Determination of Fracture Toughness and Elastic Module in Materials Based Silicon Nitride

El conocimiento de las propiedades mecánicas de cualquier material sometido a cargas es necesario para su uso en aplicaciones estructurales. Las cerámicas de nitruro de silicio (Si3N4) son materiales muy conocidos que se utilizan en aplicaciones de ingeniería debido a su extraordinaria combinación de alta resistencia y tenacidad a la fractura. Las propiedades mecánicas más estudiadas del Si3N4 son la dureza, la tenacidad a la fractura y la resistencia mecánica. Los recientes avances en los procesos de producción que incorporan elementos de tierras raras de alta pureza como aditivos de sinterización han mejorado estas propiedades mecánicas. Utilizando el método de indentación Vickers, se determinó el módulo elástico y la tenacidad a la fractura de los materiales basados en Si3N4 modificados con La2O3, Y2O3 y Al2O3 en función del tipo de sistema de agrietamiento que prevalece bajo el efecto de la carga. Los resultados indican que la adición de tierras raras a la matriz aumentó la tenacidad de fractura las muestras cerámicas de base Si3N4 que contienen La2O3+Y2O3 mostraron valores más altos de tenacidad de fractura que las de Al2O3+La2O3, independientemente de la ecuación utilizada en los cálculos. Mientras tanto, el módulo elástico disminuye aproximadamente 100 GPa para ambos tipos de nitruros por efecto de la temperatura.