The strength of the interfacial bond in the ceramic matrix composites Al2O3-Ni

• Autorzy: Nalepka K. , Pęcherski R. B.

Warianty tytułu

PL

Wytrzymałość wiązania warstwy przejściowej w kompozytach o osnowie ceramicznej Al2O3-Ni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Using the results of High Resolution Transmission Electron Microscopy studies of epitaxial layers fcc metal/corundum we have proposed atomistic model of the interfacial structure of the Al2O3-Ni composite. Then, we have carried out the verification of the CTIP+EAM model in the application to the description of interatomic interactions in the region of the interface. The assumed model of interactions has allowed us to identify the structure in the neighborhood of the interface. The obtained structure is consistent with experimental data.

PL

Wykorzystując wyniki mikroskopowych badań warstw epitaksjalnych fcc metal/ korund zaproponowano atomowy model struktury warstwy przejściowej w kompozytach Al2O3-Ni. Następnie przeprowadzono weryfikację modelu CTIP+EAM w zastosowaniu do opisu oddziaływań międzyatomowych występujących w warstwie przejściowej. Założony model pozwolił zidentyfikować strukturę obszaru znajdującego się w sąsiedztwie warstwy przejściowej. Otrzymana struktura ta jest zgodna z danymi doświadczalnymi.

Słowa kluczowe

EN

ceramic matrix composites; Al2O3-Ni interface

PL

kompozyty o osnowie ceramicznej; warstwa przejściowa Al2O3-Ni

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 29, no. 3
• Strony: 132--137
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nalepka K.

autor

Pęcherski R. B.

• Department of Strength and Fatigue of Materials and Structures, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] International Tables for Crystallography Volume A: Space-group symmetry. Springer Netherlands (2002).
• [2] Kraft T., Marcus P.M. 1993, Elastic constants of Cu and the instability of its bcc structure. Phys. Rev. B, 48, 5886-5890.
• [3] LAMMPS Users Manual, Sandia Corporation, 2003.
• [4] Medlin D.L. et al. 1997, Orientation relationships in heteroepitaxial aluminum films on sapphire. Thin Solid Films, 299, 110-114.
• [5] Moya J.S. et al. 2007, The challenge of ceramic/metal microcomposites and nanocomposites. Progress in Materials Science, 52, 1017-1090.
• [6] Nalepka K. 2005, Physical foundations of energy-based criterion of material effort for anisotropic solids on the example of a single cupper crystal. (in Polish) - doctor thesis, supervisor: prof. R.B. Pęcherski.
• [7] Nalepka K., Pęcherski R.B. 2009, Modeling of the interatomic interactions in the copper crystal applied in the structure (111)Cu||(0001)Al2O3. Archives of Metallurgy and Materials, 54, 512-522.
• [8] Payne M.C. et al., Iterative minimization techniques for ab initio total- energy calculations: molecular dynamics and conjugate gradients. Rev. Mod. Phys., 64, 1045-1096 (1992).
• [9] Phillips R. 2001, Crystals, Defects and Microstructures Modelling Across Scales, Cambridge.
• [10] Plimpton S.J. 1995, Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics. J. Comp. Phys., 117, 1-19.
• [11] Scheu C. et al. 2006, Bonding at copper-alumina interfaces established by different surface treatments: a critical review. J. Mater. Sci., 41, 5161-5168.
• [12] Sekino T. et al. 1997, Reduction and Sintering of a Nickel-Dispersed- Alumina Composite and Its Properties. J. Am. Ceram. Soc., 80, 1139-1148.
• [13] Shi S. et al. 2007a, First-Principles Investigation of the Atomic and Electronic Structure of a-Al2O3(0001)/Ni(111) Interfaces. J. Am. Ceram. Soc., 90, 2429-2440.
• [14] Shi S. et al. 2007b, First-principles study of the tensile strength and the failure of a-Al2O3(0001)/Ni(111) interfaces. Phys. Rev. B, 76, 075431.
• [15] Villars P. 1991, Pearson 's Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases. ASM International(OH).
• [16] Yang R. et al. 2005, First-principles study on the tensile strength and fracture of the Al-terminated stoichiometric alpha-Al2O3(0001)/Cu(111) interface, Phil. Mag., 85, 2961-2976.
• [17] Zhang W. et al. 2006, The connection between ab initio calculation and interface adhesion measurements on metal oxide systems: Ni/Al2O3 and Ni/Al2O3. Acta Mater., 50, 3803-3816.
• [18] Zhou X.W. et al. 2004, Modified charge transfer - embedded atom method potential for metal/metal oxide systems. Phys. Rev. B, 69, 035402.
• [19] Zhou X.W. et al. 2005, A charge transfer ionic - embedded atom method potential for the O-Al-Ni-Co-Fe. J. Phys.: Condens. Matter, 17, 3619-3635.
• [20] Zhou X.W. et al. 2009, Molecular-dynamics-based cohesive zone law for brittle interfacial fracture under mixed loading conditions: Effects of elastic constant mismatch. Acta Mater., 57, 4671-4686