کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5015612 1464049 2017 8 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Fragmentation of an advanced ceramic under ballistic impact: Mechanisms and microstructure
ترجمه فارسی عنوان
تقسیم بندی سرامیک پیشرفته تحت تاثیر بالستیک: مکانیسم ها و ریزساختار
کلمات کلیدی
تکه تکه شدن اثر، شکست ناپذیر، سرامیک پیشرفته، کاربید بور، عیوب،
ترجمه چکیده
در این مقاله، تکه تکه شدن اثر یک اثر تجاری در دسترس کاربید بور با فشار داغ بررسی شده است. تقسیم بندی شده توسط بسیاری از نویسندگان قبلا ذکر شده است که در عملکرد تاثیر سرامیک پیشرفته مهم هستند و بنابراین این مقاله به دنبال ارائه برخی از اولین اندازه گیری های کامل و دقیق اندازه قطعه و توزیع شکل های موجود در ادبیات است. اندازه و اشکال قطعه با استفاده از روش های توسعه یافته در مقالات قبلی توسط نویسندگان، به دست آمده اند و نتایج نشان می دهد که دو مکانیسم تقسیم بندی متمایز به عنوان یک نتیجه از شکست ضربه کاربید بور وجود دارد: یک مکانیزم که ایجاد قطعات کوچک است که همراه با تلفیق شکستگی منشاء نقایص کربن در مواد و یکی از آنها ایجاد قطعات بزرگتر است که با شکست ساختاری (به عنوان مثال، ترک خوردگی شعاعی و محوری) ایجاد می شود. در حالی که این مکانیسم ها مشابه مواردی است که برای شکست فشاری یکسانی ذکر شده است، نتایج ارائه شده در اینجا اهمیت شکل قطعه را به عنوان یک نتیجه از شکست ضربه برجسته می کند. به عبارت دیگر، نتایج نشان می دهد که هر دو قطعه بلوک و ساقه در اثر ضربه به یک ورق کاربید بور تشکیل می شود. انواع قطعه های بلوکی و انحصاری در هر دو مکانیسم کوچک و بزرگ تقسیم بندی وجود دارد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی اسکن، عناصر بلوکی با رشد غالب ترک های موازی با جهت تاثیر همراه بودند، در حالی که قطعات شکسته حاوی سطوح شکستگی هستند که با رشد ترک و همبستگی در جهت عمود بر جهت ضربه تاثیر می گذارد. به این ترتیب، انشعابات، به عنوان یک نتیجه از خم ساختگی است. هیچ یک از ویژگی های آمورف در هر قطعه بلوکی یا شیدایی مشاهده شده در این مطالعه (تعیین شده با استفاده از اسپکتروسکوپ رامان) یافت نشد، که نشان می دهد شکستگی شکننده می تواند مکانیسم غالب است که قطعات شاد را ایجاد می کند. در مجموع، نتایج این نتایج این است که می توان اندازه و شکل قطعه را با کنترل تعداد نقص های کربن در کاربید بور، کنترل کرد. این باید در طراحی سرامیک پیشرفته نسل بعدی برای حفاظت شخصی کمک کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
تقسیم بندی سرامیک پیشرفته تحت تاثیر بالستیک: مکانیسم ها و ریزساختار
چکیده انگلیسی
In this paper, the impact-induced fragmentation of a commercially available hot-pressed boron carbide is explored. Fragmentation has been noted previously by many authors to be important in the impact performance of advanced ceramics, and so this paper seeks to provide some of the first near-complete and detailed measurements of individual fragment size and shape distributions available in the literature. Fragment size and shapes are quantified using methods developed in previous papers by the authors, and results reveal that two distinct fragmentation mechanisms exist as a consequence of the impact failure of boron carbide: one mechanism that creates small fragments that is associated with the coalescence of fractures originating from carbonaceous defects in the material, and one that creates larger fragments that is associated with structural failure (e.g., radial and circumferential cracking). While these mechanisms are similar to those noted for uniaxial compressive failure, results presented here highlight the importance of fragment shape as a consequence of impact failure. Namely, results indicate that both blocky and shard fragments are formed during impact into a boron carbide plate. Blocky and shard fragment types span across both the small and large fragmentation mechanisms. Using Scanning Electron Microscopy, blocky fragments were found to be associated with the predominant growth of cracks parallel to the impact direction, while shard fragments contain fracture surfaces that are associated with crack growth and coalescence in a direction perpendicular to the impact direction. The shards are, thus, believed to be a consequence of structural bending. No amorphous features were found on any blocky or shard fragments observed in this study (determined using Raman Spectroscopy), suggesting brittle fracture may be the dominant mechanisms that creates the shard fragments. Altogether, the implications of these results is that one can control fragment size and shape by controlling the carbonaceous defects population in boron carbide. This should help in the design of next-generation advanced ceramics for personal protection.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Impact Engineering - Volume 102, April 2017, Pages 47-54
نویسندگان
, , , , , , , ,