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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. Я. Шевченко

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

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

С. В. Балабанов

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

Author for correspondence.
Email: sergeybalabanov@yahoo.com
Russian Federation, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

С. Н. Перевислов

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

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

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Two-layer ceramic protection: 1 - ceramic tiles, 2 - substrate.

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

Download (263KB)
Indexing metadata
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.

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

Download (128KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Surface energy of the fragments.

Download (117KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Transcrystalline fracture of Ideal ceramics.

Download (416KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».