Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2026, выпуск 10 » Статья стр. 1571
<<<>>>
Микромеханика точечного повреждения керамик MgAl2O4 с различной технологической предысторией
Щербаков И.П.1, Дунаев А.А.2, Еронько С.Б.2, Кадомцев А.Г.1, Нарыкова М.В.1, Чмель А.Е.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Государственный оптический институтт им. С.И. Вавилова, Санкт-Петербург, Россия
Email: chmel@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 13 октября 2026 г.
В окончательной редакции: 19 октября 2026 г.
Принята к печати: 22 октября 2026 г.
Выставление онлайн: 16 ноября 2026 г.
PDF версия
Прозрачные экраны из алюмомагниевой шпинели устанавливаются на скоростных носителях для защиты оптических приборов от ударов пылевых частиц и атмосферных осадков. Эксперименты, направленные на изучение процесса повреждения керамики, были проведены с набором алюмомагниевой шпинели с различной технологической предысторией. ИК спектры отражения показали совершенную кристаллографическую структуру всех приготовленных материалов. В то же время морфология керамик с различным размером зерен и степенью агломерации оказала влияние на их микротвердость (HV) - фундаментальном параметром в свете указанной области применения алюмомагниевой шпинели. Механические испытания стойкости к локализованному разрушению контролировались методам акустической эмиссии (АЭ), чувствительному к процессу образования микротрещин. Зародившиеся микротрещины несут на берегах электрические заряды; при схлопывании краев трещин после окончания ударной нагрузки возбуждается сигнал электромагнитной эмиссии (ЭМЭ). Интервал между пиками АЭ и ЭМЭ определяет время жизни трещины, который в проведенных опытах составлял от 200 для 500 μs. Для оценки выхода энергии в керамиках различной твердости были построены распределения амплитуд АЭ и ЭМЭ. Образцы MgAl2O4, синтезированные по различным технологиям, показали расхождение в плотности и твердости. Относительный вклад " сильных" и " слабых" импульсов в распределения коррелировал с измерением твердости по Виккерсу: чем выше было значение Hν, тем меньше регистрировалось крупных трещин. Рассмотрена специфика внесения технологической добавки LiF в состав алюмомагниевой шпинели. Ключевые слова: керамика MgAl2O4, ударное повреждение, акустическая эмиссия, электромагнитная эмиссия.
  1. R. Sarkar. InterCeram: Intern. Ceram. Rev. No 1, 1 (2010)
  2. F.A. Garner, G.W. Hollenberg, F.D. Hoobs, J.L. Ryan, Z. Li, C.A. Black, R.C. Bradt. J. Nucl. Mater., part B 212-215, 1087 (1994). https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)91000-6
  3. Zh. Yan, H. Wang, J. Yu. IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 678, 012011 (2019). https://doi.org/10.1088/1757-899X/678/1/012011
  4. W.S. Resende, R.M. Stoll, E.M.J.A. Pallone, F.N. Cunha, R.C. Bradt. MME 18, 68 (2001). https://doi.org/10.1007/BF03402874
  5. C. Gajdowski, R. D'Elia, N. Faderl, J. Boehmler, Y. Lorgouilloux, S. Lemonnier, A. Leriche. Ceram. Intern. 48, 18199 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.03.079
  6. M. Sokol, B. Ratzker, S. Kalabukhov, M.P. Dariel, E. Galun, N. Frage. Adv. Mater., Special Issue: Mater. Res. Israel 30, 41, 1706283 (2018)
  7. J.W. McCauley, P. Patel. ARL, Aberdeen, USA, 82 pages (2013)
  8. M. Ramisetty, S. Sastri, U. Kashalikar, L.M. Goldman, N. Nag. Amer. Ceram. Soc. Bull. 92, 20 (2013)
  9. G.H. Jilbert, J.E. Field. Wear. 243, 6 (2000)
  10. R.H. Telling, G.H. Jilbert, J.E. Field. Window and Dome Technologies and Materials Proceedings. Orlando, USA. 360, 56 (1997). https://doi.org/10.1117/12.277065
  11. T. Peterson T. Multiple water drops impact damage in layered infrared transparent materials. In: Adler WF (ed.). Erosion: prevention and useful applications. ASTM Special Technical Publication 664. Baltimore, 279 (1979). https://doi:10.1520/STP35805S
  12. R.S. Kumar, P. Biswas, R. Johnson, Y.R. Mahajan. Transparent ceramics for ballistic armor applications. In: Mahajan YR, Johnson R. (eds). Handbook of Advanced Ceramics and Composites. Springer, 435 (2020)
