UA118864C2 - Високоміцний склокристалічний матеріал - Google Patents
Високоміцний склокристалічний матеріал Download PDFInfo
- Publication number
- UA118864C2 UA118864C2 UAA201608585A UAA201608585A UA118864C2 UA 118864 C2 UA118864 C2 UA 118864C2 UA A201608585 A UAA201608585 A UA A201608585A UA A201608585 A UAA201608585 A UA A201608585A UA 118864 C2 UA118864 C2 UA 118864C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- glass
- crystalline
- armor
- materials
- crystalline materials
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title description 7
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 14
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 7
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910052642 spodumene Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 241000202943 Hernandia sonora Species 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- WVMPCBWWBLZKPD-UHFFFAOYSA-N dilithium oxido-[oxido(oxo)silyl]oxy-oxosilane Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Si](=O)O[Si]([O-])=O WVMPCBWWBLZKPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000502 Li-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical group [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N aluminum;lithium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Li+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052661 anorthite Inorganic materials 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Ce+3].[Ce+3] DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N dialuminum;calcium;disilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Inorganic materials [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N lithium metasilicate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Si]([O-])=O PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052912 lithium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Запропонований винахід належить до складів склокристалічних матеріалів з високими міцнісними показниками і може бути використаний як бронеелемент при створенні засобів захисту від холодної та вогнепальної зброї, зокрема бронежилетів. Високоміцний склокристалічний матеріал містить компоненти при наступному їх співвідношенні, мас. %: SiO2 - 60,0; Аl2О3 - 15,0-18,0; Li2O - 7,0-10,0; СаО - 0,0-2,0; MgO - 1,0-3,0; ТіО2 - 0,0-2,0; ZrO2 - 0,0-1,0; ZnO - 3,0-4,0; SnO2 - 0,0-1,0; P2O5 - 3,0; B2O3 - 1,5-2,0; CeO2 - 0,5; MnO2 - 0,0-2,5. Реалізація винаходу дозволяє одержати бронеелементи для засобів індивідуального захисту з високими експлуатаційними властивостями при низький вазі та собівартості виробу.
Description
Запропонований винахід належить до складів склокристалічних матеріалів з високими міцнісними показниками і може бути використаний як бронеелемент при створенні засобів захисту від холодної та вогнепальної зброї, зокрема бронежилетів.
На теперішній час актуальною проблемою є створення нових видів матеріалів, які
Б забезпечать високий рівень бронестійкості композиційних елементів для засобів індивідуального захисту.
Найбільш небезпечними вражаючими факторами стрілецької та артилерійської зброї є кулі, осколки та ударні хвилі від близьких вибухів зарядів вибухових речовин. Ефективний захист від високоенергетичних засобів ураження з високою проникаючою здатністю - бронебійних гвинтівкових куль з термозміцненими серцевинами (5 та 6 класи захисних структур за ДСТУ В 4103-2002) - неможливий без використання твердих елементів захисної структури, таких як металеві сплави, керамічні та полімерні композити. Однак, поряд з їх функціональною ефективністю, вони характеризуються значними недоліками, у тому числі при низькій щільності, високою вартістю (кераміка на основі Вас), значною вагою конструкції (сталь, корундова кераміка) та складністю технологічного процесу виробництва. Також при дослідженні впливу технологічних факторів на ефективність бронеелементів на основі кераміки було встановлено доцільність введення до конструкції бронеелемента додаткового демпферного шару.
Одним з ефективних рішень цієї проблеми є розроблення нових видів високоміцних склокристалічних матеріалів з підвищеними показниками механічної міцності та термічної стійкості зі зниженою вагою.
На сьогодні в Україні розробки щодо склокристалічних матеріалів для композиційних елементів бронезахисту при наявності сировинної бази та існуючих відповідних підприємств- виробників не проводяться в достатньому обсязі. Це обумовлює виключну важливість та актуальність одержання для розвитку оборонного комплексу країни елементів сучасної композиційної броні на основі високоміцних полегшених та менш вартісних склокристалічних матеріалів.
