Исследование откольного разрушения поверхности керамик SiC, АL2O3 и монокристалла Si

Исследование процессов разрушения поверхности керамик было проведено на образцах SiC и А120з, полученных методом спекания в плазме искрового разряда.

Сложные картины разрушения поверхности керамики, подобные картинам разрушения в керамиках карбида бора, наблюдали на образцах карбида кремния, изготовленных при различных режимах SPS-спекания. На рис. 5.21 и 5.22 приведены изображения поверхностей разрушения керамик SiC при индентировании пирамидой Виккерса.

Изображение поверхности разрушения керамики SiC, изготовленной при Т = 2200 °С, давлении подпрессовки Р = 85 МПа, длительности спекания t„ = 5 мин, при нагрузке индентирования Р = 49 Н

Рис. 5.21. Изображение поверхности разрушения керамики SiC, изготовленной при Тсп = 2200 °С, давлении подпрессовки Рпр = 85 МПа, длительности спекания tc„ = 5 мин, при нагрузке индентирования Р = 49 Н

Изображение поверхности разрушения керамики SiC, изготовленной при Т, = 1950 °С, давлении подпрессовки Р„ = 60 МПа, длительности спекания t„ = 10 мин, при нагрузке индентирования Р = 4,9 II

Рис. 5.22. Изображение поверхности разрушения керамики SiC, изготовленной при Та, = 1950 °С, давлении подпрессовки Р„р = 60 МПа, длительности спекания tc„ = 10 мин, при нагрузке индентирования Р = 4,9 II

Установлено, что в керамике SiC области деформации появляются при достижении относительной плотности образцов больше 95 % от теоретической (табл. 5.5). В табл. 5.5 приведены результаты физикомеханических исследований образцов керамик карбида бора, режимы изготовления которых представлены в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Режимы SPS-спекания образцов керамики карбида кремния

Режим

7!,„°С

Рпр, МПа

/С1|, мин

1

2150

70

5

2

2200

70

5

3

2200

70

10

4

2200

85

5

5

2200

70

10

Таблица 5.5

Сводная таблица физико-механических характеристик образцов керамики карбида кремния, полученных SPS-синтезом

Номер образцов

1

2

3

4

5

Относительная плотность, /?,отн. %

90,03

93,44

90,06

96,66

97,82

Микротвердость, Hv, ГПа

19,4

20,2

20,4

28,9

35,5

Т рещиностойкость, К1с, МПа - м1/2:

7,4

8,5

9,3

3,7

7

Наличие областей разрушения вокруг отпечатка индентора

нет

нет

нет

есть, начиная с 4,92 Н

есть, начиная с 4,92 Н

Примечание. Номера образцов в табл. 5.5 соответствуют номерам режимов изготовления образцов, приведенных в табл. 5.4.

Из табл. 5.5 следует, что области разрушения при локальном ин- дснтировании образуются в плотных образцах керамики SiC с высокими значениями микротвердости.

Сложные картины разрушения поверхностей при индентировании также наблюдались на поверхности керамических образцов А1203 и монокристалла Si.

Изображение поверхности разрушения керамики Л10з, изготовленной при Т„ = 2200 °С, давлении подпрессовки Р = 85 МПа, длительности спекния t = 10 мин, при нагрузке индентирования Р = 1,92 Н

Рис. 5.23. Изображение поверхности разрушения керамики Л120з, изготовленной при Тс„ = 2200 °С, давлении подпрессовки Рпр = 85 МПа, длительности спекния tal = 10 мин, при нагрузке индентирования Р = 1,92 Н (а, б - разные уколы индентором)

Изображение поверхности разрушения монокристалла Si при нагрузке индентирования Р = 4,9 Н

Рис. 5.24. Изображение поверхности разрушения монокристалла Si при нагрузке индентирования Р = 4,9 Н: разнообразие картин разрушения поверхности при последовательных уколах одной нагрузкой

Из представленных в этом разделе экспериментальных результатов следует, что сложные картины деформирования и разрушения поверхности материала характерны для хрупких материалов.

Картины разрушения при индентировании (рис. 5.24, а, б) абсолютного хрупкого монокристалла Si подтверждают, что характер разрушения носит вероятностный, случайный характер.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >