- Tytuł:
-
Mechanical strength and fracture toughness of brittle monocrystalline and ceramic materials
Wytrzymałość mechaniczna i odporność na pękanie kruchych materiałów monokrystalicznych i ceramicznych - Autorzy:
-
Boniecki, M.
Kamiński, P.
Wesołowski, W.
Krzyżak, K. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/192433.pdf
- Data publikacji:
- 2016
- Wydawca:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
- Tematy:
-
Y2O3 ceramics
high-purity silicon
fracture toughness
bending strength
ceramika Y2O3
krzem
odporność na pękanie
wytrzymałość na zginanie - Opis:
-
The article compares the mechanical properties of a n-type silicon single crystal with an orientation <100> and resistivity ~ 2000 Ωcm, obtained by the floating zone (FZ) method, with the mechanical properties of Y2O3 ceramics. Both materials are characterized by a high value of transmission coefficient of electromagnetic radiation in the wavelength range from 2 μm to 8 μm and they can be used as optical windows in a near infrared range. However, the choice of a material type for the specific applications may depend on their mechanical properties. these properties have been determined both at room temperature and at elevated temperature, i.e. 700°C for si and 800°C for Y2O3 ceramics. We have found that at room temperature the fracture toughness of the Si single crystal KIc = 1.3 ± 0.1 MPam1/2 and the four-point bending strength σc = 289 ± 61 MPa. For Y2O3 ceramics these parameters are 1.8 ± 0.2 MPam1/2 and 184 ± 20 MPa, respectively. At 700°C the mechanical parameters for the Si single crystal are: KIc = 20 ± 3 MPam1/2 and σc = 592 ± 86 MPa. for Y2O3 ceramics at 800°C, KIc = 1.7 ± 0.1 MPam1/2 and σc = 230 ± 23 MPa. The presented data show that at elevated temperatures both fracture toughness and bending strength of the Si single crystal are significantly greater than the values of those parameters found for Y2O3 ceramics.
W artykule porównano właściwości mechaniczne monokrystalicznego krzemu typu n o orientacji <100> i rezystywności ~ 2000 Ωcm, otrzymanego metodą beztyglową, z właściwościami mechanicznymi ceramiki Y2O3. Oba materiały charakteryzują się dużym współczynnikiem transmisji promieniowania elektromagnetycznego w zakresie długości fali od 2 μm do 8 μm i mogą być stosowane jako okna optyczne w zakresie bliskiej podczerwieni. Wybór rodzaju materiału dla konkretnych zastosowań może być jednak uzależniony od ich właściwości mechanicznych. Właściwości te określano zarówno w temperaturze pokojowej, jak i w temperaturze podwyższonej do 700°C w przypadku Si oraz do 800°C w przypadku ceramiki Y2O3. Stwierdzono, że dla Si w temperaturze pokojowej odporność na pękanie KIc = 1,3 ± 0,1 MPam1/2,a wytrzymałość na zginanie czteropunktowe σc = 289 ± 61 MPa. Dla Y2O3 parametry KIc i σc przyjmują wartości wynoszące w tej temperaturze odpowiednio 1,8 ± 0,2 MPam1/2 i 184 ± 20 MPa. W temperaturze 700°C wartości parametrów KIc i σc dla Si są równe odpowiednio 20 ± 3 MPam1/2 oraz 592 ± 86 MPa, zaś dla ceramiki Y2O3 w 800°C KIc = 1,7 ± 0,1MPam1/2 i σc = 230 ± 23 MPa. Prezentowane dane wskazują, że w temperaturze pokojowej wytrzymałość na zginanie czteropunktowe monokrystalicznego Si jest znacząco większa niż ceramiki Y2O3. W podwyższonych temperaturach zarówno odporność na pękanie, jak i wytrzymałość na zginanie monokrystalicznego Si jest wielokrotnie większa niż w przypadku ceramiki Y2O3. - Źródło:
-
Materiały Elektroniczne; 2016, T. 44, nr 4, 4; 8-16
0209-0058 - Pojawia się w:
- Materiały Elektroniczne
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł