Roughness of oxide glass subcritical fracture surfaces

Autor: Frederic Lechenault, Matthieu George, Matteo Ciccotti, Cindy L. Rountree, Cédric Ottina, Gaël Pallares, Elisabeth Bouchaud
Přispěvatelé: Laboratoire Charles Coulomb (L2C), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Statistique de l'ENS (LPS), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Gulliver (UMR 7083), Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique de l'ENS Lyon (Phys-ENS), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, Sciences et Ingénierie de la Matière Molle (SIMM), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sciences et Ingénierie de la Matière Molle (UMR 7615) (SIMM), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Journal of the American Ceramic Society
Journal of the American Ceramic Society, Wiley, 2018, 101 (3), pp.1279-1288. ⟨10.1111/jace.15262⟩
Journal of the American Ceramic Society, 2018, 101 (3), pp.1279-1288. ⟨10.1111/jace.15262⟩
ISSN: 0002-7820
1551-2916
Popis: International audience; An original setup combining a very stable loading stage, an atomic force microscope and an environmental chamber, allows to obtain very stable sub-critical fracture propagation in oxide glasses under controlled environment, and subsequently to finely characterize the nanometric roughness properties of the crack surfaces. The analysis of the surface roughness is conducted both in terms of the classical root mean square roughness to compare with the literature, and in terms of more physically adequate indicators related to the self-affine nature of the fracture surfaces. Due to the comparable nanometric scale of the surface roughness, the AFM tip size and the instrumental noise, a special care is devoted to the statistical evaluation of the metrologic properties. The 2 roughness amplitude of several oxide glasses was shown to decrease as a function of the stress intensity factor, to be quite insensitive to the relative humidity and to increase with the degree of heterogeneity of the glass. The results are discussed in terms of several modeling arguments concerning the coupling between crack propagation, material's heterogeneity, crack tip plastic deformation and water diffusion at the crack tip. A synthetic new model is presented combining the predictions of a model by Wiederhorn et al. [1] on the effect of the material's heterogeneity on the crack tip stresses with the self-affine nature of the fracture surfaces.
Databáze: OpenAIRE
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