掺杂对晶界断裂韧性影响的测量

在微观或纳米尺度上，多晶材料的整体力学性能与单个晶界的强度之间存在相关性。掺杂剂的加入对晶界界面的强度有很大的影响。反过来，这将极大地改变断裂路径和断裂韧欧洲杯足球竞彩性，最终在宏观上影响工程材料的强度和耐久性。

晶界表征

晶界界面的广泛表征，包括化学和机械性质，有助于研究人员改进特定应用的材料。本文提出了一种机械特性的方法，涉及到欧洲杯足球竞彩Hysitron PI 85L扫描电镜PicoIndenter通过双晶悬臂梁试样的挠度和断裂提供断裂韧性的定量测量（图1）。用原子分辨高角度环形暗场（HAADF）扫描透射电子显微镜（STEM）对晶界进行了化学表征。

图1。双晶尖晶石悬臂梁原位挠度测试前后的SEM显微照片。

铝酸镁尖晶石

镁铝尖晶石_2.O_4.)陶瓷系统具有很高的强度和高的可见光和近红外光透过率，与传统玻璃相比有许多优点。这种材料在军事上的应用越来越广泛，尤其是作为战斗机、直升机、地面车辆和航天器的透明装甲和挡风玻璃。其他应用包括用于夜视镜的透镜、激光器以及用于生物医学传感器和LED的非军事应用。

双晶制造

该分析使用在界面处添加和不添加镱（Yb）的受控双晶尖晶石样品。界面由两个{100}和{111}取向的单晶衬底扩散连接而成。试样在1200℃热压1小时，然后在1400℃热退火4小时。所使用的掺杂样品是在热压前在溶液中引入的镱掺杂剂。

在1400、1600和1800℃的温度下进一步退火4小时，得到三种不同的掺杂样品。利用JEOL 2200FS电子显微镜，通过HAADF-STEM测定并表征了界面的无缺陷区。在确认存在无缺陷区域后，使用聚焦离子束（FIB）铣削以悬臂形式提取附近的样品（图2）。

图2。低倍扫描电镜显微照片显示断裂悬臂铣削通过纤维。

悬臂尺寸约为12µm长x 3µm厚x 3µm宽。电子背散射衍射（EBSD）用于确定界面的位置，而FIB用于在界面顶部开槽以形成失效的起始点。缺口深度为总厚度的20%至50%。在每个切口的边缘，约100nm的韧带保持完整，以防止FIB铣削造成边缘倒圆。单晶（SC）{100}悬臂梁的制备和切口与对照组相同。

挠度测试与分析

使用Hysitron PI 85L SEM PicoIndenter以5µN/sec的恒定加载速率将悬臂偏转至故障点。荷载/位移曲线显示了各韧带失效时的变化（图3）。这也可作为整个梁的裂纹萌生点。确定载荷/位移线的斜率与给定试样的切口深度相关，然后估算断裂韧性（K_集成电路)作为宽度和切口深度的函数。

图3。掺杂/未掺杂双晶样品的代表性悬臂挠度试验的载荷/位移曲线。

单晶样品的平均K_集成电路1.62MPa m½，这与其他已发表的结果一致。掺杂样品显示出相似的K_集成电路与退火温度保持恒定的值。HAADF测量也证实了三组掺杂样品的晶界结构相似，支持了机械强度的不显著差异。平均K_集成电路对于未掺杂样品，估计为1.23MPa m½，与SC和掺杂样品相比约为30%。在干模式下，氧和镱之间的强键合是提高掺杂界面强度的潜在来源。

结论

结果清楚地证明了Hysitron-pi85l扫描电镜picoidenter对双晶尖晶石悬臂梁晶界断裂韧性的定量测量能力。掺镱使晶界界面强度显著提高。Hysitron PI 85L SEM picoidenter还支持一种新的微尺度断裂韧性表征方法，以优化各种材料体系。

这些信息来源于Bruker Nano Surfaces提供的材料，经过审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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