Спосіб отримання багатошарових пластин на основі карбіду бору з підвищеною бронестійкістю

Реферат: Спосіб отримання багатошарових пластин на основі карбіду бору з підвищеною бронестійкістю включає брикетування окремих шарів, укладання між ними графітової тканини, просоченої суспензією, і їх спільне гаряче пресування. Товщина графітової тканини, просоченої суспензією, складає 1,2 мм, а в суспензію, якою просочують графітову тканину, додатково вводять аморфний бор і силіцид титану. UA 113036 U (12) UA 113036 U UA 113036 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель стосується області конструкційної кераміки, зокрема способів гарячого пресування багатошарових пластин, які працюють в умовах механічного ударного навантаження і можуть використовуватися як балістична броня. Відомий спосіб отримання багатошарових пластин з щільного карбіду кремнію, що включає стадію брикетування декількох заготовок, що відрізняються за складом, і їх спільне спікання під тиском (патент Франції № 2456078, МПКСО4В 35/56, 1981 p.). Недоліком відомого способу є відносно низька міцність, низький критерій бронестійкості (М) кераміки з карбіду кремнію, і критично неконтрольоване зростання тріщин, що призводять до руйнування виробів. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є спосіб одержання багатошарових пластин на основі карбіду бору, які експлуатуються в умовах критичних ударних навантажень, що отримані шляхом брикетування окремих шарів, укладання між ними графітової тканини, просоченої суспензією, що містить компоненти, мас. %: лампова сажа 18-24 нітрид кремнію 5-10 діоксид кремнію 4-10 кремній решта, їх спільне гаряче пресування (Авт. св. СРСР № 1550854, МПК СО4В 35/56, 15.11.1989 р.). Недоліком даного способу є низька міцність силіційованого шару, який утворюється в процесі гарячого пресування багатошарової пластини карбіду бору, що і призводить до низького критерію бронестійкості. Задачею корисної моделі є збільшення критерію бронестійкості багатошарових пластин на основі карбіду бору. Поставлена задача вирішується тим шляхом, що в "Способі отримання багатошарових пластин на основі карбіду бору з підвищеною бронестійкістю", який включає брикетування окремих шарів, укладання між ними графітової тканини, просоченої суспензією, і їх спільне гаряче пресування, згідно з корисною моделлю, товщина графітової тканини, просоченої суспензією, повинна бути 1,2 мм, а в суспензію, якою просочують графітову тканину, додатково вводять аморфний бор і силіцид титану при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: лампова сажа 10-20 діоксид кремнію 5-10 аморфний бор 5-10 силіцид титану 10-25 кремній решта. Суть корисної моделі полягає в тому, що запропонований склад суспензії для просочення дозволяє створити зони поділу між шарами з високими фізико-механічними властивостями. Це значно підвищує критерій бронестійкості багатошарових пластин на основі карбіду бору в цілому, завдяки тому, що утворюється перехідний силіційований шар з високими показниками міцності та модуля пружності на границі графітової тканини. У процесі гарячого пресування багатошарових пластин на кордоні з карбідом бору утворюється розчин SiC у карбіді бору з включеннями частинок бориду титана, які утворюються в результаті хімічних реакцій: 2В+TiSi2+2С→ТіВ2+2SiC (1); В4С+2TiSi2+3С→2ТІВ2+4SiC (2); 2В4С+2TiSi2+3С→В4С+4SiC+2ТІВ2 (3). Фаза ТіВ2, що утворюється в процесі вищезгаданих хімічних реакцій, у перехідному силіційованому шарі (роздільному шарі) з фазовим складом B4C-SiC-ТіВ2 на границі з карбідом бору створює поля мікронапруг, які в свою чергу підвищують міцність і тріщиностійкість багатошарових пластин. При використанні TiSi2 та аморфного бору в кількості більше або менше зазначених меж, знеміцнюється перехідний силіційований шар, який повинен мати певну товщину, щоб створити безперервний армуючий ефект всієї поверхні графітової тканини. В початковому стані товщина графітової тканини, просоченої суспензією, повинна бути 1,2 мм. Критерій бронестійкості розраховували за формулою (Рогов В.А. Современные машиностроительные материалы и заготовки / В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. - М.: Издательский центр "Академия", 2008.-336 с): М=(ЕН кσβТпл.)