Вариативность инициации разрушения на микро- и наноструктурном уровнях при ударном разрушении керамик SiC
| Rok vydání: | 2016 |
|---|---|
| Předmět: | |
| DOI: | 10.24411/1683-805x-2016-00054 |
| Popis: | Представлены результаты исследования кооперативных эффектов при зарождении и развитии повреждений при ударном разрушении керамик из карбида кремния с различной пористостью. Поверхность образцов керамик из карбида кремния с пористостью от 1 до 9 % повреждалась падающим грузом. Регистрировались импульсы акустической эмиссии, генерируемые растущими микротрещинами, и фрактолюминесценции, возникающие при разрыве химических связей в материале. Показано, что длительность интервалов между сигналами акустической эмиссии распределена по степенному закону, характерному для коррелированных (самоподобных) процессов в гетерогенных материалах. По мере увеличения пористости материала возрастал вклад более коротких времен ожидания появления новых трещин. Распределение времен ожидания импульсов фрактолюминесценции в образцах с пористостью до 5 % следовало случайному (экспоненциальному) закону. Это можно объяснить тем, что время формирования новых наноструктурных дефектов гораздо меньше времени, необходимого для установления их влияния на пространственно удаленные потенциальные «слабые точки». В керамике с пористостью 9 % распределение интервалов между импульсами фрактолюминесценции следовало степенному закону, что указывало на временную связность процесса накопления наноструктурных дефектов. Изменение характера распределения при достижении некоторой критической концентрации пор объяснено локализацией напряжения в наиболее тонких перемычках между порами, которые становились перенапряженными зонами с близкорасположенными (и взаимодействующими) «слабыми точками». The paper reports the results of a study which examines cooperative effects in fracture initiation and development under impact loading of silicon carbide ceramics with different porosity. The surface of silicon carbide specimens with 1 to 9% porosity was subjected to drop weight impact loading. Acoustic emission pulses generated by growing microcracks and fractoluminescence pulses generated at chemical bond breaking in material were detected. It was shown that the interval sizes between acoustic emission pulses are distributed according to the power law typical of correlated (self-similar) processes in heterogeneous materials. The contribution of shorter waiting times between the appearance of new cracks increases with the growing material porosity. The distribution of time delays between fractoluminescence pulses in specimens with up to 5% porosity follows an random (exponential) law. This can be explained by the fact that the nucleation time of new nanostructural defects is much shorter than the time during which their influence reaches distant potentially “weak points”. The fractoluminescence pulse interval distribution in ceramics with 9% porosity follows a power law, which points to the temporal continuity of the nanostructural defect accumulation process. It is suggested that the distribution character changes at the achievement of a critical pore density due to stress localization in the thinnest bridges between pores which present overstressed zones with closely spaced (and interacting) “weak points”. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|