Хімія, фізика та технологія поверхні, 2018, 9 (3), 263-274.

Іонообмінне зміцнення літійалюмосилікатних склокристалічних матеріалів захисної дії



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp09.03.263

O. V. Savvova, G. K. Voronov, V. L. Topchiy, S. A. Ryabinin, O. I. Fesenko

Анотація


Зважаючи на інтенсивне наростання військової загрози та стрімкий розвиток засобів ураження у світі, необхідним є удосконалення бронеелементів для індивідуального та локального захисту, зокрема, за рахунок підвищення їх міцностних показників. Проаналізовано особливості технології іонообмінного зміцнення ситалів β-сподуменового складу, отриманих за скляною технологією. Метою даної роботи є розробка високоміцних літійалюмосилікатних склокристалічних матеріалів з використанням методу низькотемпературного іонообмінного зміцнення. Модифікування поверхні скла проводилось у парах NaNO3 впродовж 2 годин за одно- та двостадійним механізмом. Температуру та тривалість обробки визначали з використанням методу диференціально-термічного аналізу. Структуру матеріалів та хімічний склад поверхневих шарів визначали методом електронного зондового мікроаналізу. Механічні властивості визначали з використанням стандартних матеріалознавчих методик.

Розроблено спосіб зміцнення літійалюмосилікатних склокристалічних матеріалів та визначено оптимальні технологічні параметри їх обробки в парах NaNO3 у взаємозв’язку з особливостями їх структури. Досліджено механізм іонного обміну та проаналізовано зміну структури поверхневого шару в дослідних скломатеріалах.

Встановлено, що іонообмінне зміцнення в парах нітрату натрію для склокристалічного матеріалу на основі дисилікату літію та β-сподумену забезпечує збільшення механічних властивостей матеріалу при збереженні основних експлуатаційних властивостей на рівні параметрів вихідного матеріалу. Це дозволить підвищити конкурентоспроможність вітчизняних захисних бронеелементів на світовому ринку.


Ключові слова


низькотемпературний іонний обмін; зміцнення; бронеелемент; алюмосилікатні склокристалічні матеріали

Повний текст:

PDF

Посилання


1. Grigorjan V.A., Kobylkin I.F., Marinin V.M., Chistjakov E.N. Materialy i zashhitnye struktury dljal okal'nogo i individual'nogo bronirovanija. (Moscow: Radio Soft, 2008). [in Russian].

2. Butaev A.M. Prochnost'stekla. Ionoobmennoe uprochnenie. (Mahachkala: DSU, 1997). [in Russian].

3. Lipat'ev A.S., Plotnikova A.S., SpiridonovJu.A., Lotarev S.V., Mamadzhanova E.H., Sigaev V.N. Ionoobmennoe uprochnenie borosilikatnyh stekol v kalievojselitre i hloridenatrija. Uspehi himii i himicheskoj tehnologii. 2013. 27(5): 54. [in Russian].

4. Suzdal'cev E.I., Rozhkova T.I., Zajchuk T.V. Osobennosti ionoobmennogo uprochnenija steklokeramicheskogo materiala litijaljumosilikatnogo sostava i vlijanie tehnologicheskih faktorov na stepen' uprochnenija. Ogneupory i tehnicheskaj akeramika. 2005. 11: 35. [in Russian].

5. Brahina L.L., Savvova O.V., Babich O.V., Sobol Yu.O. Struktura ta vlastyvosti sklokrystalichnykh materialiv: monohrafiia. (Kharkov: OOO "Kompaniia SMIT", 2016). [in Ukrainian].

6. Patent RF 2272004. Suzdal'cev E.I., Rusin M.Ju., Rozhkova T.I. Sposob uprochnenija izdelij iz steklokristallicheskogo materiala beta-spodumenovogo sostava putem ionnogo obmena. 2006. [in Russian].

7. Puzanova E.G., Martjuhova D.A., Sigaev V.N., Stroganova E.E., Savinkov V.I. Ionoobmennoe uprochnenie opticheskih sitallov litijaljumosilikatnoj sistemy. Uspehi v himii i himicheskoj tehnologii. 2016. 30(7): 93. [in Russian].

8. Gomon V.M., Dubovik V.N., Rajhel' A.M., Nepomnjashhij O.A., Pokolenko V.I., Ivchenko L.G., Iotkovskaja L.M. Uprochnenie sitallov. Steklo i keramika. 1991. 9: 9. [in Russian].

9. Rajhel' A.M., Nepomnjashhij O.A., Ivchenko L.G., Trushina N.L. Treshhinostojkost' tehnicheskih stekol i sitallov. Steklo i keramika. 1993. 6: 18. [in Russian].

10. Rozhkova T.I. Ph.D (Tech.) Thesis (Obninsk, 2009). [in Russian].

11. FeihS., Manatpon K., Mathys Z., Gibson A.G., Mouritz A.P. Strength degradation of glass fibers at high temperatures. J. Mater. Sci. 2009. 44(2): 392. https://doi.org/10.1007/s10853-008-3140-x

12. StarcevJu.K., Priven' A.I. Raschetsvojstv i naprjazhenij v slojahstekla, modificiruemyh ionnym obmenom. 2. Relaksacija svojstv tonkogo sloja stekla posle bystrogo izmenenija ego sostava. Fizika i himiya stekla. 1996. 22(2): 137. [in Russian].

13. Savvova O.V., Topchyi V.L., Smyrnova Yu.O., Petrov D.V. Vplyv v`iazkosti na formuvannia struktury optychnoprozorykh sklokrystalichnykh materialiv na osnovi dysylikatu litiiu v protsesi termichnoho obroblennia. Voprosy khimii I khimicheskoi tekhnologii. 2017.6: 89.[in Ukrainian].

14. Savvova O., Babich O., Voronov G., Ryabinin S. High-strength spodumene glass-ceramic materials. Strength of materials. 2017. 49(3): 488. https://doi.org/10.1007/s11223-017-9890-4

15. Betehtin V.I. Poristost' i mehancheskie svojstva tverdyh tel. Vestnik Tambovskogo universiteta. Serija: Estestvennye i tehnicheskie nauki. 1998. 3(3): 209. [in Russian].

16. Kopachevskij V., Bojkov V. Opredelenie legkihj elementov (Li, Be, B) v steklah s pomoshh'ju analizatora LEA-S500. Analitika. 2013. 6: 56.[in Russian].

17. Eremjashev V.E., Trofimov E.A., Anikeev A.N. Vlijanie vody na strukturu i dr. Shhelochnyh borosilikatnyh stekol. Vestnik JuUrGU. Serija: Fizicheskaja himija. 2012. 36: 26. [in Russian].

18. Lavrov R.V.Ph. D. (Tech.) diss. (Belgorod, 2015). [in Russian].

19. Pljusnina I.I. Infrakrasnye spektry silikatov.(Moscow: MGU, 1967). [in Russian].

20. Sokolov I.A., Murin I.V., Krijt V.E., Gorjainova A.I., Pronkin A.A. Stroenie anionnoj matricy shhelochnyh fosfatnyh stekol. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Serija 4: Fizika, Himija. 2012. 4: 54.[in Russian].




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp09.03.263

Copyright (©) 2018 O. V. Savvova, G. K. Voronov, V. L. Topchiy, S. A. Ryabinin, O. I. Fesenko