Study of Dynamic Behavior of Dense Silicon Nitride Ceramics at Elevated Temperature

Abstract
Impact tests of ceramics at elevated temperature up to 1400°C are performed by the split Hopkinson pressure bars with a long length specimen. A new method for determining viscoelastic mechanical property is proposed. The internal friction of dense Si₃N₄ ceramics at the frequency of 5.9 kHz and elevated temperature is evaluated. Assuming that a single thermal activation mechanism controls the deformation of the material at the range of test temperature, a two-parallel Maxwell-body model is proposed to describe the viscoelastic behaviors under axial loading. As the value of thermal activation energy, 50 kcal/mol is obtained.

Résumé
Des expériences d'impact sur céramiques ont été effectuées à haute température jusqu'à 1400°C au moyen d'une barre de Hopkinson fonctionnant en compression avec des échantillons de longueur importante. Une nouvelle méthode pour déterminer les caractéristiques viscoélastiques est proposée. La friction interne dans les céramiques denses Si₃N₄ est évaluée à la fréquence de 5.9 Hz à haute température. En supposant qu'un mécanisme thermiquement activé contrôle la déformation du matériau dans le domaine de température considéré, un modèle du style solide de Maxwell à montage parallèle est proposé pour décrire les comportements viscoélastiques sous chargement axial. On a obtenu une valeur de l'énergie d'activation thermique de 50 kcal/mol.