МИКРОФРАГМЕНТАЦИЯ ЛИТОГО СЛЮДОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ СЖАТИИ

  • Anna M. Ignatova Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • Мaxim V. Yudin Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • Мikhail N. Ignatov Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • Мikhail А. Sokovikov Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Vasiliy V. Chudinov Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН
Ключевые слова: слюдокристаллический материал, фторфлогопит, синтетическая слюда, удар, разрушение, динамическое сжатие, анализ изображений

Аннотация

Исследование преследовало цель оценить перспективность использования слюдокристаллического материала фторфлогопитового типа (основная фаза соответствует соединению KMg3(Si3AlO10)F2) для использования в изготовлении бронезащитных изделий. Для проведения такой оценки в исследовании были установлены особенности деформации литого слюдокристаллического материала фторфлогопитового типа при динамическом сжатии по методу разрезного стержня Гопкинсона-Кольского. Выявлено, что разрушение литого слюдокристаллического материала при средней скорости деформации 250-1500 с-1 происходит с образованием мелкодисперсных фрагментов. Скорость воздействия была выбрана по аналогии с известными испытаниями материалов схожего назначения, обладающих стеклокристаллической структурой. Для количественной оценки интенсивности разрушения был проведен анализ фракционного состава фрагментов разрушения методом анализа изображений, полученных при исследовании методом растровой электронной сканирующей микроскопии. В ходе анализа данных эксперимента было установлено, что характеристическим показателем при анализе фракционного состава фрагментов разрушения является доля тех, чей размер составляет от 1 до 100 мкм в общей массе фрагментов до 1000 мкм (фрагменты большего размера не рассматриваются, так как образуются вторично, как фрагменты разрушения, возникающие после образования магистральных трещин), для исследованного материал этот показатель в указанных условиях воздействия составил от 83 до 87%, что опираясь на сравнение с аналогичными материалами, используемыми в изготовлении элементов бронезащитных изделий, позволяет оценить его как материал перспективный в данной сфере применения, так как помимо оптимальных показателей фракционного разрушения при ударе данный материал обладает меньшей плотностью в сравнении с аналогами, и изделия из него могут обладать меньшей массой, что является конкурентным преимуществом.

Литература

Grishchenko, D.N., Medkov, M.A., Papynov, E.K. Fabrication of B-Containing Glass and Glass-Ceramic Materi-als via Liquid Organic Phase Pyrolysis. Russ. J. Inorg. Chem. 2020. 65. P. 431–439. DOI: 10.1134/S0036023620030055.

Khasanov O.L., Dvilis E.S., Polisadova V.V., Khasanov A.O., Bikbaeva Z.G. Armored ceramics from boron car-bide. Nanotekhnol. Ecologiya. Proizvodstvo. 2013. N 3 (22). P. 33 (in Russian).

Kulnitskiy B.A., Gordeeva T.A., Ovsyannikov D.A., Popov M.Y., Blank V.D. Phase transformations of group IV elements: carbon, silicon, germanium under cyclic stresses up to 6 GPa. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. [ChemChemTech]. 2020. V. 63. N 12. P. 10-15 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206312.8y.

Mulyar S.G., Galinovsky A.L., Kolpakov V.I., Sayfutdinov R.R. Methodology for calculating the bullet re-sistance of individual armor protection equipment. Innovatsii v Nauke. 2012. N 14-1. P. 94-106 (in Russian).

Davydova M., Uvarov S., Naimark O. The effect of porosity on fragmentation statistics of dynamically loaded ZrO2 ceramics. Frattura ed Integrita Strutturale. 2018. V. 12. N 43. P. 106-112. DOI: 10.3221/IGF-ESIS.43.08.

Makarov P.V., Evtushenko E.P., Smolin I.Yu., Trubitsyn A.A., Trubitsina N.V., Voroshilov S.P., Botvenko D.V., Goloskokov S.I. Modeling the destruction of coal samples under dynamic loading. Vestn. Nauchnogo Tsentra. 2008. N 2. P. 31-38 (in Russian).

