Les céramiques Sialon à base de nitrure de silicium à haute résistance ont été conçues comme une solution rentable pour certains des environnements industriels de traitement thermique et mécanique les plus exigeants. Un arrangement tétraédrique de liaisons silicium-azote substituées par l’ajout d’aluminium et d’oxygène offre une résistance exceptionnelle à des contraintes thermodynamiques variées, avec une résistance accrue aux attaques corrosives. Ces propriétés sont complétées par des résistances élevées du matériau et une intégrité physique sous les forces appliquées.
Les céramiques de nitrure de silicium offrent des résistances à la traction ultimes (UTS) élevées pour résister à l’allongement, et des résistances à la flexion exceptionnelles pour résister à l’élasticité ou à la rupture sous des contraintes transversales élevées. La résistance à la flexion est également connue sous le nom de module de rupture. Cet article de blog explorera plus en détail le module de rupture des céramiques en nitrure de silicium :
Qu’est-ce que le module de rupture ?
Le module de rupture (MOR) d’un matériau diffère de sa résistance à la traction dans la mesure où l’UTS définit la contrainte maximale qu’un matériau peut supporter avant une déformation sévère due à l’étirement. Pendant ce temps, le module de rupture fait référence au point auquel une section transversale du matériau se brisera en raison de la flexion.
Les deux propriétés sont intrinsèquement liées. Lorsqu’un composant ou une pièce d’essai est testé dans des conditions de flexion à trois points (3PB), la surface concave est soumise à une compression tandis que la surface convexe s’allonge sous tension, comme le montre le dessin schématique ci-dessous, ce qui conduit finalement à la rupture ou à la défaillance du composant.
Le module de rupture est généralement exprimé en méga-pascals de force appliquée (MPa) et peut être déterminé à partir de la charge axiale (F) au point de rupture, et de la section transversale du matériau.
Importance du module de rupture
Le module de rupture est critique pour caractériser les capacités structurelles d’un matériau en réponse à des charges axiales élevées. Ceci est vital pour les composants porteurs de charge devant résister à des contraintes thermodynamiques variées dans des conditions de fonctionnement sévères. Les céramiques en nitrure de silicium pour les environnements réfractaires présentent généralement des modules de rupture élevés pour résister aux fractures dues à la flexion et assurer une longue durée de vie des services des composants, même pour les applications les plus exigeantes.
- Pour en savoir plus sur les propriétés mécaniques des céramiques techniques, lisez Le module de Young des céramiques en nitrure de silicium
Nitrure de silicium et le module de rupture
Les céramiques en nitrure de silicium représentent une gamme exceptionnelle de résistances à la flexion adaptées aux exigences distinctes des applications. Le carbure de silicium technique affiche un module de rupture à 3 points de 450 MPa, tandis que les céramiques à base de nitrure de silicium affichent des modules de rupture allant de 500 à 945 MPa.
- Syalon 101 : MOR = 945 MPa à 20°C, et 700 MPa à 1000°C.
- Syalon 110 : MOR = 500 MPa à 20°C, et 400 MPa à 1000°C.
- Syalon 050 : MOR = 800 MPa à 20°C, et 750 MPa à 1000°C.
- Syalon 501 : MOR = 825 MPa à 20°C.
Céramiques au nitrure de silicium d’International Syalons
International Syalons conçoit et réalise des céramiques techniques et des matériaux réfractaires de pointe selon le plus haut niveau de certification. Nos céramiques avancées en nitrure de silicium conviennent à une application dans le traitement chimique, la manipulation des métaux ferreux et non ferreux, et les applications de récupération du pétrole et du gaz.
- International Syalons fournit un produit propriétaire connu sous le nom de Zircalon 30 – Un nouveau grade de zircone résistant aux fractures pour les applications de soudage. Lisez la suite pour savoir comment nous avons généré un nouveau matériau avec un MOR = 1000 MPa à 20°C.
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