ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ И ОБРАЗОВАНИЕ МИКРОТРЕЩИН ПРИ КРУЧЕНИИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ КЕРАМИКИ И СТЕКОЛ

Б.А. Гринберг, Михаил Алексеевич Иванов, Виталий Прокопьевич Пилюгин, Марк Сергеевич Пушкин, Т.П. Толмачев, А.М. Пацелов

Research output: Contribution to journalArticleResearchpeer-review

Abstract

This article is dedicated to exploring the response of ceramic materials and glasses to a strong external impact and self-organization processes that take place at the same time. Out of the many strong external impacts, torsion under pressure is studied. Results of electron microscopy studies have been presented covering a number of brittle materials that differ significantly in terms of their nature. Structural evolution of ceramics and glass subjected to torsion under pressure is analyzed. Crystalline ceramics (quartz, rock crystal) and amorphous glass types (microscope, quartz) are used. Enhanced consolidation of ceramic powders due to torsion has been observed. It has been demonstrated that this enhancement is preconditioned by rotation of particles, their mutual collisions, disappearance of micro-projections, faceting of particles, and formation of particle aggregations leading to their cohesion. The behavior of particles in this case is identical to that of bulky bodies during their deformation. It has been demonstrated that resulting plates of consolidated ceramics contain a network of microcracks prone to branching. It is established that there exists a clear correlation between the shape of microcracks and the structural condition of ceramics. In case of the crystalline quartz, microcracks consist of rectilinear segments, while in case of the amorphous microscope glass, these will be thin curved microcracks. It has been found that HPT of the quartz glass results in the formation of a sandwich type structure: outer layers of the crystalline quartz and inner layer of the amorphous quartz glass. After etching, two types of microcracks are observed: with (outer layer) and without rectilinear segments (inner layer), respectively. The enhanced consolidation of the ceramics due to strong external impacts is primarily preconditioned by torsion. That’s why HPT is a more efficient processing method of the ceramics compared, for example, with rolling, forging and their composition.
Original languageRussian
Pages (from-to)88-102
Number of pages5
JournalФундаментальные проблемы современного материаловедения
Volume15
Issue number1
DOIs
Publication statusPublished - 2018

GRNTI

  • 29.00.00 PHYSICS

Level of Research Output

  • VAK List

Cite this

@article{06133e68667447c0a132fc3410ff3633,
title = "ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ И ОБРАЗОВАНИЕ МИКРОТРЕЩИН ПРИ КРУЧЕНИИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ КЕРАМИКИ И СТЕКОЛ",
abstract = "Настоящая статья посвящена выяснению отклика керамических материалов и стекол на сильное внешнее воздействие и процессам самоорганизации, которые при этом происходят. Из многообразных видов сильного внешнего воздействия исследуется кручение под давлением. Представлены результаты электронно-микроскопических исследований ряда существенно разных по своей природе хрупких материалов. Проанализирована эволюция структуры керамики и стекол при кручении под давлением. Используется кристаллическая керамика (кварц, хрусталь) и аморфные стекла (предметное, кварцевое). Наблюдается усиление консолидации керамических порошков за счет кручения. Показано, что такое усиление обусловлено вращением частиц, их взаимными столкновениями, исчезновением микровыступов, огранкой частиц, образованием комплексов частиц и, в результате, их слипанием. Поведение частиц в данном случае аналогично поведению сыпучих тел при их деформации. Обнаружено, что в результате консолидации керамического порошка возникают пластины, которые содержат сетку микротрещин, испытывающих ветвление. Установлено, что существует однозначная связь между формой микротрещин и структурным состоянием керамики. Показано, что для кристаллического кварца микротрещины состоят из прямолинейных сегментов, тогда как для аморфного стекла - это тонкие и изогнутые микротрещины. Обнаружено, что в результате ИПД кручением кварцевого стекла формируется структура типа ”сэндвича”: наружные слои кристаллического кварца и внутренний слой аморфного кварцевого стекла. После травления наблюдаются соответственно микротрещины двух типов: содержащие (наружный слой) и не содержащие прямолинейные сегменты (внутренний слой). Усиление консолидации керамик в результате сильных внешних воздействий обусловлено в первую очередь кручением. Именно поэтому ИПД кручением является более эффективным методом обработки керамик по сравнению, например, с прокаткой, ковкой и их композициями.",
author = "Б.А. Гринберг and Иванов, {Михаил Алексеевич} and Пилюгин, {Виталий Прокопьевич} and Пушкин, {Марк Сергеевич} and Т.П. Толмачев and А.М. Пацелов",
year = "2018",
doi = "10.25712/ASTU.1811-1416.2018.01.012",
language = "Русский",
volume = "15",
pages = "88--102",
journal = "Фундаментальные проблемы современного материаловедения",
issn = "1811-1416",
publisher = "Общество с ограниченной ответственностью {"}Научно-исследовательский центр {"}Системы управления{"}",
number = "1",

}

ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ И ОБРАЗОВАНИЕ МИКРОТРЕЩИН ПРИ КРУЧЕНИИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ КЕРАМИКИ И СТЕКОЛ. / Гринберг, Б.А.; Иванов, Михаил Алексеевич; Пилюгин, Виталий Прокопьевич; Пушкин, Марк Сергеевич; Толмачев, Т.П.; Пацелов, А.М.

