Спосіб отримання керамічного бронематеріалу на основі карбіду бору та дибориду титану

Реферат: Спосіб отримання керамічного бронематеріалу на основі карбіду бору та дибориду титану включає дозування, змішування та пресування суміші вихідних порошків В4С, ТіВ2 та добавку С у співвідношенні 55,5 мас. % В4С, 41,5 мас. % ТіВ2 і 3 мас. % С, просочення пористої пресовки розплавом кремнію під час спікання. Як добавку С використовують вуглеволокно. UA 114502 U (12) UA 114502 U UA 114502 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі матеріалознавства та до засобів захисту, а саме отримання керамічних бронематеріалів на основі карбіду бору та дибориду титану просоченням пористої пресовки кремнієм і може бути використаний для виготовлення бронекераміки. Відомий керамічний бронематеріал на основі карбіду кремнію, армований алмазними включеннями. Недоліком такого методу є те, що цей керамічний матеріал не підходить для динамічного навантаження під високим тиском [1]. Також відомий керамічний бронематеріал, отриманий гарячим пресуванням. Недоліком є те, що вироби, отримані в процесі гарячого пресування контактують з внутрішньою поверхнею графітових прес-форм при досить високих температурах та тисках, що з часом призводить до втрати початкових розмірів та призводять до швидкого виходу із ладу і руйнування дорогих графітових прес-форм [2]. Відомий композиційний керамічний матеріал, який отримують шляхом силіціювання зерен карбіду кремнію розміром менше 100 мкм, при цьому на зернах альфа-карбіду кремнію осідають зерна бета-карбіду кремнію з утворенням матриці, тобто між зернами альфа-карбіду кремнію утворюються мости бета-карбіду кремнію, який використовується також як броня. Недоліком є те, що засоби захисту, виготовлені на основі даного керамічного матеріалу, мають високу питому вагу, а також недостатню надійність [3]. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб отримання керамічного бронематеріалу на основі карбіду бору та дибориду титану шляхом просочення пористої пресовки кремнієм з додаванням вуглеволокна з підвищеними твердістю та міцністю, за рахунок армування монокристалічними волокнами, що приводить до суттєвого підвищення міцності та твердості матеріалу броні. Поставлена задача вирішується тим, що в способі, що заявляється, керамічні порошки В 4С і ТіВ2 та добавку С змішують у співвідношенні 55,5 мас. % В4С, 41,5 мас. % ТіВ2 і 3 мас. % С, пресують, одержуючи пластини квадратної форми 60×60 мм і висотою 10-20 мм, та проводять спікання у вакуумному середовищі при температурі 1530 °C, під час якого відбувається просочення пористої пресовки розплавом кремнію. Новим є те, що як добавку С використовують вуглеволокно. Спосіб реалізується наступним чином. Вихідну суміш керамічних порошків В4С і ТіВ2 та вуглеволокно дозують, змішують і пресують у вигляді пластин квадратної форми 60×60 мм і висотою 10-20 мм, спікають у вакуумному середовищі протягом 3 хв. при температурі 1530 °C, під час якого відбувається просочення кремнієм. На кінцевому етапі отримують готовий керамічний бронематеріал В4С-ТіВ2-SіСвуглеволокно. Приклад. Як вихідні порошки для виготовлення керамічних бронематеріалів використовують порошки карбіду бору різного гранулометричного складу 50-100 мкм та 1-5 мкм (у співвідношенні 60:40, відповідно) 55,5 мас. %, дибориду титану 25-50 мкм 41,5 мас. % та вуглеволокно (2-4 мм) 3 мас. %. Змішування суміші здійснюють вручну. Перед пресуванням у суміш вводять пластифікатор у вигляді 2,5 %-го водного розчину полівінілового спирту. Формування пластини квадратної форми 60×60 мм і висотою 10-20 мм здійснюють на гідравлічному пресі під тиском 150 МПа. Після пресування пластини сушать при температурі 100 °C протягом 4 год. у вакуумній сушильній шафі. Спікання пластин проводять у вакуумній печі постадійно, температура ізотермічної витримки становить 1530 °C, час - 3 хв, в результаті чого відбувається просочення пористої заготовки кремнієм. Мікроструктура отриманого матеріалу являє собою кремнієву матрицю, з рівномірно розподіленими в об'ємі частинками округлої форми дибориду титану та частинками уламчастої форми карбіду бору, армовану вуглеволокнами, які знаходяться в матеріалі як в поздовжньому, так і в поперечному перерізі, а на міжзеренній границі кристалізується β-карбід кремнію. Твердість та міцність на згин отриманого матеріалу становить 35 ГПа та 450 МПа, відповідно. Джерела інформації: 1. Патент США US 08474362 Bl "Diamond-Reinforced Composite Materials and Articles, and Methods for Making Same" US 61003811 published 02.07.2013. 2. Патент України № 24730, "Спосіб виготовлення виробів із порошку карбіду бору" С04В 35/563, С04В 35/622, С04В 35/645, G21C 7/06, опубл. 10.07.2007. 3. Патент США US 6805034, "Silicon carbide armor bodies, and methods for making same" F41H 5/00 published 19.10.2004. 60 1 UA 114502 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб отримання керамічного бронематеріалу на основі карбіду бору та дибориду титану, що включає дозування, змішування та пресування суміші вихідних порошків В 4С, ТіВ2 та добавку С у співвідношенні 55,5 мас. % В4С, 41,5 мас. % ТіВ2 і 3 мас. % С, просочення пористої пресовки розплавом кремнію під час спікання, який відрізняється тим, що як добавку С використовують вуглеволокно. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2