Перспективные керамические материалы. Характерные свойства керамики и возможности ее использования, страница 8

ления при спекании), на уровне до

щины. При этом объем кристалла

100 размеров атомов (путем контроля             

увеличивается на 3—5 070. Таким об-

размера частиц и состояния их по-

разом, трещина, приближаясь к

верхности), на уровне, измеряемом

включенным в матрицу керамическо-

тысячными долями миллиметра (пу-

го материала кристаллическим зер-

тем контроля размеров зерен и пор за

нам, вызывает их расширение. Ре-

счет правильной упаковки частиц по-

зультатом этого расширения являет-

рошка) и, наконец, на макроскопиче-

ся локальное сжатие прилегающей к

ском уровне.

зерну керамической матрицы, и растущая трещина оказывается сжатой в

РОМЕ улучшенных методов изго-

точке роста, что мешает ей разви-

товления керамики, которые спо-

ваться далее. Такие кристаллические

собствуют уменьшению числа дефек-

зерна Zr02 вводили во многие керами-

тов структуры, инициирующих об-

ческие материалы; в некотормх случаях

разование трещин, разрабатываются

была достигнута вязкость разрушения,

новые способы упрочнения керамики

составляющая более 15 МПа/м 1 / 2

за счет торможения роста тех тре-

Другой перспективный способ уве-

щин, которые возникли при растяже-

личения вязкости заключается во вве-

нии или сдвиге. Один из таких мето-

дении в керамическую матрицу тон-

дов основан на структурном превра-

ких переплетенных керамических во-

щении, в результате которого увели-

локон. Как и для полимерного компо-

чивается вязкость. В нем использует-

зита, керамические волокна препятст-

ся свойство кристалла диоксида цир-

вуют образованию трещин и не дают

кония Zr02 изменять структуру под

им распространяться. Волокна из кар-

действием напряжения, возникающе-

бида кремния вводили в стекло, стек-

го на конце распространяющейся тре-

локерамику и другие керамические

НАУКИ-1986/№

КЕРАМИЧЕСКИЙ РОТОР (звездообразной формы) повышает кпд нового газотурбинного двигателя, позволяя ему работать при более высокой температуре, чем допустимая для металлического ротора. Двигатель разработан Garrett Тиrbine Engine Сотрапу и Ford Motor Сотрапу по заказу министерства энергетики США и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА).

материалы. Полученные таким образом композиционные материалы обладают значительной устойчивостью к хрупкому разрушению, не характерной для монолитной керамики.

Еще один метод повышения вязкости аналогичен обычно используемому способу торможения роста видимых трещин в стальных пластинах. Он заключается в «затуплении» конца растущей трещины, что должно привести к диссипации напряжения в устье трещины на большей площади и соответственно к его снижению до значений, не превышающих порога разрушения. В случае стальной пластины это достигается за счет того, что на конце трещины просверливают отверстие. В случае керамики в процессе ее изготовления с помощью специальной процедуры весь материал пронизывают мельчайшими микротрещинами. Когда конец растущей трещины «упирается» в одну из микротрещин, он оказывается «затупленным».

Э