РОЗРОБКА УНІВЕРСАЛЬНИХ ВИСОКОМІЦНИХ МАГНІЙАЛЮМІНОСІЛІКАТНИХ СКЛОКЕРАМІЧНИМ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ БРОНЕЗАХИСТУ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0821.2022.07Ключові слова:
бронеелемент, склокерамічний матеріал, муліт, конкурентна здатністьАнотація
Проаналізовано необхідність створення інноваційних захисних структур для бронювання техніки і обладнання. Проведено порівняльний аналіз високоміцних матеріалів, які застосовуються для локального та індивідуального бронезахисту. Визначено актуальність розробки вітчизняних універсальних бронематеріалів що поєднують високі міцносні властивості та характеристики радіопрозорості на основі полегшених технологічних магнійалюмосилікатних склокристалічних матеріалів з високими експлуатаційними властивостями на рівні світових аналогів. Сфоромульовано мету та завдання роботи, які полягають у аналізі сучасного стану розробок склокерамічних матеріалів для бронезахисту; розробці магнійалюмосилікатних склокристалічних матеріалів з високою бронестійкістю, ударостійкістю та радіопрозорістю; дослідженні експлуатаційних властивостей розроблених склокристалічних матеріалів та їх бронестійкості; оцінці конкурентної здатності розроблених склокристалічних матеріалів. Сформульовано комплексу вимог до скломатриці для одержання захисних склокристалічних матеріалів. Розроблено склади та технологічні параметри одержання склокерамічних матеріалів в умовах двостадійної низькотемператуної термічної обробки. Дослідження електричних властивостей дослідних склокристалічних матеріалів дозволило встановити можливість ефективного функціонування бортових безпровідних систем зв’язку при застосуванні розроблених матеріалів як елементів бронезахисту. Встановлено, що розроблені склокристалічні матеріали характеризуються високими експлуатаційними властивостями (KCU = 5,8кДж/м2; HV = 10,4 ГПа; K1C = 8,5 МПа·м1/2) та бронестійкістю STANAG 4569 (2 рівень). Проаналізовано конкурентоздатність розроблених склокерамічних матеріалів на основі муліту та встановлено, що вагоме підвищення в’язкості руйнування та зниження щільності розробленого матеріалу при порівнянні з аналогічною пластиною на основі корунду дозволить суттєво знизити вагу бронеелементів у ≈ 1,4 рази та його вартість у 5 разів при збереженні його захисних властивостей. Визначено економічний ефект від впровадження вітчизняних склокерамічних матеріалів для бронезахисту.
Посилання
Lakov L. Study of the effectiveness of corundum and boron carbide ceramics in hybrid protection systems / L. Lakov, Shunqi Zheng,
St. Asenov // Security & Future, 2019. – Vol. 3, Issue 2. – Р. 63–65.
Solodkyi I.V. Low-temperature synthesis of boron carbide ceramics / I.V. Solodkyi, I.I. Bogomol, M.Ya. Vterkovs’kyi, P.I. Loboda // Journal of Superhard Materials. – 2018. – Vol. 40, № 4. – Р. 236–242.
Benitez T. Transparent ceramic and glass-ceramic materials for armor applications / T. Benitez, Y.S. Gómez, A.P.N. de Oliveira et al. // Ceramics International. – 2017. – Vol. 43, No. 16. – P. 13031–13046.
Gallo L.S. Transparent glass-ceramics for ballistic protection: Materials and challenges / L.S. Gallo, M.O.C. Villas Boas,
A.C.M. Rodrigues et al. // Journal of Materials Research and Technology. – 2019. – Vol. 8, No. 3. – P. 3357–3372.
Zhuohao Xiao Materials development and potential applications of transparent ceramics: A review / Xiao Zhuohao, Yu Shijin, Li Yueming et.al. // Materials Science and Engineering: Reports. – 2020. – Vol. 139. – P. 100518–100584.
Sant’Ana-Gallo L. Microstructure and mechanical properties of glass-ceramics from the MgO-AlO-SiO system for ballistic protection / Leonardo Sant’Ana-Gallo // Material chemistry: Université Rennes. – 2016. – Р. 1–145.
Savvova O.V. Effect of the structure of lithium-silicate glasses on the mechanical properties of transparent glass-ceramic materials /
O.V. Savvova, V.L. Topchyi, O.V. Babich, R.O. Belyakov // Strength of Materials. – 2018. – Vol. 50, Iss. 6. – P. 874–879.
Han L. Crystallization, structure and properties of MgO-Al2O3-SiO2 highly crystalline transparent glass-ceramics nucleated by multiple nucleating agents / L. Han, J. Song, C. Lin et al. // Journal of the European Ceramic Society. – 2018. – Vol. 38, No. 13. – P. 4533–4542.
Han L. A novel Nd3+-doped MgO-Al2O3-SiO2-based transparent glass-ceramics: Toward excellent fluorescence properties / L. Han, C. Li, C.-W. Lin et al. // Journal of the American Ceramic Society. – 2019. – Vol. 102, No. 7. – P. 4213–4225.
Pat. 118864 Ukraine, MPC С03С 10/12 High-strength glass-ceramic material / Savvova O.V., Voronov G.K., Bragina L.L. et.al. –
а 2016 08585; National technical university «Kharkiv polytechnic institute»; appl. 03.08.2016; publ. 25.03.2019.
Pat. 2016102010, USA, IPC C03C10/00; C03 C21/00. High strength glass-ceramics having petalite and lithium silicate structures /
G.H. Beall, Qiang Fu, Ch.M. Smith; Corning Inc. – No 14/878133; appl. 08.10.2015; publ. 14.04.2016.
Niero Fabris D. C. Effect of MgO⋅Al2O3⋅SiO2 glass-ceramic as sintering aid on properties of alumina armors / D.C. Niero Fabris,
M. Borges Polla, J. Acordi et.al. // Materials Science and Engineering: A. – 2020. – Vol. 781. – Р. 139237–139276.