  13. K.K. Haller, Y. Ventikos, D. Poulikakosa, P. Monkewitz. J. Appl. Phys. 92, 5, 2821 (2002)
  14. W.F. Adler, J.C. Botke, T.W. James. Techn. Report AFMLTR 4151 (1979)
  15. Kimberly J., Ramesh K.T. In: Evaluation of IKTS Transparent Polycrystalline Magnesium Aluminate Spinel (MgAl2O4) for Armor and Infrared Dome/Window Applications (Eds J.W. McCauley and P. Patel). ARL. Dresden, Germany. 2013. p. 51
  16. Strassburger E., Hunzinger M., Bauer S. In: Evaluation of IKTS Transparent Polycrystalline Magnesium Aluminate Spinel (MgAl2O4) for Armor and Infrared Dome/Window Applications (Eds J.W. McCauley and P. Patel). ARL. Dresden, Germany. 2013. p. 66
  17. N.H. Faisal, R. Ahmed, R.L. Reuben. Intern. Mater. Rev. 2011. 56. 2 98
  18. A.J. Marchenko. Mar. Sci. Eng. 2025, 13 (12), 2352; https://doi.org/10.3390/jmse13122352]
  19. И.П. Щербаков, Е.В. Афанасьева, А.А. Дунаев, С.Б. Еронько, А.Г. Кадомцев, М.В. Нарыкова, А.Е. Чмель. ФТТ 64, 509 (2022). DOI: 10.21883/FTT.2022.10.53097.377 [I.P. Shcherbakov, E.V. Afanaseva, A.A. Dunaev, S.B. Eronko, A.G. Kadomtsev, M.V. Narykova, A.E. Chmel. Phys. Solid State 64, 10 (2022). DOI: 10.21883/PSS.2022.10.54239.377]
  20. I. Ganesh. Intern. Mater. Rev. 58, 63 (2013)
  21. M. Mouyane, B. Jaber, B. Badis, J.G. Noudem, J. Bernard, D.J. Houivet. Intern. J. Appl. Ceram. Technol. 16, 1138 (2019). '26-10mud
  22. N. Obradovic, W.G. Fahrenholtz, S. Filipovic1, C. Corlett, P. orevic1, J. Rogan, P.J. Vulic, V. Buljak, V. Pavlovic. Sci. Sinter. 51, 363 (2019).
  23. М.О. Сенина, Д.О. Лемешев, В.А. Колесников. Стекло и керамика. 10, 19 (2017)
  24. S.A. Hassanzadeh-Tabrizi. Adv. Powder Technol., 23, 3, 324 (2012)]
  25. I.E. Kolesnikov, E.V. Golyeva, E.V. Borisov, E.Yu. Kolesnikov, E. Lahderanta, A.V. Kurochkin, M.D. Mikhailov. J Rare Earths. 37, 806 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jre.2018.10.019
  26. K. Rozenburg, I.E. Reimanis, H.-J. Kleebe, R. Cook. J. Amer. Ceram. Soc. 91, 444 (2008). https://doi:10.1111/j.1551-2916.2007.02185.x
  27. L. Guo, Y. Zhao, S. Xu, H. Shi, A. Zheng, Y. Ma. J. Ceram. Sci. Technol. 13, 113 (2022). https://doi.org/10.4416/JCST2022-00007
  28. S.M. Ahmad, T. Hussain, R. Ahmad, J. Siddiqui, D. Ali. Mater. Res. Express. 5, 016415 (2018). https://doi.org/10.1088/2053-1591/aaa828
  29. S.V. Zito, E.F. Irassar, V.F. Rahhal. Recycling 8, 54 (2023). https://doi.org/10.3390/recycling8040054 
  30. L.Zh. Pei, W.Y. Yin, J.F. Wang, J. Chen, Ch.G. Fan, Q.F. Zhang. Mater Res. 13, 339 (2010). https://doi.org/10.1590/S1516-14392010000300010
  31. A.E. Lavat, V.C. Grasseli. Adv. Technol. Mater. \& Mater. process J. 9, 103-8 (2007)
  32. M.Y. Nassar, I.S. Ahmed, I. Samir. Spectrochim. Acta. Part A 131, 329 (2014). https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.04.040
  33. P. Zhang, L. Peng, Yi. Sun, J. Wang, Zh. Wang, Sh. Wang, J. Zhang. J. Alloys Compd. 646, 833 (2015). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.05.275
  34. K. Drdlikova, R. Klement, D. Rychnovsky, K. Maca, D. Drdlik. J. Eur. Ceram. Soc. 44, 9, 5440 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.11.038
  35. A. Keshtgar, M. Modarres. Chem. Eng. Trans. 33, 547 (2013). https://doi.org/10.3303/CET1333092
  36. K. Eftaxias, V.E. Panin, Ye.Ye. Deryugin. Tectonophys. 431, 273 (2007)
  37. A. Goldstein, J. Raethel, M. Katz, M. Berlin, E. Galun. J. Eur. Ceram. Soc. 36, 1731 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2016.02.001
  38. M. Rubat du Merac, I.E. Reimanis, Ch., H.-J. Kleebe, M.M. Muller. Intern. J. Appl. Ceram. Technol. 10, 33 (2013). https://doi.org/10.1111/j.1744-7402.2012.02828.x
  39. I.E. Reimanis, H.J. Kleebe. Int. J. Mater. Res. 98, 1273 (2007)
  40. С.С. Балабанов, А.В. Беляев, А.В. Новикова, Д.А. Пермин, Е.Е. Ростокина, Р.П. Явецкий. Неорг. Матер., 54, 10, 1105 (2018). https://doi.org/0.1134/S0002337X18100020 [S.S. Balabanov, A.V. Belyaev, A.V. Novikova, D.A. Permin, E.Ye. Rostokina, R.P. Yavetskiy. Inorg. Mater. 54, 1045 (2018). https://doi.org10.1134/S0020168518100023]

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme