.Я., Михайлин А.И. Композитные органокерамические панели для защиты от пуль калибра 7.62 мм и 5.45 мм с термоупрочненным сердечником на основе керамики алмаз-карбид кремния с регулируемой взаимосвязанной структурой // Известия Российской Академии ракетных и артиллерийских наук. 2021. № 3 (118). С. 107–113.
  9. Shevchenko V.Ya., Oryshchenko A.S., Perevislov S.N., Silnikov M.V. About the criteria for the choice of materials to protect against the mechanical dynamic loading // Glass Physics and Chemistry. 2021. V. 47. № 4. P. 281–288.
  10. Shevchenko V.Ya., Perevislov S.N., Ugolkov V.L. Physicochemical interaction processes in the carbon (diamond)–silicon system // Glass Physics and Chemistry. 2021. V. 47. № 3. Р. 197–208.
  11. Shevchenko V.Ya., Balabanov S.V., Sychov M.M., Karimova L.M. Prediction of Cellular Structure Mechanical Properties with the Geometry of Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS) // ACS Omega. 2023. V. 8. № 30. P. 26895–26905.
  12. Fogden A., Hyde S. Parametrization of triply periodic minimal surfaces. I. Mathematical basis of the construction algorithm for the regular clas s// Acta Cryst. A. 1992. V. 48. P. 442–451.
  13. Nagornov Y.S. Thermodynamics of silicon carbide nucleation during the carbonization of nanoporous silicon // Technical Physics. 2015. V. 60. № 5. P. 700–709.
  14. Magomedov M.N. On self-diffusion and surface energy under compression of diamond, silicon, and germanium // Technical Physics. 2013. V. 58. № 12. P. 1789–1799.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Two-layer ceramic protection: 1 - ceramic tiles, 2 - substrate.

Baixar (78KB)
Metadados
3. Fig. 2. Photographs of ceramic-based panels after indenter exposure: a - corundum, b - Ideal ceramic.

Baixar (263KB)
Metadados
4. Fig. 3. Dependence of the mass of the formed Hertz cone on the indenter energy. Blue dots refer to corundum-based panels, orange dots to panels based on Ideal ceramics.

Baixar (187KB)
Metadados
5. Fig. 4. a - Dependence of Hertz cone mass on ceramic thickness; b - Dependence of Hertz cone base radius on ceramic thickness.

Baixar (128KB)
Metadados
6. Fig. 5. Surface energy of the fragments.

Baixar (117KB)
Metadados
7. Fig. 6. Transcrystalline fracture of Ideal ceramics.

Baixar (416KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024