Экспериментальное исследование микромеханизмов разрушения керамики

Для оценки относительной прочности межзеренных связей один из образцов керамики YbLuY0₂ был подвергнут разрушению с последующим исследованием поверхности скола, а также структуры возникших в процессе механического воздействия трещин. Анализ изображений показал, что разрушение керамики носит преимущественно транскристаллитный характер: поверхность скола практически полностью состоит из поверхностей излома зерен (рис. 4.5, б), а трещины распространяются независимо от расположения межзеренных границ (рис. 4.5, в). Это обстоятельство указывает на высокую прочность межзеренных связей и достаточную степень совершенства межзеренных границ в полученной прозрачной керамике.

Результаты изучения свободной поверхности и поверхности скола спеченных образцов методами СЭМ показали, что синтезированная керамика YbLuY0₂ состоит из зерен со средним размером 8 мкм, что наряду с данными ACM указывает на протекающие при спекании процессы рекристаллизации частиц в первичных агломератах компактов (рис. 4.5, а).

Кроме того, СЭМ-анализ позволяет утверждать, что толщина межзеренных границ в спеченной керамике YbLuY0₂ не превышает значения I нм, поскольку паспортный предел разрешения СЭМ (I нм) не позволяет достоверно оценить их размеры на фоне структурных элементов на поверхности разрушения самого зерна (рис. 4.5, г). Характер расположения сколов зерен в спеченной керамики не обнаруживает преимущественной ориентации, что указывает на отсутствие или равномерное распределение остаточных механических напряжений полученной структуры.

Рис. 4.5. СЭМ-изображения свободной поверхности (а), поверхности скола (б), характера распространения трещин (в) и межзеренных границ (г) прозрачной керамики, спеченной из компактов нанопорошков Yb. LuYO? (СЭМJSM-7500FA JEOL).

Прочность межзеренных связей полученной керамики Yb: LuY0₂ сопоставима с прочностью зерен, а размер межзеренных границ при этом не превышает 1 нм. Керамика Yb: LuY0₂ при испытаниях индентированием обнаружила высокую долю пластической составляющей работы деформации при относительно высоком значении микротвердости.