Pokročilé vrstevnaté keramické materiály s heterogenní mikrostrukturou pro balistické aplikace

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá technologií přípravy vrstevnatých keramických materiálů (laminátů) s heterogenní mikrostrukturou obsahující Al2O3 jako matrici s přídavkem SiC. Pro přípravu těchto materiálů bylo zvoleno suché a mokré tvarování keramického prášku se slinováním v SPS (Spark Plasma Sintering). Vzhledem k cílům bakalářské práce se suchá cesta ukázala jako méně vhodná z důvodů obtížné přípravě laminární struktury a výrazného opotřebení grafitových forem použitých v SPS technologii. Nicméně získané informace o mechanických a fyzikálních vlastnostech vedly k návrhu složení keramické suspenze používané v metodě slip-casting při tvarování mokrou cestou. Jako optimální bylo zvoleno 5 obj. % SiC v Al2O3. Touto cestou byly připraveny keramické lamináty s ostrým rozhraním vrstev a opotřebení grafitových forem bylo minimalizováno. Připravené keramické vzorky dosáhli relativní hustoty až 99 % a tvrdosti až 20,7 GPa. Ze získaných poznatků vyplynula nutnost optimalizace technologie přípravy suspenzí pro vytvoření keramického materiálu vhodného pro balistické aplikace.This bachelor thesis deals with a preparation technology of layered ceramic materials (laminates) with heterogeneous microstructure containing Al2O3 as a matrix with addition of SiC. For the preparation of these materials, dry and wet shaping of ceramic powder with subsequent SPS (Spark Plasma Sintering) was chosen. Due to the goals of the bachelor thesis, the dry shaping proved to be less suitable due to the difficult preparation of the layered structure and the significant wear of the graphitic dies used in the SPS technology. However, the information obtained about mechanical and physical properties has led to the design of the ceramic suspension used in wet shaping (slip-casting). As optimal design 5 vol % of SiC in Al2O3 was chosen. Via this way, ceramic laminates with a sharp layer interface were prepared and the graphitic die wear was minimized. Prepared ceramic samples reached relative density up to 99 % and hardness up to 20.7 GPa. The obtained knowledge has shown the need to optimize the technology of suspension preparation to create ceramic material suitable for ballistic applications.