Стр. 28 - СПЕЦСРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ БРОНЕЗАЩИТЫ

СБОРНИК ДОКЛАДОВ
26
Свойства бронекерамики В4С, изготовленной методом SPS
с применением ультрадисперсного порошка.
Одним из перспективных способов улучшения физико-механических свойств броне-
керамики B4C является введение добавок нанопорошков совместно с порошком микрон-
ных фракций [1]. Целью работы было исследование влияния добавок ультрадисперсного
порошка (УДП) карбида бора (в количестве 10% мас.) к промышленному порошку карби-
да бора (марка М-5-П, ГОСТ 3647-80) на физико-механические свойства керамики, полу-
ченной методом спекания в искровых разрядах плазмы (spark plasma sintering - SPS).
Диспергирование порошка до субмикронных размеров проводилось на пневматиче-
ском циркуляционном аппарате [2]. Смешивание порошков до получения гомогенной
смеси проводилось мешалкой МТ-2.
По результатам СЭМ–анализа (JSM-7500FA JEOL) средний размер частиц исходного
порошка – 4,7 мкм, диспергированного – 0,88 мкм. В смешанном порошке B4Cmix ультра-
дисперсные частицы равномерно распределены по объему основного порошка.
Оптимизировались условия SPS для достижения наибольших значений плотности
(абсолютной а или относительной отн, микротвердости HV и трещиностойкости K1c
(измерялись на ПМТ-3М ЛОМО). Варьировались температура спекания (Тсп = 1850, 1950,
2050°С) и давление подпрессовки (Рпр = 30, 60, 90 МПа). Длительность спекания состав-
ляла 10 минут.
В таблице приведены значения характеристики образцов карбида бора, изготовлен-
ных на установке SPS 515S (SPS SYNTEX) из смешанного порошка.
Tсп, oC Pпр, МПа HV, ГПа K1c, МПа*м1/2 а, г/см3  отн, %
1850 30 22,5 9,2 2,17 86,0
60 23,7 7,6 2,24 88,7
90 24,8 7,3 2,38 94,8
1950 30 32,5 4,4 2,45 97,1
60 35,6 6,5 2,49 98,5
90 42,2 9,5 2,48 98,3
2050 30 38,1 5,6 2,45 97,2
60 41,4 9,9 2,46 97,6
90 47,9 15,0 2,47 98,0
Аномально высокие значения микротвердости керамики B4Cmix (Hv=47,9 ГПа и Hv=42,19 ГПа) и высокая плотность (98%
от теоретической) получены при режимах SPS Тсп = 2050 °С / Рпр = 90 МПа и Тсп = 1950°С / Рпр = 90 МПа, соответственно. В
этих образцах значение трещиностойкости К1с достигало значений 9…15 МПа*м1/2, что превышает значения К1с = 3,5…4,0
МПа*м1/2 в керамиках без добавок УДП, полученных методом горячего прессования [3].
СЭМ-анализ изображений сколов показал, что керамика B4Cmix, изготовленная методом SPS в оптимальных режимах, по-
зволяет получать плотные образцы с совершенной зеренной структурой и качественными межзеренными границами.
Работа поддержана Минобрнауки РФ (Госзадание «Наука»; проект №14.518.11.7017).
Литература:
1. Лякишев Н.П. // Вестник РАН. – 2003, т.73, №5, с.312.
2. Белов Н.Н., Бирюков Ю.А., Росляк А.Т. и др. // ДАН, 2004, т.397, №3, с.337-341.
3. Гаршин А.П., Гропянов В.М., Зайцев Г.П., Семенов С.С. Керамика для машиностроения. – М.: Научтехлитиздат, 2003. – 384 с.
Авторский коллектив: О.Л. Хасанов, А.О. Хасанов, З.Г. Бикбаева, В.В. Полисадова, Э.С.Двилис.
Хасанов Олег Леонидович,
директор Нано-Центра
Национальный исследовательский
Томский политехнический
университет (ТПУ),
зав. кафедрой «Наноматериалы
и нанотехнологиии», доктор
технических наук, профессор,
почетный работник высшего
профессионального образования
Российской Федерации, эксперт
Госкорпорации РОСНАНО,
эксперт Международного
научно-технического центра по
коммерциализации технологий.