Функциональные свойства алмазной керамики броневого назначения, полученной из плакированных и многокомпонентных порошков

А. Н. Беляков; М. А. Марков; М. М. Сычев; С. П. Богданов; Е. С. Степичев; А. Д. Каштанов; А. Д. Быкова

doi:10.17073/1683-4518-2025-3-106-113

Функциональные свойства алмазной керамики броневого назначения, полученной из плакированных и многокомпонентных порошков

А. Н. Беляков, М. А. Марков, М. М. Сычев, С. П. Богданов, Е. С. Степичев, А. Д. Каштанов, А. Д. Быкова

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-3-106-113

Полный текст:

Аннотация

Показаны структурные преимущества реакционно-спеченной керамики с алмазным наполнителем, полученной из трехкомпонентных механических смесей порошков, плакированных углеродом. Это позволило достичь высоких функциональных характеристик экспериментальных образцов для их потенциального применения в качестве бронеэлементов: плотность образцов ρкаж = 3,37 г/см3, продольная скорость звука c1 = 15100 м/с, модуль упругости E = 750 ГПа, коэффициент Пуассона μ = 0,084. На экспериментальных образцах также определено, что модуль упругости композиционного керамического материала, получаемого силицированием пористой матрицы, содержащей алмаз и карбид кремния, практически линейно зависит от соотношения фаз алмаз : карбид кремния в исходной порошковой смеси.

Ключ. слова

алмазная керамика, броневые материалы, реакционное спекание, плакирование, пироуглерод, скорость звука, модуль упругости,

Об авторах

А. Н. Беляков

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Россия

К. т. н.

Санкт-Петербург

М. А. Марков

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Россия

д. т. н.

Санкт-Петербург

М. М. Сычев

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Россия

д. т. н.

Санкт-Петербург

С. П. Богданов

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Россия
к. т. н.

Е. С. Степичев

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Россия
Санкт-Петербург

А. Д. Каштанов

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Россия

д. т. н.

Санкт-Петербург

А. Д. Быкова

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Россия

к. т. н.

Санкт-Петербург

Список литературы

1. Гаршин, А. П. Реакционно-спеченные карбидкремниевые материалы конструкционного назначения. Физико-механические и триботехнические свойства / А. П. Гаршин, С. Г. Чулкин. ― СПб. : Изд-во Политехнического ун-та, 2006. ― 83 с.

2. Самойлов, В. М. Получение и исследование карбидкремниевых материалов на основе реакционносвязанного карбида кремния / В. М. Самойлов, И. А. Породзинский // Перспективные материалы. ― 2014. ― № 3. ― С. 67‒71.

3. Параносенков, В. П. Конструкционные материалы на основе самосвязанного карбида кремния / В. П. Параносенков, А. А. Чикина, М. А. Андреев // Огнеупоры и техническая керамика. ― 2006. ― № 7. ― С. 37‒40.

4. Markov, M. A. Development of novel ceramic construction materials based on silicon carbide for products of complex geometry / M. A. Markov, A. V. Krasikov, A. D. Bykova [et al.] // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. ― 2021. ― Vol. 50, № 2. ― P. 158‒163. DOI: 10.3103/S1052618821020096.

5. Беляков, А. Н. Cовременные материалы и их применение при конструировании высокотемпературных изделий для специального машиностроения / А. Н. Беляков, М. А. Макаров, И. Н. Кравченко [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2023. ― № 5. ― С. 69‒79.

6. Belyakov, A. N. Investigation of the reaction-sintered B4C‒SiC materials produced by hot slip casting / A. N. Belyakov, M. A. Markov, A. N. Chekuryaev [et al.] // Glass Phys. Chem. ― 2023. ― Vol. 49, № 3. ― P. 306‒313. DOI: 10.1134/s1087659623600060.

7. Markov, M. A. High-temperature bending tests of reaction-sintered silicon carbide-based ceramic materials / M. A. Markov, S. V. Vikhman, A. N. Belyakov [et al.] // Russ. J. Appl. Chem. ― 2023. ― Vol. 96, № 1. ― P. 16‒20. DOI: 10.1134/s1070427223010032.

8. Беляков, А. Н. Сравнительное исследование методов получения карбидкремниевых керамических материалов / А. Н. Беляков, М. А. Макаров, Д. А. Дюскина [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2023. ― № 6. ― С. 13‒26.

