Determination of the Mechanical Characteristics of the Ideal Ceramic (Diamond–Silicon Carbide Composite

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this paper, a new diamond–silicon carbide ceramic composite material—Ideal—is studied and its mechanical characteristics are determined. For the first time, a comprehensive determination of Poisson’s ratio, shear modulus, bulk modulus, and transverse sound velocity is carried out. Poisson’s ratio is in the region of 0.008 to 0.01, which, in turn, indicates the absolutely brittle nature of the failure of the Ideal ceramic under loading. The criteria that allow evaluating different materials used for body armor are calculated.

About the authors

A. N. Belyakov

National Research Center “Kurchatov Institute,” Gorynin Central Research Institute of Structural Materials “Prometey”, 191015, St. Petersburg, Russia

Email: anton_belyakov_n@mail.ru
Россия, 191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., 49

S. N. Perevislov

Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry, Russian Academy of Sciences, 199034, St. Petersburg, Russia; National Research Center “Kurchatov Institute,” Gorynin Central Research Institute of Structural Materials “Prometey”, 191015, St. Petersburg, Russia

Email: anton_belyakov_n@mail.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, д. 2; Россия, 191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., 49

V. Ya. Shevchenko

Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry, Russian Academy of Sciences, 199034, St. Petersburg, Russia

Email: anton_belyakov_n@mail.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, д. 2

A. S. Oryshchenko

National Research Center “Kurchatov Institute,” Gorynin Central Research Institute of Structural Materials “Prometey”, 191015, St. Petersburg, Russia

Author for correspondence.
Email: anton_belyakov_n@mail.ru
Россия, 191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., 49

References

  1. Knippenberg W.F. Growth phenomena in silicon carbide // Philips Res. Report. 1963. V. 18. P. 161–274.
  2. Riedel R. Handbook of ceramic hard materials. Wiley-VCH. 2000. 1020 p.
  3. Ковальчук М.В., Орыщенко А.С., Шевченко В.Я., Перевислов С.Н. Композиционный материал. Патент № 2731703 C1 от 08.09.2020. Заявка № 2019136844 от 15.11.2019.
  4. Turing A. The chemical basis of morphogenesis // Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B. 1952. V. 237. № 641. P. 37–72.
  5. Shevchenko V.Y., Kovalchuk M.V., Oryshchenko A.S. New chemical technologies based on Turing reaction–diffusion processes // Doklady Chemistry. Pleiades Publishing. 2021. V. 496. № 2. P. 28–31.
  6. Shevchenko V.Y., Perevislov S.N., Ugolkov V.L. Physicochemical interaction processes in the carbon (diamond)–silicon system // Glass Physics and Chemistry. 2021. V. 47. № 3. P. 197–208.
  7. Shevchenko V.Y., Perevislov S.N. Reaction–diffusion mechanism of synthesis in the diamond–silicon carbide system // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2021. V. 66. № 8. P. 1107–1114.
  8. Ковальчук М.В., Орыщенко А.С., Шевченко В.Я., Петров С.Н. Способ получения композиционного материала. Патент № 2732258 C1 от 14.09.2020. Заявка № 2019143480 от 19.12.2019.
  9. Perevislov S.N., Tomkovich M.V., Markov M.A., Kravchenko I.N., Kuznetsov Y.A., Erofeev M.N. The influence of dispersed composition of SiC on the physico-mechanical properties of reactive-sintered silicon carbide // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2020. V. 49. P. 511–517.
  10. Perevislov S.N., Lysenkov A.S., Titov D.D., Omkovich M.V., Nesmelov D.D., Markov M.A. Materials based on boron carbide obtained by reaction sintering // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing. 2019. V. 525. № 1. P. 012074.
  11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. Гостехиздат. 1953. 737 с.
  12. Evans K.E. Auxetic polymers: a new range of materials. Endeavour. New series. 1991. V. 15. № 4. P. 170–174.
  13. Raileigh W.S. On waves propagation along the plate surface of an elastic solid // Proc. London Math. Soc. 1887. V. 17. P. 4–11.
  14. Финкель В.М. Физика разрушения. Рост трещин в твердых телах. Изд-во Металлургия: М. 1970. 376 с.
  15. Черепанов Г.П. О влиянии импульсов на развитие начальных трещин // Журнал ПМТФ. 1963. № 1. С. 97–103.
  16. Шевченко В.Я. Введение в техническую керамику. М.: Наука. 1993. 114 с.
  17. Woodward R. A simple one-dimension approach to modeling ceramic composite armor defeat // Int. J. Impact. Engng. 1990. V. 9. № 4. P. 455.
  18. Crouch J.G. Introduction to armor materials. The Science of Armor Materials. 2017. Elsevier. Part I. P. 33.
  19. Hazell P.J. Armor, Materials, Theory, Design, CRC Press. 2016. 231 p.
  20. Шевченко В.Я., Изотов А.Д., Лазарев В.Б., Жаворонков Н.М. Энергия диссоциации и предельная упругая деформация в модели двухчастичного взаимодействия // Неорганические материалы. 1984. Т. 20. № 6. С. 1047–1052.
  21. Ashby M.F., Cebon D. Materials selection in mechanical design // Le Journal de Physique IV. 1993. V. 3. № C7. P. 1–9.
  22. McCauley J. An introduction to Materials by Design Including a Dynamic Stress Environment. Engineering ceramics: Current Status and Future Prospects, First edition. Ed. By T. Ohji and M. Singh, Published 2016 by J. Willey and Sons, Inc.
  23. Шевченко В.Я., Орыщенко А.С., Перевислов С.Н., Сильников М.В. О критериях выбора материалов преград механическому динамическому нагружению // Физика и химия стекла. 2021. V. 47. № 4. P. 365–375.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (95KB)
3.

Download (123KB)

Copyright (c) 2023 В.Я. Шевченко, А.С. Орыщенко, А.Н. Беляков, С.Н. Перевислов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».