Влияние водорода на прочностные свойства нанокерамик

Построено теоретическое описание влияния водорода на прочностные свойства нанокерамик. В рамках предлагаемого подхода исследуется влияние примесей водорода на основные процессы разрушения, контролирующие прочностные свойства, а именно процессы зарождения наноскопических трещин (нанотрещин) и роста исходных трещин в деформируемых нанокерамиках с примесями водорода. Произведен расчет условий, при которых рост нанотрещин вблизи дисклинационных диполей является энергетически выгодным в нанокерамиках α-Al₂O₃ (корунд) и 3C-SiC (кубическая фаза карбида кремния), а также рассчитаны равновесные длины таких нанотрещин. Показано, что равновесные длины нанотрещин увеличиваются при наличии водорода и могут быть сравнимы с размером зерна. Как следствие, такие нанотрещины могут объединяться, вызывая в конечном счете хрупкое разрушение нанокерамик. Рассчитано также влияние дислокаций с большими векторами Бюргерса, образующихся в нанокерамиках при зернограничном проскальзывании, и примесей водорода на рост исходных трещин в нанокерамиках. Показано, что зернограничное проскальзывание приводит к увеличению критических значений коэффициента интенсивности напряжений вблизи вершин трещин на 10-30%, а наличие водорода, наоборот, может уменьшать эти критические значения в 1.5 и более раз. Таким образом, показано, что водород способствует охрупчиванию нанокерамик.