9. Ness, J. N. Microstructural evolution in reactionbonded silicon carbide / J. N. Ness, T. F. Page // J. Mater. Sci. ― 1986. ― Vol. 21, № 4. ― P. 1377‒1397. DOI: 10.1007/ bf00553278.

10. Aroati, S. Preparation of reaction bonded silicon carbide (RBSC) using boron carbide as an alternative source of carbon / S. Aroati, M. Cafri, H. Dilman [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2011. ― Vol. 31, № 5. ― P. 841‒845. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc. 2010.11.032.

11. Гордеев, С. К. Алмазокарбидокремниевые композиционные материалы АКК «Скелетон» / С. К. Гордеев // Вопросы материаловедения. ― 2024. ― № 1 (117). ― С. 99‒116. DOI: 10.22349/1994-6716-2024-117-1-99-116.

12. Gordeev, S. K. Diamond ‒ silicon carbide composite as a promising material for microelectronics and highpower electronics / S. K. Gordeev, S. B. Korchagina, V. E. Zapevalov [et al.] // Radiophysics and Quantum Electronics. ― 2022. ― Vol. 65, № 5‒6. ― P. 434‒441. DOI: 10.1007/s11141-023-10226-2.

13. Гордеев, С. К. Дисперсно-упрочненные композиции «алмаз ‒ карбид кремния» ‒ новые материалы для машиностроения / С. К. Гордеев, А. Ю. Ежов, Т. Д. Каримбаев [и др.] // Композиты и наноструктуры. ― 2015. ― Т. 7, № 2 (26). ― С. 61‒71.

14. Каримбаев, Т. Д. Карбид кремния, дисперсноармированный алмазными частицами ― АКК «Скелетон» ― для элементов высокотемпературных узлов / Т. Д. Каримбаев, М. А. Мезенцев, Б. Мыктыбеков [и др.] // Композиты и наноструктуры. ― 2023. ― Т. 15, № 4. ― С. 273‒283.

15. Shevchenko, V. Yа. Reaction-diffusion pathways for a programmable nanoscale texture of the diamond ‒ SiC composite / V. Yа. Shevchenko, A. I. Makogon, M. M. Sychov [et al.] // Langmuir. ― 2022. ― Vol. 38, № 49. ― P. 15220‒15225. DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c02184.

16. Shevchenko, V. Yа. New chemical technologies based on Turing reaction-diffusion processes / V. Yа. Shevchenko, S. N. Perevislov, M. V. Kovalchuk, A. S. Oryshchenko // Doklady Chemistry. ― 2021. ― Vol. 496, № 2. ― P. 28‒31. DOI: 10.1134/S0012500821020038.

17. Шевченко, В. Я. Исследование защитных свойств нового керамического материала «Идеал» / В. Я. Шевченко, М. В. Сильников, А. С. Долгин [и др.] // Изв. Российской академии ракетных и артиллерийских наук. ― 2021. ― № 4 (119). ― С. 87‒96.

18. Bogdanov, S. P. Effect of diamond phase dispersion on the properties of diamond‒SiC‒Si composites / S. P. Bogdanov, A. S. Dolgin, S. N. Perevislov [et al.] // Ceramics. ― 2023. ― Vol. 6, № 3. ― P. 1632‒1645. DOI: 10.3390/ceramics6030100.

19. Herrmann, M. Diamond-ceramics composites ― new materials for a wide range of challenging applications / M. Herrmann, B. Matthey, S. Hohn [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2012. ― № 32. ― P. 1915‒1923. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2011.11.005.

20. Пат. 2131805 Российская Федерация. Способ получения поликристаллического изделия / Гордеев С. К., Жуков С. Г., Данчукова Л. В. Томми Э. ; ― № 97115186/02 ; заявл. 05.09.97 ; опубл. 20.06.99.

21. Пат. 2270821 Российская Федерация. Теплопроводящий материал / Экстрем Т., Чжэн Ц., Клоуб К., Гордеев С. К., Данчукова Л. В. ― № 2003118430/03 ; заявл. 10.09.2001 ; опубл. 27.02.2006, Бюл. № 6.

22. Gordeev, S. K. Preparation of ultradisperse diamonds pyrolytic carbon composite materials / S. K. Gordeev, S. G. Zhukov, Y. I. Nikitin, V. G. Poltoratskii // Inorg. Mater. ― 1995. ― Vol. 31, № 4. ― Р. 434‒438.

