Lehké keramické materiály pro balistickou ochranu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Obsahom tejto práce je ucelená charakteristika ľahkých neoxidových keramických materiálov pre balistické aplikácie, rešerš technológií výroby, spracovania keramiky na báze karbidu bóru B4C a demonštrácia rámca na vyhodnotenie balistickej odolnosti materiálu na základe mechanických vlastností. Pomocou výstupov z teoretickej časti bol pripravený experiment, príprava kompozitného materiálu (B4C + Si, B4C + Ti) metódou Spark plasma sintering (SPS) s objemovým podielom dopantu do 5 %. Získané vzorky boli podrobené mechanickému testovaniu, výsledky ktorého boli pre jednotlivé podiely porovnané, s cieľom identifikovať ideálne množstvo dopantu s ohľadom na prebiehajúce chemické reakcie. Na účely balistickej ochrany sa javí najlepšie materiál s najvhodnejšími vlastnosťami (tvrdosť = 3502 ± 122 HV1, lomová húževnatosť KIC = 2,97 ± 0,03 MPam^0,5), B4C + 1,0 obj. %.
This thesis gives a comprehensive characterization of lightweight non-oxide ceramic materials for ballistic applications, an overview of production technologies and processing of boron carbide B4C and its ceramic-based composites. A framework for evaluating the ballistic resistance of the material based on mechanical properties is shown there. It can be used in experiments without normalized equipment. The experiments including B4C + Si, B4C + Ti composites, and application of Spark plasma sintering (SPS) were designed according to outputs from the theoretical part. The volume fractions of Si, Ti dopants were optimized based on ongoing chemical reactions during sintering. The obtained samples were subjects of mechanical testing which results were compared to identify the ideal ratio of matrix and reinforcement. As the best suited material for ballistic protection, B4C + 1,0 obj. % reaches these values of parameters; hardness = 3502 ± 122 HV1; fracture toughness KIC = 2,97 ± 0,03 MPam^0,5.
This thesis gives a comprehensive characterization of lightweight non-oxide ceramic materials for ballistic applications, an overview of production technologies and processing of boron carbide B4C and its ceramic-based composites. A framework for evaluating the ballistic resistance of the material based on mechanical properties is shown there. It can be used in experiments without normalized equipment. The experiments including B4C + Si, B4C + Ti composites, and application of Spark plasma sintering (SPS) were designed according to outputs from the theoretical part. The volume fractions of Si, Ti dopants were optimized based on ongoing chemical reactions during sintering. The obtained samples were subjects of mechanical testing which results were compared to identify the ideal ratio of matrix and reinforcement. As the best suited material for ballistic protection, B4C + 1,0 obj. % reaches these values of parameters; hardness = 3502 ± 122 HV1; fracture toughness KIC = 2,97 ± 0,03 MPam^0,5.
Description
Keywords
Balistická ochrana, B4C, SiC, Spark plasma sintering (SPS), Ľahké keramické materiály, Rozmerová analýza, Kompozit na báze keramiky, Ballistic protection, B4C, SiC, Spark plasma sintering (SPS), Low-weight structural ceramics, Dimensional analysis and property correlation, Ceramic matrix composite (CMC)
Citation
GREGUŠ, P. Lehké keramické materiály pro balistickou ochranu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
Materiálové inženýrství
Comittee
prof. RNDr. Karel Maca, Dr. (předseda)
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc. (místopředseda)
Ing. Martin Zelený, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Martin Trunec, Dr. (člen)
prof. Mgr. Tomáš Kruml, CSc. (člen)
Date of acceptance
2020-07-15
Defence
- vlastní obhajoba diplomové práce
- posudek vedoucího- posudek oponenta
- odpovědi na dotazy oponenta
- otázky z komise
: jak a proč byla zjišťována reakční tepla - zodpovězeno
: hodnocení lomové houževnatosti z Vickersových vpichů - jak velké byly vpichy při použití daného zatížení, srovnání s velikostí částic materiálu - je nalezená tvrdost opravdu tvrdostí materiálu jako celku nebo jen strukturní součásti - zodpovězeno
: metoda měření délky trhlin z vpichů - zodpovězeno
: statistické vyhodnocení výsledků experimentů - zodpovězeno
: určení porovitosti experimentálních materiálů, otevřená a uzavřená porovitost - zodpovězeno
: indentační houževnatost - proč byl pro její určení vybrán právě použitý vztah (z celkem 27 obvykle používaných) - zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení