Déflection et Propagation de Fissures dans les Céramiques Multicouches en Nitrure de Silicium/Nitrure de Bore

Authors: Desiderio Kovar, M. D. Thouless, and John W. Halloran, University of Michigan.

Résumé

La déflection de fissures et la croissance subséquente des fissures de délamination peuvent être une source puissante de dissipation d’énergie lors de la rupture des céramiques multicouches. Dans cette étude, des céramiques multicouches composées de couches de nitrure de silicium (Si3N4) séparées par des interphases de nitrure de bore/nitrure de silicium (BN/Si3N4) ont été fabriquées et testées. Les tests en flexure révèlent que le chemin de la fissure dépend de la composition de l’interphase entre les couches de Si3N4. Les mesures expérimentales de la résistance à la rupture interfaciale et de la résistance au glissement par frottement montrent que les deux grandeurs augmentent à mesure que la teneur en Si3N4 dans l’interphase augmente. Cependant, contrairement aux théories existantes, une capacité d’absorption d’énergie élevée n’a pas été réalisée dans les matériaux qui présentent une déflection de fissure mais aussi une résistance à la rupture interfaciale modérément élevée. Une absorption d’énergie significative n’a été mesurée que dans les matériaux ayant des valeurs très faibles de résistance à la rupture interfaciale. Une méthode de prédiction de la valeur critique de la résistance à la rupture interfaciale nécessaire pour assurer une capacité d’absorption d’énergie élevée est présentée.