Yudin M.V., Nikolaev M.M., Ignatova A.M., Ignatov M.N. Functional and technological scheme for the pro-duction of fluorophlogopite products. Vestn. Perm. Nats. Issled. Politekh. Un-ta. Mashinostr., Materialoved. 2017. V. 19. N 2. P. 118–132 (in Russian). DOI: 10.15593/2227-9877/2017.2.09.

Loryan V.E., Kachin A.R., Uvarov V.I. Synthesis in the combustion mode of mica-crystalline materials based on fluorophlogopite using mineral raw materials and waste from aluminum production. Perspektiv. Mater. 2017. N 2. P. 72-78 (in Russian).

Laizerson M.S. Synthetic mica. M.: Gosenergoizdat. 1962. 86 p. (in Russian).

Ilyina V.P. Glass-crystalline materials based on the mineral and technogenic raw materials of Karelia. Steklo Кeramika. 2007. N 9. P. 20-23 (in Russian).

Suvorova O.V., Makarov D.V., Melkonyan R.G., Makarova I.V. Opportunities and prospects for the use of waste from the mining and industrial complex to pro-duce glass and glass-crystalline materials. Ecologiya Promyshl. Pr-va. 2011. N 1. P. 54-60 (in Russian).

Grujicic M., Arakere G., He T., Bell W.C., Glomski P.S., Cheeseman B.A. Multi-scale ballistic material modeling of cross-plied compliant composites. Composit. Pt. B: Eng. 2009. N 40. P. 468-482. DOI: 10.1016/j.compositesb.2009.02.002.

Makarov P.V. The mathematical theory of the evolution of loaded solids and media. Fiz. Mezomekhan. 2008. V. 11. N 3. P. 19-35 (in Russian).

Ignatova A.M., Ignatov M.N., Nikhamkin M.A., Voronov Lv. Evaluation of the fragmentation of an oxide-silicate material by image analysis. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering International Workshop "Advanced Technologies in Material Science, Mechanical and Automation Engineering – MIP: Engi-neering – 2019". Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engi-neering Associations. 2019. P. 48-51. DOI: 10.1088/1757-899X/537/2/022051.

Gorbushin N.A., Petrov Yu.V. Dynamic fragmentation of solid particles when interacting with a rigid barrier. Zhurn. Tekhn. Fiziki. 2014. N 2. P. 39-44 (in Russian). DOI: 10.1134/S1063784214020091.

Albagachiev A.Yu., Goloveshkin V.A., Kholin N.N. Dynamics and destruction of magma shells during un-derwater volcanic eruptions. Vestn. Tomsk. Gos. Un-ta. Matem. Mekhanika. 2019. N 59. P. 29-36 (in Russian). DOI: 10.17223/19988621/59/4.

Savenkov G.G., Kuznetsov A.V., Bragov A.M., Konstantinov A.Yu., Lomunov A.K. Structural-geometric transitions under dynamic loading of materials. Vestn. PNIPU. Mekhanika. 2016. N 3. P. 164-173 (in Russian). DOI: 10.15593/perm.mech/2016.3.11.

Naimark O.B. Some regularities of scaling in plasticity, fracture and turbulence. Phys. Mesomech. 2015. V. 18. P. 71-83.

Pusev V.I., Ovchinnikov A.F., Markov V.A., Kiselev V.M., Andryushin A.A. Issues of booking and opposition to surface weapons and armor of armadillos. Obo-ronnaya Tekhnika. 2007. N 3-4. P. 104-118 (in Russian).

Ovsienko A.I., Rumyantsev V.I., Bespalov I.A., Silnikov N.M. Prospects for the use of reactive sintered boron carbide as an armored ceramic. Vopr. Oboronnoi Tekhniki. Ser. 16: Tekhn. Sr-va Protivod. Terrorizmu. 2015. N 7-8. P. 95-101 (in Russian).

Опубликован
2021-01-29
Как цитировать
Ignatova, A. M., YudinМ. V., IgnatovМ. N., SokovikovМ. А., & Chudinov, V. V. (2021). МИКРОФРАГМЕНТАЦИЯ ЛИТОГО СЛЮДОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ СЖАТИИ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 64(2), 56-61. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216402.6277
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы