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

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Я. Шевченко

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

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

С. В. Балабанов

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: sergeybalabanov@yahoo.com
Россия, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

С. Н. Перевислов

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

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

М. М. Сычев

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

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

А. Г. Чекуряев

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

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

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Двухслойная керамическая защита: 1 – керамические плитки, 2 – подложка.

Скачать (78KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фотографии панелей на основе керамики после воздействия индентора: а – корунд, б – керамика “Идеал”.

Скачать (263KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость массы сформировавшегося конуса Герца от энергии индентора. Синие точки относятся к панелям на основе корунда, оранжевые – к панелям на основе керамики «Идеал».

Скачать (187KB)
Метаданные
5. Рис. 4. а – Зависимость массы конуса Герца от толщины керамики; б – зависимость радиуса основания конуса Герца от толщины керамики.

Скачать (128KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Поверхностная энергия осколков.

Скачать (117KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Транскристаллитное разрушение керамики «Идеал».

Скачать (416KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024