Методы повышения ударной вязкости карбидокремниевой керамики

Исследования по повышению прочности и плотности карбидокремниевой керамики являются нашей постоянной работой. Основными методами повышения ударной вязкости керамики из карбида кремния являются изменение состава керамического материала, например, за счет повышения прочности волокон/нитевидных кристаллов, повышения прочности частиц второй фазы и изменения процесса формования керамики для изменения внутренней микроструктуры керамики.

Добавление углеродных коротких волокон в карбидокремниевую керамику позволяет снизить содержание свободного кремния в керамике, сформировать слой β-SiC и повысить ударную вязкость карбидокремниевой керамики. При объемной доле углеродных коротких волокон до 30 % вязкость разрушения карбидокремниевой керамики достигает 5,1 МПа · м1/2, что на 78 % выше, чем у карбидокремниевой керамики без углеродных коротких волокон.

В результате исследования технологии изотермической ковки было установлено, что частицы SiC равномерно распределены по траектории в алюминиевой матрице, что значительно улучшает характеристики ковки (по хордовой выборке). Rm=500 МПа, Rp0.2=330 МПа, A=7%, K1C=25,0 МПа·м1/2.

За счет оптимизации распределения крупных и мелких частиц порошка карбида кремния по размерам повышается ударная вязкость карбида кремния. Исследования показали, что введение крупнозернистого порошка может подавить рост аномальных зерен в керамике S-SiC, в результате чего образуются мелкие равноосные зерна. По мере увеличения содержания крупнозернистого порошка вязкость керамики S-SiC сначала увеличивается, а затем снижается. При содержании крупного порошка 65 % ударная вязкость керамики S-SiC наиболее высока, что на 17,1 % выше, чем без крупного порошка, достигая (4,92 ± 0,24) МПа·м1/2.

Благодаря исследованию вышеуказанных результатов мы освоили метод подготовки карбидокремниевой керамики к упрочнению. Наши керамические изделия из карбида кремния имеют лучшие характеристики, чем обычная керамика из карбида кремния, и могут противостоять воздействию пуль. Продукция соответствует требованиям пуленепробиваемости NIJ IV.