Склокристалічні матеріали завдяки поєднанню вказаних експлуатаційних характеристик можуть бути використані як складова бронестійких композицій типу "металевий сплав (енергоруйнуючий шар) - кераміка - (енергоруйнуючий шар) - склокристалічний матеріал
Зо (енергоруйнуючий та енергопоглинаючий шар) - полімер (енергопоглинаючий шар)".
Відомі керамічні матеріали (корунд, карбід бору та карбід кремнію), що використовуються у засобах індивідуального захисту, мають високі значення фізико-хімічних властивостей: модуль пружності Е - 350-407 ГПа, коефіцієнт Пуассона н- 0,17-0,22, коефіцієнт інтенсивності напруг
Кіс - 3,2-4,0 МПа-м'"-, межа міцності на згин 220-440 МПа, питома робота руйнування 180- 260 Дж/м2 (1). Однак висока вартість ВАС та значна вага бронеелементів на основі А2Оз (р-3,9 г/смУ) та ЗіС (р-30 г/сму) обмежує можливість їх використання як елементів композиційної броні.
Відомий метод захисту від кінетичних факторів засобів ураження з використанням анортитового склокристалічного матеріалу складу, мас. У: 5іО2-15,0-46,0; Сао - 7,0-22,0; АІ2Оз- 13,0-40,0;. ТіО»-0,3-10,0. Забезпечення таких властивостей як модуль пружності Е - 100 ГПа, твердість за Віккерсом НМУ-9,3-10,0 ГПа дозволяє їх використовувати як захисні композиційні елементи, що поглинають кінетичну енергію балістичного снаряду, який діє на броню (21. Однак висока щільність розробленого склокристалічного матеріалу р - 2,7 кг/м" улоеможливлює його використання як захисного бронеєелемента при одержанні засобів індивідуального захисту.
Найбільш близьким за технічною суттю є склад високоміцного склокристалічного матеріалу поліфункціонального призначення, який містить 30-65 мас. 9о дисилікату літію та 20-60 мас. Фо
В-сподумену ІЗ). Даний матеріал представлено наступним хімічним складом, мас. 90: 5іО2-68,0- 82,0; АІ2Оз-5,0-12,5; 1 20-8,0-15,0; К2гО - 0,0-5,0; МагО 0,0-5,0; УК»О ж МагО-0,0-5,0; Р»О5 » 0,0- 4,05 2102-0,0-10,0; ТіО2-0,0-4,05 В2Оз3-2,5-7,5; 2пО-0,0-2,и2. Для надання забарвлення
БО склокристалічному матеріалу до складу вихідних стекол додатково вводили М2гО5, Сі2Оз, МпО»,
ЕегОз, бозОл4, Мі, СиО. Розроблений матеріал завдяки особливостям структури характеризується низькими показниками щільності та в'язкості руйнування. Хоча значення показників твердості за Кнупом - 680 та ТКЛР а- (65,0-80,0)-1407 град' не дозволяють використовувати вказані матеріали як високоміцні та вогнестійкі для елементів бронезахисту.
В основу винаходу поставлено задачу розробки високоміцного склокристалічного матеріалу для виготовлення композиційних елементів для засобів індивідуального захисту, який забезпечить їх підвищений рівень бронестійкості.
