Исследование механических свойств чистого никеля и нанокомпозита «Ni-YSZ» при растяжении, сжатии и усталостной нагрузке

В работе методом порошковой металлургии с последующим спеканием при 1250 °C синтезированы образцы объемного нанокомпозита «никель-кристаллические наночастицы состава 8 мол.% Y₂O₃-92 мол.% ZrO₂» (содержание наночастиц керамики 1 вес.%, далее по тексту Ni-YSZ). В испытаниях на растяжение и сжатие были получены зависимости «напряжение-деформация», в соответствии с которыми для композита NiYSZ наблюдается значительное снижение прочности и пластичности по сравнению с образцами из чистого Ni. Также, для этих материалов проведены усталостные испытания образцов в режиме симметричного растяжения-сжатия на базе 10⁷ циклов и определены пределы усталости. Для чистого Ni предел усталости составляет 110 МПа, а для композита Ni-YSZ — 50 МПа. Добавка наночастиц керамического порошка снижает предел усталости более чем в два раза. Методом сканирующей электронной микроскопии изучена микроструктура поверхностей излома. В обоих исследованных материалах наблюдаются три стадии распространения усталостной трещины (зарождение усталостной трещины, ее рост и область долома). В обоих материалах присутствует большое количество пор, причем на этапе долома наблюдается их слияние.