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

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.