Énergie de fracture interfaciale des monolithes fibreux Si3N4/BN en fonction de la température

Authors: Rodney W. Trice and John W. Halloran, University of Michigan.

Résumé

La microstructure et l’énergie de fracture interfaciale des monolithes fibreux de nitrure de silicium/nitrure de bore, GBN, ont été déterminées en fonction de la composition initiale du nitrure de silicium et de la température par la méthode décrite par Charalambides. La phase vitreuse créée par les additifs de frittage ajoutés aux cellules de nitrure de silicium a été montrée pour migrer vers les limites des cellules de nitrure de bore lors du pressage à chaud. La quantité de phase vitreuse aux limites des cellules de nitrure de bore a été montrée pour influencer fortement GBN à température ambiente, augmentant l’énergie de fracture avec des quantités croissantes de verre. Des tendances similaires dans l’énergie de fracture interfaciale en fonction de la température ont été démontrées par les deux compositions de monolithes fibreux, avec un pic important de GBN observé sur une plage étroite de température. Pour les cellules de nitrure de silicium densifiées avec 6 wt% d’yttrie et 2 wt% d’alumine, l’énergie de fracture interfaciale à température ambiente était de 37 J/m2, restant constante jusqu’à 950°C. Une augmentation sharpe de GBN, à 60 J/m2, a été observée entre 1000 et 1050°C. Cette augmentation a été attribuée aux interactions de la pointe de fissure avec la phase vitreuse à la limite des cellules de nitrure de bore. Les mesures à 1075°C ont indiqué une diminution marquée de GBN à 39 J/m2. L’énergie de fracture interfaciale a diminué avec l’augmentation de la température dans le régime de 1200 à 1300°C, se stabilisant entre 17 et 20 J/m2. Un modèle de propagation de fissure basé sur la jonction de microfissures préexistantes et le pelage/clivage du nitrure de bore a été proposé.