Strength evaluation of sintered ceramics by dynamic crack path model

Résumé
Comme méthode d'estimation de la solidité des matériaux céramiques, l'emploi d'un modèle simplifié de la fissure propagation est proposé. L'analyse consiste à déterminer si la trajectoire d'une fissure s'avance entre les grains (inter-grain) ou traverse le grain (trans-grain). Le critérium de sélection de la trajectoire dépend de l'énergie libérée dans l'ensemble du système au cours de l'extension de la fissure. La colonne hexagonale est choisie pour représenter la forme du grain, qui caractérise la structure cristalline de la silicone azotée. Les trajectoires sont indiquées et la proportion entre les deux énergies -formation de la surface inter-grain et trans-grain - est mise en rapport avec la proportion entre les étendues inter-grain et trans-grain dans la surface fracturée, afin d'estimer facilement la solidité des matériaux ceramiques.

Abstract
A method of estimating the inter-grain strength of sintered ceramics is proposed by means of a simplified analytical crack-propagation model. The analysis is focused on the determination of inter- or trans-granular fracture path. The criterion of crack-path selection is based on the total released energy rate of the system on the crack extension. The hexagonal column is chosen as the grain shape featuring a silicon nitride crystal structure. The crack-propagation paths are shown, and the ratio of surface-formation-energies on inter- and on trans-granular paths is related with the inter-/trans-granular area ratio on the fracture surface, so as to estimate the strength of sintered ceramics.