Silicon doped boron carbide a lightweight impact resistant material

掺硅碳化硼是一种轻质抗冲击材料

基本信息

  • 批准号:
    EP/K028707/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 84.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2013 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

There is a need for impact resistance light weight materials for a number of applications including, 1) for the aerospace industry, particularly satellites where protection from high speed space debris is required 2) ballistic personal armour. In this case, high quality light weight armour is essential to protect soldiers and to allow them function efficiently. In both cases high velocity impacts occur and weight is crucial. Boron carbide has the potential to be an excellent material as it is very hard and very light; however it unexpectedly fragments under shock or high pressure loading. We have shown in preliminary work that by carefully adjusting the chemistry of the material with small additions of Silicon the mechanism of fragmentation under high pressure loading is suppressed, although it is unclear if this translates to improved impact performance. Therefore in this work we aim to study in detail the mechanism by which boron carbide deforms and how this is altered by small additions of Silicon. This will involve deforming the materials within a high resolution electron microscope to understand which parts of the materials fail first and how. In parallel to these experiments, high velocity gas gun experiments on larger samples will help us understand how the deformation moves through the material, this is particularly important in impact resistant materials. Among other things this will require considerable improvements in our ceramic processing knowledge to produce the large amounts of the silicon stabilized boron carbide particularly for the gas gun experiments. However, if successful this knowledge will directly relevant to our industrial partners who will be able to quickly exploit it. The cutting edge analysis that will be required for this project will rely of devolvement of analytical techniques that can be applied in the future to a range of other materials. This includes high speed spectroscopic diagnostic tools which do not exist in the country at this time.
需要对许多应用,包括1)航空航天行业的抗压轻度材料,尤其是需要保护高速空间碎屑的卫星2)弹道个人装甲。在这种情况下,高质量的轻质装甲对于保护士兵和使他们有效运转至关重要。在这两种情况下,都会发生高速度影响,重量至关重要。硼碳酸酯有可能成为一种优秀的材料,因为它非常坚硬且非常轻巧。但是,它出乎意料地在冲击或高压负载下碎片。我们在初步工作中表明,通过少量添加硅的材料的化学性质,抑制了高压负载下的碎片机理,尽管尚不清楚这是否会转化为改善影响性能。因此,在这项工作中,我们旨在详细研究碳化钾变形以及如何通过硅的少量添加来改变的机制。这将涉及将高分辨率电子显微镜中的材料变形,以了解材料的哪些部分首先失败以及如何失败。与这些实验并行,较大的样品上的高速速度气枪实验将有助于我们了解变形如何通过材料移动,这在抗影响材料中尤为重要。除其他外,这将需要在我们的陶瓷加工知识中进行大量改进,以产生大量硅稳定的碳化物碳化物,尤其是对于气枪实验。但是,如果成功的话,这些知识将与我们的工业伙伴直接相关,他们将能够快速利用它。该项目将需要的最先进的分析将依赖于将来可以应用于其他材料的分析技术的分析技术。这包括此时该国不存在的高速光谱诊断工具。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Using coupled micropillar compression and micro-Laue diffraction to investigate deformation mechanisms in a complex metallic alloy Al13Co4
利用耦合微柱压缩和微劳厄衍射研究复杂金属合金 Al13Co4 的变形机制
  • DOI:
    10.1063/1.4944486
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Bhowmik A
  • 通讯作者:
    Bhowmik A
Deformation behaviour of [001] oriented MgO using combined in-situ nano-indentation and micro-Laue diffraction
  • DOI:
    10.1016/j.actamat.2017.12.002
  • 发表时间:
    2018-02-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Bhowmik, Ayan;Lee, Junyi;Giuliani, Finn
  • 通讯作者:
    Giuliani, Finn
Mechanics of shock induced pore collapse in poly(methyl methacrylate) (PMMA): Comparison of simulations and experiments
  • DOI:
    10.1016/j.jmps.2020.104075
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    N. Rai;E. Escauriza;D. Eakins;H. Udaykumar
  • 通讯作者:
    N. Rai;E. Escauriza;D. Eakins;H. Udaykumar
X-ray imaging of subsurface dynamics in high-Z materials at the Diamond Light Source.
在钻石光源下对高 Z 材料的次表面动力学进行 X 射线成像。
Investigating spatio-temporal deformation in single crystal Ni-based superalloys using in-situ diffraction experiments and modelling
  • DOI:
    10.1016/j.mtla.2020.100635
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    A. Bhowmik;Junyi Lee;Suki Adande;Ming Wang-Koh;T. Jun;Giorgio Sernicola;T. B. Britton;C. Rae;D. Balint;F. Giuliani
  • 通讯作者:
    A. Bhowmik;Junyi Lee;Suki Adande;Ming Wang-Koh;T. Jun;Giorgio Sernicola;T. B. Britton;C. Rae;D. Balint;F. Giuliani
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    2022
  • 资助金额:
    $ 84.3万
  • 项目类别:
    Research Grant
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