Search

Browse

User

Language

Article Tools

Finding References

Email this article (Login required)

Email the author (Login required)

About the Authors

A. N. Belyakov
НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

К. т. н.

Санкт-Петербург

M. A. Markov
НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

д. т. н.

Санкт-Петербург

M. M. Sychev
НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Russian Federation

д. т. н.

Санкт-Петербург

S. P. Bogdanov
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Russian Federation

к. т. н.

E. S. Stepichev
НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

Санкт-Петербург

A. D. Kashtanov
НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

д. т. н.

Санкт-Петербург

A. D. Bykova
НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

к. т. н.

Санкт-Петербург

Functional properties of diamond ceramics for armor purposes obtained from clad and multicomponent powders

A. N. Belyakov, M. A. Markov, M. M. Sychev, S. P. Bogdanov, E. S. Stepichev, A. D. Kashtanov, A. D. Bykova

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

Full Text:

Restricted Access

Abstract

The paper demonstrates the structural advantages of reactionsintered ceramics with diamond filler obtained from threecomponent mechanical mixtures of carbon-clad powders, which allows achieving high functional characteristics of materials on experimental samples for potential use as armor elements: density 3.37 g/cm3, longitudinal sound velocity 15100 m/s, elastic modulus E = 750 GPa, Poisson's ratio μ = 0.084. Also, on experimental samples it was determined that the elastic modulus of the composite ceramic material obtained by siliciding a porous matrix containing diamond and silicon carbide depends almost linearly on the ratio of the diamond and silicon carbide phases in the initial batch powder mixture. Ill. 7. Ref. 32. Tab. 1.

Keywords

ceramics, diamond, silicon carbide, boron carbide, carbon, reaction sintering, silicon nitride, silicon, armor materials, speed of sound, modulus of elasticity,

About the Authors

A. N. Belyakov

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

M. A. Markov

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

M. M. Sychev

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

S. P. Bogdanov

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Russian Federation

E. S. Stepichev

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

A. D. Kashtanov

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

A. D. Bykova

НИЦ «Курчатовский институт» ― ЦНИИ КМ «Прометей»
Russian Federation

References

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. Belyakov, A. N. Contemporary materials and their application in the construction of high-temperature objects / A. N. Belyakov, M. A. Markov, I. N. Kravchenko [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2023. ― Vol. 64, № 3. ― P. 256‒264. DOI: 10.1007/s11148-024-00835-3.

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. Belyakov, A. N. A comparative study of methods for obtaining silicon carbide ceramic materials / A. N. Belyakov, M. A. Markov, D. A. Dyuskina [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2023. ― Vol. 64, № 3. ― P. 299‒310. DOI 10.1007/s11148-024-00842-4.

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.

Supplementary files

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

Views: 58

Refbacks

There are currently no refbacks.

ISSN 1683-4518 (Print)