Технічний результат забезпечується тим, що у рішенні, яке пропонується, високоміцний склокристалічний матеріал містить оксиди ЗіО»2, АІ2Оз, Г2О, КгО, МагО, ТіО», 2гО», 2п0О, Робб5, 60 ВгОз, МпО» та відрізняється тим, що додатково вміщує оксиди кальцію, магнію, стануму та церію, фторид літію або кальцію при наступному співвідношенні компонентів, мас. 90: 5іОг2-37,3- 65,8; АІ2Оз3-10,0-33,83; 1 120 - 0,01-11,0; Маг2О-0,01-10,47; К2О - 0,01-2,5; Сас - 0,01-9,3; Ма9О-0,01- 3,0; ТіО2-0,01-5,0;. 2702-0,01-8,0;. 7п0-0,01-4,0;. 5пОг-0,01-1,0; С ї1Р-0,0-6,5; Саг2г-0,0-15,0;. РгОбБ- 0,01-3,0; В2Оз-0,01-8,0; СеО»2-0,01-0,5; МпО»2-0,01-2,5.
Високі значення міцності та в'язкості руйнування при одночасно низьких значеннях щільності та модуля пружності склокристалічних матеріалів як бронеелементів можуть бути досягнуті шляхом проектування необхідного складу вихідних композицій стекол та формування в них під час низькотемпературної термічної обробки нано- та мікроструктури з наявністю значної кількості у об'ємі високоміцних кристалічних сполук, які частково зростаються один з одним.
Завдяки крихкому руйнуванню склокристалічного матеріалу на фрагменти до 1 мкм роль з утворенням радіальних тріщин подрібнюючого та відхиляючого шару зростає. Основні механізми поглинання та дисипації енергії кулі пов'язані з утворенням значної кількості нових поверхонь і дрібнофрагментованих часток склокристалічного матеріалу, розгоном фрагментованої маси та передачею теплової енергії.
Особливістю сподуменових склокристалічних матеріалів є поєднання високої механічної міцності для забезпечення стійкості до дії енергоруйнуючих факторів та здатності поглинати та розсіювати ударні навантаження. Саме для склокристалічних матеріалів на основі алюмосилікатів літію з низькою щільністю характерними є найвищі серед відомих склокристалічних матеріалів показники поширення звукової хвилі (6,0-6,4 км/с). В даному випадку, коли різниця в швидкості поширення звукової хвилі в матеріалі снаряду і в бронеелементі є значною, спостерігається ефективне руйнування снаряду.
Основним фактором при одержанні склокристалічних матеріалів вказаного призначення є забезпечення тонкодисперсної об'ємної кристалізації з наявністю ВД-сподумену. Кристалізаційна здатність даних матеріалів визначається стехіометричним співвідношенням фазоутворюючих оксидів І 20, АІ25Оз та 5іО», а також вмістом і співвідношенням каталізаторів кристалізації.
Для формування тонкокристалічної взаємозв'язаної структури стекол було вибрано як каталізатори кристалізації ТіО», 2102, 5пО» та фториди. Для формування об'ємно закристалізованої структури за лікваційним механізмом до складу вихідних стекол було введено
РгО5 та 2п0. Наявність РгО5 у структурі модельних стекол дозволить зменшити деформацію та
Зо напруги, які виникають при поглинанні енергії удару. Введення СеО» дозволить забезпечити протікання нуклеації в стеклах та утворення кристалічних фаз в області більш низьких температур.
Наявність МагО та КО в модельних стеклах дозволяє суттєво знизити їх температуру варки та термічної обробки, а також, поряд з вмістом В2Оз, зменшити їх щільність, що є важливою умовою одержання технологічних полегшених склокристалічних матеріалів. Введення до складу стекол СаО, В2Оз та в меншій мірі МдО та 2пО дозволить значно підвищити їх міцність на розтяг, стиснення, згин та мікротвердість.
В лабораторних умовах виготовлено 10 складів літійалюмосилікатних стекол з маркуванням
СП, які запропоновано для одержання склокристалічного матеріалу для елементів індивідуального бронезахисту, та, для порівняння, склокристалічних матеріалів на основі дисилікату літію та ВД-сподумену - прототипу, що наведені у таблиці 1.
Всі дослідні стекла були зварені в однакових умовах при 1400-1600 "С в корундових тиглях з наступним охолодженням на металевому листі. Маркування склокристалічних матеріалів відповідає маркуванню стекол, на основі яких вони були отримані.
