Multivrstvé antibalistické cermety na bázi titanu

0547783 - ÚFP 2022 RIV SK cze A - Abstrakt
Brožek, Vlastimil - Kutílek, Zdeněk - Mastný, L. - Ruml, O. - Marek, I. - Průša, F. - Rohan, P.
Multivrstvé antibalistické cermety na bázi titanu.
[Multilayer anti-ballistic cermets based on titanium.]
ChemZi. Roč. 17, September (2021), s. 198-199. ISSN 1336-7242.
[73. Zjazd chemikov. 06.09.2021-10.09.2021, Horný Smokovec]
Institucionální podpora: RVO:61389021
Klíčová slova: titanium * cermets * spark plasma sintering
Obor OECD: Materials engineering

Antibalistická keramika má mnoho materiálových a tvarových variant, v závislosti na specifikaci jejího použití. Cílem našeho výzkumu byly tvrdé materiály s nejnižší hustotou, určené pro lehké pancéřování. Tomuto kritériu vyhovují SiC, B4C, TiC, TiN a TiB2, které jsou však po slinutí značně křehké. Jejich užitná hodnota, především snížení praskání či křehkého lomu se znásobí zabudováním do struktury cermetu. Při přípravě cermetů s titanovou matricí však dochází k tvorbě dalších binárních sloučenin, které mění stechiometrii povrchových vrstev a ovlivňují finální mechanické vlastnosti vzniklého kompozitu. Jejich vznik difúzním mechanizmem a jejich množství je ovlivněno teplotou a dobou kontaktu matrice a plniva. Metoda SPS (Spark Plasma Sintering) umožnila maximální zkrácení doby existence komponent cermetu v kapalném stavu a stanovení koeficientů reaktivní difúze. Návary cermetů systému Ti-B4C v různém stechiometrickém poměru v dusíkové atmosféře na podložkách z titanové folie byly realizovány metodou PTA (Plasma Transfer Arc) s cílem dosáhnout vytvoření několika mezivrstev s rozdílnými dilatačními koeficienty. I při krátké době ohřevu na 1500°C byl v produktu rtg. analýzou zjištěn hexagonální TiB2, s tvrdostí HV=2800 N/mm2. Připravené vzorky byly podrobeny zkouškám antibalistické odolnosti proti plášťovaným projektilům ráže 38 special. Vyhovující antibalistické vlastnosti mají kombinované cermetové vrstvy Ti-TiB2-Ti-B4C-TiN tloušťky do 3 mm s hmotností do 3,5g/cm2.

Antiballistic ceramics have many material and shape variants, depending on the specifications of its use. The goal of our research was hard materials with the lowest density, designed for light armor. SiC, B4C, TiC, TiN and TiB2, which are, however, very brittle after sintering, meet this criterion. Their utility value, especially the reduction of cracking or brittle fracture, is multiplied by incorporation into the cermet structure. However, in the preparation of cermets with a titanium matrix, other binary compounds are formed, which change the stoichiometry of the surface layers and affect the final mechanical properties of the resulting composite. Their formation by the diffusion mechanism and their amount is influenced by the temperature and contact time of the matrix and the filler. SPS method (Spark Plasma Sintering) enabled a maximum reduction in the lifetime of cermet components in the liquid state and the determination of reactive diffusion coefficients. The cermets of the Ti-B4C system in different stoichiometric ratios in the nitrogen atmosphere on titanium foil substrates were realized by the PTA (Plasma Transfer Arc) method in order to achieve the formation of several interlayers with different expansion coefficients. Even with a short heating time at 1500 ° C, there was an X-ray in the product. hexagonal TiB2 was found by analysis, with hardness HV = 2800 N / mm2. The prepared samples were subjected to tests of anti-ballistic resistance against sheathed projectiles of caliber 38 special. Combined cermet layers Ti-TiB2-Ti-B4C-TiN up to 3 mm thick with a weight up to 3.5 g / cm2 have satisfactory anti-ballistic properties.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0323962