23. Пат. 2064399 Российская Федерация. Способ получения алмазосодержащего материала / Гордеев С. К., Жуков С. Г., Семенов С. С. ― № 94002911/02 ; заявл. 26.01.1994 ; опубл. 27.07.1996.

24. Богданов, С. П. Влияние пироуглеродного покрытия на кристаллах алмаза на свойства композита алмаз‒SiC‒Si / С. П. Богданов, А. С. Долгин, Н. А. Христюк [и др.] // Изв. Санкт-Петербургского гос. технол. ин-та (технического университета). ― 2024. ― № 71 (97). ― С. 19‒24. DOI: 10.36807/1998-9849-2024-71-97-19-24.

25. Степичев, Е. С. Изучение возможности замены алмаза неалмазными порошками с пироуглеродным покрытием для процесса реакционного силицирования / Е. С. Степичев, А. С. Долгин, С. П. Богданов // Изв. Санкт-Петербургского гос. технол. ин-та (технического университета). ― 2024. ― № 70 (96). ― С. 16‒20. DOI: 10.36807/1998-9849-2024-70-96-16-20.

26. Богданов, С. П. Использование порошков твердых веществ, плакированных пироуглеродом при силицировании алмазной матрицы / С. П. Богданов, А. П. Гаршин, А. С. Долгин [и др.] // Сб. докл. 13-го Международного симпозиума «Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы. Сварка». ― Минск : Изд. дом «Белорусская наука», 2023. ― С. 237‒243.

27. Пат. 2732258 Российская Федерация. Способ получения композиционного материала / Ковальчук М. В., Орыщенко А. С., Шевченко В. Я., Петров С. Н.; ― № 2019143480 ; заявл. 19.12.2019 ; опубл. 14.09.2020, Бюл. № 26.

28. Shevchenko, V. Yа. Determination of the mechanical characteristics of the ideal ceramic (diamond‒silicon carbide composite) / V. Yа. Shevchenko, A. S. Oryshchenko, A. N. Belyakov, S. N. Perevislov // Glass Phys. Chem. ― 2023. ― Vol. 49, № 6. ― P. 539‒543. DOI: 10.1134/s108765962360062x.

29. Шевченко, В. Я. Структурная перестройка керамического материала, инициируемая высокоскоростным ударом / В. Я. Шевченко, А. И. Козачук, А. И. Михайлин [и др.] // Письма в Журнал технической физики. ― 2023. ― Т. 49, № 5. ― С. 22‒25. DOI: 10.21883/PJTF.2023.05.54665.19449.

30. Shevchenko, V. Yа. Measurement of the Hugoniot elastic limit in Ideal ceramics / V. Yа. Shevchenko, A. S. Oryshchenko, V. N. Lepin [et al.] // Glass Phys. Chem. ― 2023. ― Vol. 49, № S1. ― P. S1‒S7. DOI: 10.1134/ s1087659623601004.

31. Shevchenko, V. Yа. High temperature graphitization of diamond during heat treatment in air and in a vacuum / V. Yа. Shevchenko, S. N. Perevislov, A. V. Nozhkina [et al.] // Glass Phys. Chem. ― 2024. ― Vol. 50, № 2. ― P. 69‒86. DOI: 10.1134/S1087659624600315.

32. Ландау, Л. Д. Механика сплошных сред / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. ― М. : Гостехиздат, 1953. ― 737 с.

Дополнительные файлы

Для цитирования: Беляков А.Н., Марков М.А., Сычев М.М., Богданов С.П., Степичев Е.С., Каштанов А.Д., Быкова А.Д. Функциональные свойства алмазной керамики броневого назначения, полученной из плакированных и многокомпонентных порошков. Новые огнеупоры. 2025;(3):106-113. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-3-106-113

For citation: Belyakov A.N., Markov M.A., Sychev M.M., Bogdanov S.P., Stepichev E.S., Kashtanov A.D., Bykova A.D. Functional properties of diamond ceramics for armor purposes obtained from clad and multicomponent powders. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2025;(3):106-113. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-3-106-113

Обратные ссылки

Обратные ссылки не определены.

ISSN 1683-4518 (Print)

Логин
Пароль