Склокристалічні матеріали на основі стекол були одержані за скляною технологією за двостадійним режимом термічної обробки (таблиця 2).
Таблиця 1 іа т склад, | Прототип За межами мас. 97 СпП-8 | СП-9 ІСП-10 1111 |спл|спе|спз|спа|спь5| Спб сп 5: |68,0-820) 640 | 65,8 | 373 | 39,9 | 600 | 600 | 550 | 6001 60,0 | 60,0 ьо | 8ол5о | 60 1110 - | - | 700 | 7100 70 |тї100/| 80 | 70 0050 1-1 - 1 88 |1047| 10 710 70 | - | - | - 1-6 22| - 1 | 251|251|25| - | - | -
СаО | - | - 1 - | 87 | 93 | 40 | 40 | 50 | - | - | 20 мо ЇЇ - 1-1 - 1-1 - 1051051 151|30|20| 0
Таблиця 1 (продовження)
Оксидний склав, Прототип За межами сп-в | сп-о ІСП-10 1011 |сплІспе|спз|спа|спь5|спву| сп 00-40 | 50 | - | - | - | 20 | 20 | 30 | - | - | 20 00100 Ї - | 80 - | - | 10 - - | - | - | 10 0022 | - | 05 | - | - | 20 | 20 | 30 | 40 | 30 | 30 зб | - | - 1 -1|- 1-10 - 1 -|-1-
ШЕ 177-71-11 -|521|65|- | - | - !- |-
Са | - 15011 - | - | - | - ЇЇ - ! - 1-11 - 1 00-40 | - | 20 | - | - | 20 | 20 | 30 / 30 | 30 | 30 2,5-7,5 | - | - | 74 | - | ї2 | 50 | 80 | 20 | 15 | 15 беої | - | - 1-1 - 1-1 - 1-1 -1051051|05
Сеоз | 04 1-1 - 1-1 1-1 -1- 1-1 -1-
МО | 17 | - 1 - Ї- 1-11 -1-1- 1-1 -1- 163 | - | 11-17 11-11 - 1201 251| - 1429 | - | - 1 - Її - 171-11-11 - 1-1
Со | 02 | - | - | - | - | - Її - Її - | - | - мо | 07 | - | - 1-1 -1-1-1-1-1-1- со | 07 | - Її - Її - 71 -Ї-1ї1-1-1-1 1-1
На відміну від прототипу перша стадія термічної обробки була вибрана в області низькотемпературної кристалізації, яка вносить значні зміни в характер кристалізації модельних стекол. Так, у разі кристалізації при температурі 530 "С відбувається зародкоутворення та ріст кристалів метасилікату літію. У результаті цього скло настільки збіднюється оксидом літію, що Вр- евкриптитовий твердий розчин, який викликає розміцнення структури, утворюється в незначній кількості.
Таблиця 2
ТВ
Кристалічна фаза після ЦезіОз відсутня варки
Кристалічна | Гі25і2О5, ! фаза після р- В-СІАІБігОв | Сагг сарібо», В-ПАЇБі26 Ов термообробки ГіАІ5і2Ов Й
Вміст фази, 17160 во) воло) тов во во варки ШИ 1400|4400| 550 | 1600 1450 | 1450 | 1400 1400 | 1400 | 1400
Режими 65о- о обробки 7802с,2 нд С,2 5ЗО "С, 2 год.
Ї стадія год. д. 825- о 9752с,4| М007С,2 825-850 2С, 2 год. год. год.
