Shock impacto of silicon doped-boron carbide powders

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodrigues, Miguel Gonçalves
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/39010
Resumo: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
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spelling Shock impacto of silicon doped-boron carbide powdersHugoniot ParametersBoron CarbideDopantPlate ImpactHetVParâmetros de HugoniotCarboneto de BoroSilícioImpacto PlanoHetVDissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraThis research is integrated in a line of investigation currently in progress which aims to improve the performance of the boron carbide (B4C) as a ballistic armour material. In this regard a successful attempt to dope the boron carbide with silicon was done. The specific goal of the project is to determine the Hugoniot parameters of uniaxially pressed B4C-Si system. The ceramic material, containing 7%at.Si, was synthesized by Mechanical Allowing (MA) from commercially available Si and B4C powders in order to obtain a metastable B4(C,Si) solid solution. All samples were 7.5 mm in diameter with approximately 1mm thickness and presented theoretical maximum density (TMD) close to 60%. For this purpose, a special die, to optimize the specimen geometry for the launcher, were projected. The shock behavior of the B4C-7Si system was done by impact conditions using a gas gun available at the Institute Physics of Shock, Imperial College London. Three plate impact experiments, in the velocities range from 300 to 700 m/s, were conducted and the respective shocked Hugoniot states in the Us-up and p-ν planes were obtained. When the B4C-7Si material was shocked a steady shock wave was generated, which propagates at a velocity ranging from 3150 to 3900 m/s and transfers energy into particles which moves at velocities between 245 and 470 m/s after its passage. The experimental results were compared to those theoretically predicted from Plate Gap and Gruneisen models for porous materials.O presente estudo está integrado numa linha de investigação que visa incrementar a performance do carboneto de boro (B4C) como material para proteção balística. Para o efeito, foi produzido um material monolítico a partir de B4C dopado com silício. É objetivo deste trabalho determinar os parâmetros de Hugoniot do sistema B4C-Si após prensagem uniaxial. O material cerâmico, contendo 7%at.Si, foi obtido por Síntese Mecânica, a partir de pós de Si e de B4C comercialmente disponíveis, de forma a obter-se uma solução sólida metaestável do tipo B4(C,Si). As amostras produzidas possuíam 7,5mm de diâmetro e aproximadamente 1mm de espessura, correspondendo a um valor de densidade teórica máxima de 60%. Foi projetado e fabricado um molde especial para otimizar a geometria das amostras. O comportamento ao choque do sistema B4C-7Si foi efetuado em condições de impacto plano, recorrendo a uma arma de gás disponível no Institute of Shock Physics, Imperial College London. Foram realizadas três experiências de impacto, com velocidades na gama 300 - 700 m/s, que permitiram caracterizar a propagação das ondas de choque no material estabelecendo a chamada relação de Hugoniot nos planos Us-up e p-v. O sistema B4C-7Si sujeito a impacto, gera uma onda de choque constante que se propaga a uma velocidade entre 3150 e 3900 m/s e a correspondente energia transferida após passagem promove uma velocidade de partículas na gama 245 a 470 m/s. Os resultados experimentais foram comparados com os teoricamente previstos para materiais porosos recorrendo aos modelos de Plate Gap e de Gruneisen.2015-09-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/39010http://hdl.handle.net/10316/39010TID:201665328engRodrigues, Miguel Gonçalvesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2022-01-26T09:25:04Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/39010Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:59:09.401790Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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