Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

Введение Композиционные материалы на основе алмаза и карбида кремния, полученные методом реакционного спекания пористой алмазной заготовки жидким кремнием, представляют собой новое поколение технической керамики. Их уникальные свойства — сочетание рекордной твердости (50-75 ГПа), исключительной удельной жесткости (до 24,4 106 м), высокой теплопроводности (до 650 Вт/м К), превосходящей медь, и низкого температурного коэффициента линейного расширения (1,9-2,3 106 К-1) — открывают широкие перспективы в критически важных отраслях. Научной группой С. К. Гордеева (ЦНИИМ) подробно исследована технология реакционного спекания алмазокарбидокремниевого композиционного материала и зависимость структуры и свойств данного материала от его состава [1-7]. В авиационных и ракетных двигателях материал востребован для изготовления деталей, работающих в экстремальных условиях. Показано успешное применение в сопловых аппаратах газовых турбин, где лопатки из данного композита выдерживают высокотемпературные потоки до 1 500 °С при циклических тепловых нагрузках [8]. Исключительная износостойкость материала определяет его использование в узлах трения экстремальных условий. Коэффициент трения при работе в паре «композит-композит» составляет 0,025 в водной среде и 0,012 в масляной, при удельном износе менее 7 нм/км устойчивость к абразивному и эрозионному износу в 300 раз выше, чем у реакционно-спеченного карбида кремния [4; 9]. Это позволяет применять его в высоконагруженных парах трения авиационных двигателей, подшипниках специального назначения, соплах гидроабразивной резки и футеровках оборудования для обработки абразивных сред. Технология безусадочного спекания обеспечивает изготовление деталей сложной геометрии с точностью до 0,1 мм без последующей механической обработки. Перспективы бронезащиты. Сочетание высокой скорости звука (до 15,6 км/с) и твердости обеспечивает рекордные значения стойкости к высокоскоростному ударному воздействию. Это уникальное сочетание свойств указывает на высокий потенциал для броневых применений. Комбинация сверхвысокой твердости алмазной фазы, прочной карбидокремниевой матрицы с транскристаллитным характером разрушения и низкой плотности создает предпосылки для эффективного поглощения кинетической энергии. Перспективны исследования многослойных бронеконструкций с наружным слоем из композита алмаз — карбид кремния. В последние годы научной группой под руководством академика РАН В. Я. Шевченко опубликованы исследования, посвященные теории разрушения композитов алмаз — карбид кремния при ударном воздействии, где описываются и оптимизируются уникальные броневые свойства таких композитов [10-15]. Таким образом, композиты алмаз — карбид кремния представляют стратегический материал для новых поколений аэрокосмической и оборонной техники, сочетающий беспрецедентные эксплуатационные характеристики с возможностью изготовления изделий сложной формы. Дальнейшие исследования данного материала должны быть направлены на оптимизацию состава для специфических задач бронезащиты. Целью данной работы является анализ пулевой стойкости алмазного композита по классам защиты Бр4 и Бр5 в составе опытных броневых панелей. Результаты Важной особенностью проведения испытаний алмазных керамик на пулевую стойкость является технологический аспект сборки опытных броневых панелей. В нашем эксперименте броневая панель представляла собой склейку радиусных керамических плит 50 х 50 мм и их составляющих частей (всего 29 элементов) стык в стык на подложке из сверхмолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) в оболочке из арамидной ткани, стянутой герметиком типа УГ-2. Фактически броневая панель представляет собой «сэндвич» из мозаики керамических плит. При реализации испытаний на класс защиты Бр4 в рамках эксперимента рассмотрены различные варианты толщины керамических плит от 6 до 10 мм, а также различные варианты толщины подложек от 8 до 10 мм. Варьируемые параметры существенным образом влияют на вес конструкции, что следует принимать во внимание при анализе эксперимента, поверхностная плотность конструкций изменяется в диапазоне от 29,9 до 41,5 кг/м2. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 46-50. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 46-50. © Беляков А. Н., Марков М. А., 2025 47