На другій стадії термічної обробки для стекол СП-1, СП-2, які знаходяться за межами, наявність кристалів Д-сподумену розміром 0,5-1,0 мкм у кількості 80 об. 95 є запорукою високих значень твердості за Вікксерсом, мікротвердості та в'язкості руйнування. Однак для даних склокристалічних матеріалів характерним є збільшення значень їх щільності за рахунок вмісту оксидів титану та цирконію та підвищення температури термічної обробки до 900 с, обумовленої вмістом оксиду силіцію 64,0-65,8 мас. 95. Склокристалічні матеріали СП-3 та СП-4, які знаходяться за межами, завдяки значному вмісту оксиду алюмінію характеризуються високими температурами варки та наявністю у структурі кристалічних фаз нефеліну та флюориту, що визначають високі показники ТКЛР. Незначний вміст нефеліну та наявність флюориту, який призводить до розміцнення структури скла, позначається на зниженні механічних властивостей даних склокристалічних матеріалів. Для склокристалічних матеріалів
СП-5, СП-6 та СП-7, які знаходяться за межами, зниження вмісту кристалів Д-сподумену до 70 об. 95 призводить до деякого зниження механічних властивостей.
Для склокристалічних матеріалів СП-86, СП-9 та СП-10 характерною є наявність тонкодисперсної ситалізованої структури за лікваційним механізмом з вмістом кристалів рД- сподумену розміром 0,07-0,5 мкм у кількості 80 об. 95.
Саме одержання вказаної структури в умовах низькотемпературної термічної обробки дозволяє забезпечити їх високі експлуатаційні властивості та їх використання в умовах значних механічних та термічних навантажень (таблиця 3): щільність (р - 2,43-2,44 г/см3) - визначає масові характеристики склокристалічних матеріалів для індивідуального бронезахисту; твердість (НМ-8570-8680 МПа) - визначає ефективність руйнування бронебійного сердечника при взаємодії зі склокристалічним матеріалом; в'язкість руйнування (Кіс- 3,0-3,4 МПа-м"2) - визначає живучість броні при обстрілі та експлуатаційну живучість; модуль пружності (ЕЕ -95,6-100,0 ГПа) - визначає хвильову картину, швидкість поширення хвиль напружень в перешкоді; інтеркристалічний характер руйнування склокераміки - визначає можливість енергопоглинання; термічна стійкість (с(го-воогс107-20,78-26,23 град") та вогнестійкість (700-750 С, 15 хв) - визначає здатність до дії відкритого полум'я.
Таблиця З матеріалів
Прототип | - |НКб40 | 27-33 | - | 650-800 | 243
Межа кондиційної поразки або балістична межа БЕ50 захисних елементів на основі склокристалічних матеріалів СП-8, СП-9 та СП-10 визначається швидкістю М50-910ж15 м/с кулі 5,5 мм (патрон 7НІ0), нижче якої забезпечується надійний захист, та відповідає 4 класу
Зо захисту за ДСТУ В 4103-2002.
Ефективність застосування склокристалічних матеріалів у складі композиційного бронеелемента "кераміка - склокристалічний матеріал - полімер" досягається шляхом їх одночасного використання як енергоруйнуючого та енергопоглинаючого шарів. Це дозволить знизити вагу бронеєелемента та забезпечити їх високі експлуатаційні властивості.
Джерела інформації: 1. Материаль; и защитньсе структурь! для локального и индивидуального бронирования В.А.
Григорян, И.Ф. Кобьілин, В.М. Маринин, Е.Н. Чистяков. Под. ред. В.А. Григоряна. - М.: Изд.
РадиоСофт, 2008. - С. 160. 2. Раї. 005 2005/0119104 АТ, ІРС" ВЗ2В 9/00. Ргоїєсііоп їтот Кіпеїїс ІНгєаїв ивіпу діазв-сегатіс таїегіа! / А. АіІехапаєг, А. Маспиті, 5. Ваіспеї. -Мо 10/928,723; йЙей 30.08.2004; даїе ої раїепі 02.06.2005. - 15 р.
З. Раї. 20150274581 АТ, ОБА, ІРС СОЗС 10/0027, СОЗС 2204/00. Нідн 5ігепдій діазв-сегатісв
Наміпу Іішт аївіїсаїе апа Беїа-зродитепе з5ігисіцгев / а. Н. Веаї), Оіапу Ри, Ї. А. Моогеє, ГЇ. В.
