Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 239-249 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:01988002303023900

Creep of SiC-Whisker reinforced Si3N4

M. Backhaus-Ricoult¹, J. Castaing¹ et J.L. Routbort<sup>2

1</sup>  CNRS, Laboratoire Physique des Matériaux, 92195 Meudon Cedex, France
²  Materials Science Division. Argonne National Laboratory, Argonne, U.S.A.

Abstract
The mechanical behaviour of a composite of Si3N4 (with 3 % MgO) containing 0-20 % SiC whiskers has been investigated by compressive creep experiments (100-300 MPa) at temperatures between 1 250 °C and 1 500 °C. No significant influence of the SiC whiskers on the creep behaviour could be detected up to about 5 % of strain. Two temperature regions could be identified : a) at high temperature the creep deformation occurs at a quasiconstant strain rate. Extended cavitation in the triple junctions occurs. b) At low temperatures, creep rates rapidly decrease due to a strain hardening coefficient much more important than for higher temperatures. In the microstructure, cavities and microcracks along grain boundaries and fiber-matrix interfaces were observed. Dislocations play an insignificant role for the deformation in both temperatures regions.

Résumé
Le comportement mécanique d'un composite de Si3N4 (avec 3 % MgO) contenant de 0 à 20 % de fibres de SiC est étudié par des essais de fluage en compression (100-300 MPa) entre 1 250 et 1 500 °C. Les fibres de SiC n'influencent pas le comportement du fluage jusqu'à des déformations de l'ordre de 0,05. On peut distinguer deux régimes de fluage : un régime à haute température où la déformation se fait à vitesse quasi constante. A basse température la vitesse de déformation diminue rapidement à cause d'un coefficient de durcissement beaucoup plus élevé qu'à haute température. La microstructure des échantillons non-déformés et déformés révèle que les dislocations jouent un rôle négligeable dans les conditions de déformation décrites. Les cavités observées aux points triples et les fissures aux joints de grains et aux interfaces entre matrice et fibres indiquent plutôt un mécanisme de déformation par cavitation et microfissuration.

PACS
6220H - Creep.
6220M - Fatigue, brittleness, fracture, and cracks.
8140L - Deformation, plasticity and creep.
8140N - Fatigue, embrittlement, and fracture.

Key words
composite material interfaces -- cracks -- creep -- fibre reinforced composites -- silicon compounds -- mechanical behaviour -- compressive creep -- SiC whiskers -- strain hardening coefficient -- microstructure -- cavities -- microcracks -- grain boundaries -- fiber matrix interfaces -- 1250 to 1500 degC -- Si sub 3 N sub 4 SiC -- SiC whisker reinforced Si sub 3 N sub 4