In: Фундаментальные проблемы современного материаловедения, Vol. 15, No. 1, 2018, p. 88-102.

Research output: Contribution to journalArticleResearchpeer-review

TY - JOUR

T1 - ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ И ОБРАЗОВАНИЕ МИКРОТРЕЩИН ПРИ КРУЧЕНИИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ КЕРАМИКИ И СТЕКОЛ

AU - Гринберг, Б.А.

AU - Иванов, Михаил Алексеевич

AU - Пилюгин, Виталий Прокопьевич

AU - Пушкин, Марк Сергеевич

AU - Толмачев, Т.П.

AU - Пацелов, А.М.

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Настоящая статья посвящена выяснению отклика керамических материалов и стекол на сильное внешнее воздействие и процессам самоорганизации, которые при этом происходят. Из многообразных видов сильного внешнего воздействия исследуется кручение под давлением. Представлены результаты электронно-микроскопических исследований ряда существенно разных по своей природе хрупких материалов. Проанализирована эволюция структуры керамики и стекол при кручении под давлением. Используется кристаллическая керамика (кварц, хрусталь) и аморфные стекла (предметное, кварцевое). Наблюдается усиление консолидации керамических порошков за счет кручения. Показано, что такое усиление обусловлено вращением частиц, их взаимными столкновениями, исчезновением микровыступов, огранкой частиц, образованием комплексов частиц и, в результате, их слипанием. Поведение частиц в данном случае аналогично поведению сыпучих тел при их деформации. Обнаружено, что в результате консолидации керамического порошка возникают пластины, которые содержат сетку микротрещин, испытывающих ветвление. Установлено, что существует однозначная связь между формой микротрещин и структурным состоянием керамики. Показано, что для кристаллического кварца микротрещины состоят из прямолинейных сегментов, тогда как для аморфного стекла - это тонкие и изогнутые микротрещины. Обнаружено, что в результате ИПД кручением кварцевого стекла формируется структура типа ”сэндвича”: наружные слои кристаллического кварца и внутренний слой аморфного кварцевого стекла. После травления наблюдаются соответственно микротрещины двух типов: содержащие (наружный слой) и не содержащие прямолинейные сегменты (внутренний слой). Усиление консолидации керамик в результате сильных внешних воздействий обусловлено в первую очередь кручением. Именно поэтому ИПД кручением является более эффективным методом обработки керамик по сравнению, например, с прокаткой, ковкой и их композициями.

AB - Настоящая статья посвящена выяснению отклика керамических материалов и стекол на сильное внешнее воздействие и процессам самоорганизации, которые при этом происходят. Из многообразных видов сильного внешнего воздействия исследуется кручение под давлением. Представлены результаты электронно-микроскопических исследований ряда существенно разных по своей природе хрупких материалов. Проанализирована эволюция структуры керамики и стекол при кручении под давлением. Используется кристаллическая керамика (кварц, хрусталь) и аморфные стекла (предметное, кварцевое). Наблюдается усиление консолидации керамических порошков за счет кручения. Показано, что такое усиление обусловлено вращением частиц, их взаимными столкновениями, исчезновением микровыступов, огранкой частиц, образованием комплексов частиц и, в результате, их слипанием. Поведение частиц в данном случае аналогично поведению сыпучих тел при их деформации. Обнаружено, что в результате консолидации керамического порошка возникают пластины, которые содержат сетку микротрещин, испытывающих ветвление. Установлено, что существует однозначная связь между формой микротрещин и структурным состоянием керамики. Показано, что для кристаллического кварца микротрещины состоят из прямолинейных сегментов, тогда как для аморфного стекла - это тонкие и изогнутые микротрещины. Обнаружено, что в результате ИПД кручением кварцевого стекла формируется структура типа ”сэндвича”: наружные слои кристаллического кварца и внутренний слой аморфного кварцевого стекла. После травления наблюдаются соответственно микротрещины двух типов: содержащие (наружный слой) и не содержащие прямолинейные сегменты (внутренний слой). Усиление консолидации керамик в результате сильных внешних воздействий обусловлено в первую очередь кручением. Именно поэтому ИПД кручением является более эффективным методом обработки керамик по сравнению, например, с прокаткой, ковкой и их композициями.

UR - http://elibrary.ru/item.asp?id=32724635

U2 - 10.25712/ASTU.1811-1416.2018.01.012

DO - 10.25712/ASTU.1811-1416.2018.01.012

M3 - Статья

VL - 15

SP - 88

EP - 102

JO - Фундаментальные проблемы современного материаловедения

JF - Фундаментальные проблемы современного материаловедения

SN - 1811-1416

IS - 1

ER -