РіпсКпеу, СН. М. Зтійй - Мо 14/474708; йеа 02.09.2014; дасте ої раїгепі 01.10.2015. - 10 р.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Високоміцний склокристалічний матеріал, який містить оксиди 510», АІг2Оз, І ігО, ТіОг, 2гО», 7п0, Р2О5, ВгОз, який відрізняється тим, що додатково містить оксиди кальцію, магнію, стануму та церію при наступному співвідношенні компонентів, мас. 95: 5іОг - 60,0; АІгОз - 15,0-18,0; 20 - 7,0-10,0; Са - 0,0-2,0; Ма - 1,0-3,0; ТіО» - 0,0-2,0; 2710» - 0,0-1,0; 710 - 3,0-4,0; 5пО» - 0,0-1,0; РгОб5 - 3,0; Вг2Оз - 1,5-2,0; Се» - 0,5; МпО» - 0,0-2,5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201608585A UA118864C2 (uk) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Високоміцний склокристалічний матеріал |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201608585A UA118864C2 (uk) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Високоміцний склокристалічний матеріал |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA118864C2 true UA118864C2 (uk) | 2019-03-25 |
Family
ID=65859040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201608585A UA118864C2 (uk) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Високоміцний склокристалічний матеріал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA118864C2 (uk) |
-
2016
- 2016-08-04 UA UAA201608585A patent/UA118864C2/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7284469B2 (en) | Protection from kinetic threats using glass-ceramic material | |
| US20180057392A1 (en) | Strengthened glass ii | |
| US7875565B1 (en) | Transparent glass-ceramic armor | |
| JP2709814B2 (ja) | 防具材料 | |
| JP2010524808A (ja) | ハイブリッド積層透明防具 | |
| Klement et al. | Transparent armour materials | |
| EP0175820A1 (en) | Making high strength semi-crystalline ceramic material | |
| JP2011504992A (ja) | マルチヒット対応透明積層装甲システム | |
| JPH11278909A (ja) | ショック緩和材及びショック緩和化学結合セラミック材及びショック緩和用の高多孔度材を鋳造可能な混合物及びショック緩和製品及びショック緩和弾薬貯蔵室及びショック緩和弾薬貯蔵ラック及びショック緩和建築用組成物 | |
| US20120255457A1 (en) | Structural metallic binders for reactive fragmentation weapons | |
| US9162426B2 (en) | Transparent armor systems, methods for making and methods for using | |
| WO2007032961A2 (en) | Chemically strengthened lithium aluminosilicate glass | |
| UA118864C2 (uk) | Високоміцний склокристалічний матеріал | |
| CN104496176B (zh) | 一种高弹能耗散能力氧氮玻璃材料及其制备方法 | |
| US20130059157A1 (en) | Transparent laminates comprising intermediate or anomalous glass | |
| Savvova et al. | High-strength spodumene glass-ceramic materials | |
| Savvova et al. | Development of glass-ceramic high-strength material for personal armor protection elements | |
| TW201124284A (en) | Transparent armour having improved ballistic properties | |
| RU2510374C1 (ru) | Каменное литье | |
| Savvova et al. | Effect of the structure of lithium-silicate glasses on the mechanical properties of transparent glass-ceramic materials | |
| Schuldies et al. | Ceramic matrix composites for ballistic protection of vehicles and personnel | |
| ALTUĞ et al. | Transparent armour systems and general applications | |
| Dmytrovych | RESEARCH OF THERMAL PROPERTIES OF MULLITE-CORDIERITE PROTECTIVE ACTION MATERIALS | |
| Senthil Kumar et al. | Transparent ceramics for ballistic armor applications | |
| UA126053C2 (uk) | Високоміцний склокристалічний матеріал |