Boron carbide composite bodies, and methods for making same

Details Boron carbide composite bodies, and methods for making same Boron carbide composite bodies, and methods for making same

C - Chemistry, Metallurgy

04

B

C04B 35/563 (2006.01) B64D 7/00 (2006.01) C04B 35/573 (2006.01) F41H 1/02 (2006.01) F41H 5/02 (2006.01) F41H 5/04 (2006.01)

Patent

CA 2428958

A composite body produced by a reactive infiltration process that possesses high mechanical strength, high hardness and high stiffness has applications in such diverse industries as precision equipment and ballistic armor. Specifically, the composite material features a boron carbide filler or reinforcement phase, and a silicon component with a porous mass having a carbonaceous component. Potential deleterious reaction of the boron carbide with silicon during infiltration is suppressed by alloying or dissolving boron into the silicon prior to contact of the silicon infiltrant with the boron carbide. In a preferred embodiment of the invention related specifically to armor, good ballistic performance can be advanced by loading the porous mass or preform to be infiltrated to a high degree with one or more hard fillers such as boron carbide, and by limiting the size of the largest particles making up the mass. The instant reaction-bonded silicon carbide (RBSC) composite bodies surpass previous RBSC's as armor materials, and in this capacity approach the ballistic performance of current carbide armor ceramics but with potentially lower cost manufacturing methods, e.g., infiltration techniques.

La présente invention concerne un corps composite produit par un processus d'infiltration réactif qui possède une haute résistance mécanique, une haute dureté et une forte rigidité. Ce corps présente des applications dans diverses branches de l'industrie telles que l'outillage de précision et le blindage anti-projectiles. Plus spécifiquement ce matériau composite représente une charge de carbure de bore ou une phase de renfort et un composant de silicium avec une masse poreuse possédant un élément carboné. La réaction délétère potentielle du carbure de bore avec le silicium pendant l'infiltration est supprimée par l'alliage ou la dissolution du bore dans le silicium avant la mise en contact du silicium infiltrant avec le carbure de bore. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention lié spécifiquement au blindage, on peut augmenter de bonnes performances balistiques en chargeant la masse poreuse ou la préforme à infiltrer à un haut degré avec une ou plusieurs charges dures telles que du carbure de bore et en limitant la taille des particules les plus grosses constituant la masse. Les corps composites de carbure silicium liés par réaction (RBSC) instantanée surpassent les corps RBSC précédents utilisés comme matériaux de blindage et, vus sous cet angle, les performances balistiques des céramiques de blindage carbure actuelles avec des procédés de fabrication potentiellement moins onéreux, par exemple avec des techniques d'infiltration.

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