Tính chất cơ học
Cơ chế cơ bản của đặc tính cơ học
Độ dẻo dai đứt gãy cao hoặc khả năng chống nứt được đề cập ở trên là kết quả của cơ chế sau: dưới tải trọng, các vết nứt ma trận gốm, giống như bất kỳ vật liệu gốm nào, ở độ giãn dài khoảng 0,05%. Trong CMC, các sợi nhúng kết nối các vết nứt này (xem hình). Cơ chế này chỉ hoạt động khi chất nền có thể trượt dọc theo các sợi, có nghĩa là giữa các sợi và chất nền phải có một liên kết yếu. Một liên kết mạnh sẽ yêu cầu khả năng kéo dài rất cao của sợi bắc cầu cho vết nứt và sẽ dẫn đến gãy giòn, như đối với gốm sứ thông thường. Việc sản xuất vật liệu CMC có khả năng chống nứt cao đòi hỏi một bước làm suy yếu liên kết này giữa các sợi và chất nền. Điều này đạt được bằng cách lắng đọng một lớp mỏng cacbon nhiệt phân hoặc boron nitrua trên các sợi, làm suy yếu liên kết ở bề mặt sợi / ma trận, dẫn đến kéo sợi ra ở bề mặt vết nứt, như thể hiện trong hình SEM ở đầu bài viết này. Trong oxit-CMC, độ xốp cao của chất nền là đủ để thiết lập một liên kết yếu.
Thuộc tính chịu tải trọng kéo và uốn, khả năng chống nứt
Các đường cong của phép đo độ bền của các vật liệu tổng hợp gốm khác nhau và SiSiC
Chú thích: SiSiC: SiSiC thông thường, SiCSiC (CVI) và CSiC (CVI): SiC / SiC và C / SiC được sản xuất trong quy trình CVI, CSiC (95) und CSiC (93): C / SiC được sản xuất theo phương pháp LPI, Ox (PP): hỗn hợp gốm oxit, CSiC (Si): C / SiC được sản xuất thông qua quy trình LSI.
Ảnh hưởng và chất lượng của giao diện sợi quang có thể được đánh giá thông qua các đặc tính cơ học. Phép đo độ bền nứt được thực hiện với các mẫu có khía (xem hình) trong các phép thử được gọi là phép thử uốn cong một cạnh-khía (SENB). Trong cơ học đứt gãy, dữ liệu đo được (lực, hình học và bề mặt vết nứt) được chuẩn hóa để mang lại cái gọi là hệ số cường độ ứng suất (SIF), KIc. Do bề mặt vết nứt phức tạp (xem hình ở đầu bài viết này) nên không thể xác định diện tích bề mặt vết nứt thực đối với vật liệu CMC. Do đó, các phép đo sử dụng vết khía ban đầu làm bề mặt vết nứt, tạo ra SIF chính thức được thể hiện trong hình. Điều này yêu cầu hình học giống hệt nhau để so sánh các mẫu khác nhau. Do đó, diện tích dưới những đường cong này cho biết một dấu hiệu tương đối về năng lượng cần thiết để truyền đầu vết nứt xuyên qua mẫu (lực nhân với chiều dài đường dẫn cung cấp năng lượng). Cực đại cho biết mức tải trọng cần thiết để truyền vết nứt qua mẫu. So với mẫu gốm SiSiC thông thường, có thể thực hiện hai nhận xét:
Tất cả các vật liệu CMC được thử nghiệm cần năng lượng nhiều hơn tới vài bậc để truyền vết nứt xuyên qua vật liệu.
Lực cần thiết để lan truyền vết nứt khác nhau giữa các loại CMC khác nhau.