/ρ, де Е - модуль пружності, ГПа, Н к - твердість, ГПа, σβ-межа міцності при розтягненні, ГПа, Тпл- температура плавлення, К, 1 UA 113036 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ρ - щільність матеріалу (матерівал броні). Спосіб здійснюється наступним чином. Брикетують пластини з порошку карбіду бору, після чого графітову тканину просочують суспензією і укладають між пластинами. Заготівку розміщують в графітову пресформу і проводять гаряче пресування при температурі 2050-2150 °C під тиском 30 МПа протягом 25 хвилин. Приклади реалізації способу. Отримані зразки випробовували на кулестійкість, як засоби бронезахисту. Випробування проводилося із застосуванням гвинтівки СВД 7,62 мм, патрон 7-Б3-3 з кулею Б32, тип сердечника спеціальний масою 10,4 гр зі швидкістю 800-835 метрів в секунду, дальністю 5-10 метрів. Оцінювалися зразки на основі карбіду бору різної товщини. Приклад 1. Для отримання багатошарових пластин на основі карбіду бору брикетують дві пластини з порошку. Графітову тканину просочують суспензією складу: Si-41 мас. %; SiTі2-28 мас. %; SiО2-11 мас. %; С - 9 мас. %; В аморфний - 11 мас. % і товщиною 1,6 мм. Потім тканину укладають між пластинами, заготовку розміщують в графітову пресформу і проводять гаряче пресування при температурі 2150 °C під тиском 30 МПа протягом 30 хвилин. Отримані при цьому зразки не мають необхідних характеристик бронестійкості. При товщині багатошарової пластини 14 мм, зразок був пробитий. Приклад 2. Для отримання багатошарових пластин на основі карбіду бору брикетують дві пластини з порошку. Графітову тканину просочують суспензією складу: Si-45 мас. %; SiTi2-25 мас. %; SiO2-10 мас. %; С - 10 мас. %; В амор.-10 мас. % і товщиною 1,2 мм. Потім тканину укладають між пластинами, заготовку розміщують в графітову пресформу і проводять гаряче пресування при температурі 2150 °C під тиском 30 МПа протягом 30 хвилин. Отримані при цьому зразки мають необхідні характеристики бронестійкості, при товщині багатошарової пластини 14 мм, зразок не був пробитий. Приклад 3. Для отримання багатошарових пластин на основі карбіду бору брикетують дві пластини з порошку. Графітову тканину просочують суспензією складу: Si-56 мас. %; SіTі2-15 мас. %; SiO2-8 мас. %; С - 15 мас. %; В аморфний - 6 мас. % і товщиною 1,2 мм. Потім тканину укладали між пластинами, заготовку розміщували в графітову пресформу і проводили гаряче пресування при температурі 2150 °C під тиском 30 МПа протягом 30 хвилин. Отримані при цьому зразки мають необхідні характеристики бронестійкості, при товщині багатошарової пластини 11 мм. Зразок не був пробитий. Приклад 4. Для отримання багатошарових пластин на основі карбіду бору брикетують дві пластини з порошку. Графітову тканину просочують суспензією складу: Si-60 мас. %; SiTi2-10 мас. %; SiО2-5 мас. %; С - 20 мас. %; В аморфний - 5 мас. % і товщиною 1,2 мм. Потім тканину укладали між пластинами, заготовку розміщували в графітову пресформу і проводили гаряче пресування при температурі 2150 °C під тиском 30 МПа протягом 30 хвилин. Отримані при цьому зразки мають необхідні характеристики бронестійкості, при товщині багатошарової пластини 12 мм. Зразок не був пробитий. Приклад 5. Для отримання багатошарових пластин на основі карбіду бору брикетували дві пластини з порошку. Графітову тканину просочували суспензією складу: Si-61 мас. %; SiTі2-9 мас. %; SiО2-4 мас. %; С - 22 мас. %; В аморфний - 4 мас. % і товщиною 1,5 мм. Потім тканину укладали між пластинами, заготовку розміщували в графітову пресформу і проводили гаряче пресування при температурі 2150 °C під тиском 30 МПа протягом 30 хвилин. Отримані при цьому зразки мають необхідні характеристики бронестійкості, при товщині багатошарової пластини 13 мм. Зразок не був пробитий. Перевага запропонованого способу полягає в тому, що він дозволяє практично при мінімальних витратах істотно підвищити бронестійкість виробів, при цьому зменшивши їх вагу. Дані іспитів отриманих даним способом виробів наведені в таблиці. 50 2 UA 113036 U Таблиця Вміст компонентів в суспензії, мас. % п/п SiTi2 SiО2 С 1. 2. 3. 4. 5. 41 45 56 60 61 28 25 15 10 9 11 10 8 5 4 9 10 15 20 22 6. 5 Si Прототип 74 6 Товщина шару В аморфний суспензії, мм 11 1,6 10 1,2 6 1,2 5 1,2 4 1,5 20 1,0 Критерій бронестійкості М, 2 (ГПам) х К/кг 3 5,1×10 3 5,4×10 3 5,9×10 3 5,7×10 3 5,2×10 3 5,3×10 Спосіб, що запропоновано, дозволяє отримати вироби, а саме багатошарові пластини на основі карбіду бору, з яких виготовляють вироби, а саме броню з низькою вагою та з високими показниками твердості та бронестійкості, які працюють в умовах механічного ударного навантаження і можуть використовуватися як балістична броня. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб отримання багатошарових пластин на основі карбіду бору з підвищеною бронестійкістю, що включає брикетування окремих шарів, укладання між ними графітової тканини, просоченої суспензією, і їх спільне гаряче пресування, який відрізняється тим, що товщина графітової тканини, просоченої суспензією, складає 1,2 мм, а в суспензію, якою просочують графітову тканину, додатково вводять аморфний бор і силіцид титану, при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: лампова сажа 10-20 діоксид кремнію 5-10 аморфний бор 5-10 силіцид титану 10-25 кремній решта. Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 3