Трещиностойкость слоисто-градиентного керамического композита ZrC-Al2O3
The work was carried out within the framework of the Special-purpose Research Center «New Special Purpose Materials», agreement № 075-15-2025-589, June 25, 2025.
Буякова С.П.
1, Мировой Ю.А.
1, Бурлаченко А.Г.
1, Шмаков В.В.
1, Лукьянец М.П.
1, Фотин И.А.
1, Абдульменова Е.В.
1, Буяков А.С.
11Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия

Email: sbuyakova@ispms.ru, y.a.mirovoy@ispms.ru, aleksandrburlachenko@ispms.ru, vvshmakov@ispms.ru, mpv97@ispms.ru, i.fotin2010@gmail.com, Ekaterina.V.Abdulmenova@yandex.ru, alesbuyakov@gmail.com
Поступила в редакцию: 30 июля 2025 г.
В окончательной редакции: 4 сентября 2025 г.
Принята к печати: 15 сентября 2025 г.
Выставление онлайн: 9 декабря 2025 г.
Исследованы трещиностойкость и развитие магистральной трещины в керамическом композите системы ZrC-Al2O3 со слоисто-градиентной структурой. Внешние слои исследованного материала представлены ZrC и Al2O3, а промежуточные слои - их композициями с разным соотношением компонентов. Показано, что трещиностойкость слоисто-градиентного композита при зарождении трещины в слое ZrC выше, чем при зарождении трещины в слое Al2O3. Это обусловлено действием растягивающих и сжимающих упругих остаточных напряжений на пути траектории трещины, величина которых определяется разницей коэффициентов теплового расширения на различных сторонах межфазовой границы, пересекаемой трещиной. Ключевые слова: слоисто-градиентные композиты, трещиностойкость, карбид циркония, оксид алюминия.
- K.O. Shvydyuk, J. Nunes-Pereira, F.F. Rodrigues, A.P. Silva, Ceramics, 6 (1), 195 (2023). DOI: 10.3390/ceramics6010012
- S. Dhanasekar, A.T. Ganesan, T.L. Rani, V.K. Vinjamuri, M.N. Rao, E. Shankar, Dharamvir, P.S. Kumar, W.M. Golie, Adv. Mater. Sci. Eng., 2022 (1), 6160591 (2022). DOI: 10.1155/2022/6160591
- В.Н. Чувильдеев, Ю.В. Благовещенский, М.С. Болдин, Н.В. Сахаров, А.В. Нохрин, Н.В. Исаева, С.В. Шотин, Ю.Г. Лопатин, О.А. Белкин, Е.С. Смирнова, Письма в ЖТФ, 41 (8), 86 (2015). DOI: 10.1134/S1063785015040203 [V.N. Chuvil'deev, Yu.V. Blagoveshchenskii, M.S. Boldin, N.V. Sakharov, A.V. Nokhrin, N.V. Isaeva, S.V. Shotin, Yu.G. Lopatin, O.A. Belkin, E.S. Smirnova, Tech. Phys. Lett., 41 (4), 397 (2015). DOI: 10.1134/S1063785015040203]
- F. Monteverde, C. Melandri, S. Failla, R.J. Grohsmeyer, G.E. Hilmas, W.G. Fahrenholtz, J. Eur. Ceram. Soc., 8 (38), 2961 (2018). DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2018.02.003
- В.В. Буркин, А.Н. Табаченко, С.А. Афанасьева, А.Н. Ищенко, А.Ю. Саммель, А.Б. Скосырский, А.В. Чупашев, Письма в ЖТФ, 44 (8), 63 (2018). DOI: 10.21883/JTF.2020.06.49284.296-18 [V.V. Burkin, A.N. Tabachenko, S.A. Afanas'eva, A.N. Ishchenko, A.Yu. Sammel', A.B. Skosyrskii, A.V. Chupashev, Tech. Phys. Lett., 44 (4), 344 (2018). DOI: 10.1134/S1063785018040168]
- Y. Sun, H. Xie, L. Liu, Q. Kou, S. Zhang, B. Yang, W. Cao, Y. Chang, Ceram. Int., 47 (22), 31222 (2021). DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.07.298
- K. Schonfeld, M. Trache, H.-P. Martin, Materialwiss. Werkstofftech., 52 (12), 1338 (2021). DOI: 10.1002/mawe.202100097
- X. Zhang, W. Li, C. Hong, W. Han, J. Han, Scripta Mater., 59 (11), 1214 (2008). DOI: 10.1016/j.scriptamat.2008.08.014
- G.K. Williamson, W.H. Hall, Acta Met., 1 (1), 22 (1953). DOI: 10.1016/0001-6160(53)90006-6
- C. Huo, L. Guo, L. Zhou, B. Liu, C. Wang, Y. Zhang, H. Wang, J. Alloys Compd., 752, 489 (2018). DOI: 10.1016/J.JALLCOM.2018.04.091
- H.F. Jackson, W.E. Lee, Compr. Nucl. Mater., 2, 339 (2012). DOI: 10.1016/B978-0-08-056033-5.00023-9
- J.A. Spencer, A.L. Mock, A.G. Jacobs, M. Schubert, Y. Zhang, M.J. Tadjer, Appl. Phys. Rev., 9 (1), 011315 (2022). DOI: 10.1063/5.0078037
- C.H. Hsueh, A.G. Evans, J. Am. Ceram. Soc., 68 (5), 241 (1985). DOI: 10.1111/j.1151-2916.1985.tb15316.x
- M. Lugovy, V. Slyunyayev, N. Orlovskaya, G. Blugan, J. Kuebler, M. Lewis, Acta Met., 53 (2), 289 (2005). DOI: 10.1016/j.actamat.2004.09.022