Combustion synthesis of chromium-chromium sulfide CERMETS for ballistic protection

A method was developed to synthesize chromium-chromium sulfide (Cr-CrS) cermets (ceramic-metal composites) without the use of a hot isostatic press. This synthesis method allowed for the production of materials that range from almost pure ceramics to highly metalized cermets. These materials were then impacted under ballistic loading to determine if a change in properties occurred as the cermet became more metalized. Six techniques were developed to increase the quality of cermet samples: controlling the rheology of the molten precursor mixture, vacuum degassing the molten precursor mixture, preheating the mould before pouring in the molten green mixture, using the vortex mixer to process mixtures of higher viscosity, reacting the precursor mixture under high pressure of an inert gas, and directional solidification of the cermet after reaction. Ballistic trials revealed that under certain conditions ductile-like behaviour was observed in Cr-CrS cermets. Perhaps even more interestingly, these tests revealed that even the ceramic phase seemed to support this ductile-like behaviour.Une technique de synthèse a été développée pour fabriquer des cermets (composites en céramique et métal) de chrome et sulfide de chrome (Cr-CrS) sans avoir besoin d'une presse isostatique. Cette technique peut être employé pour fabriquer des matériaux qui sont presque des céramiques purs jusqu'aux cermets avec une concentration de métal élever. Des échantillons ont été soumis à des tests balistiques pour déterminer si les propriétés du cermet changent avec la concentration de métal. Six techniques ont été développées pour améliorer la qualité des échantillons : contrôle de la rhéologie du mélange précurseur fondu, dégazage sous vide du mélange précurseur fondu, préchauffage de la moule, utilisant un agitateur vortex pour les mélanges de viscosité plus élevée, synthèse du cermet sous haute pression de gaz inerte, et la solidification dirigée du cermet après la réaction. Des essais balistiques ont révélé que, sous certaines conditions, les cermets Cr-CrS—y compris la phase céramique—ont démontré une certaine ductilité