Механічні властивості композитів на основі твердих розчинів (Cu1-xAgx)7GeSe5I

Abstract

Досліджені механічні властивості полімерних композитів на основі твердих розчинів (Cu1−xAgx)7GeSe5I. Отримані концентраційні залежності мікротвердості композитів при різних масових співвідношеннях мікрокристалічного порошку та полімеру, а також залежності їхньої мікротвердості від глибини відбитку індентора Вікерса. Показано, що при збільшенні концентрації мікропорошку в композиті спостерігається кросовер механічної жорсткості “м’яка – жорстка структура”. На основі порівняння розрахованої та виміряної глибин відбитків визначені складові деформації композитів при мікроіндентуванні. Вивчено перерозподіл відносного внеску складових деформації при індентуванні досліджуваних матеріалів та встановлено механізми їхнього деформування. Досліджено вплив ізовалентного катіонного заміщення Cu+→Ag+ на мікротвердість композитів на основі твердих розчинів (Cu1−xAgx)7GeSe5I.

Исследованы механические свойства полимерных композитов на основе твёрдых растворов (Cu1−xAgx)7GeSe5I. Получены концентрационные зависимости микротвёрдости композитов при разных массовых соотношениях микрокристаллического порошка и полимера, а также зависимости их микротвёрдости от глубины отпечатка индентора Викерса. Показано, что при увеличении концентрации микропорошка в композите наблюдается кросовер механической жесткости ”мягкая-жесткая структура” при 90 мас.% микропорошка. На основе сравнения расчитанной и измеренной глубин отпечатков определены составляющие деформации композитов при микроиндентировании. Исследовано влияние изовалентного катионного замещения Cu+→Ag+ на микротвёрдость композитов на основе твёрдых растворов (Cu1−xAgx)7GeSe5I. Ключевые слова: композиты, твердые растворы, микротвёрдость.

Purpose. The purpouse of the present work is to investigate a mechanical properties of composites based on polymer matrix and superionic compounds (Cu1−xAgx)7GeSe5I, to perform a comparative analysis with similar properties of a single crystals and to study changes of structural rigidity, which depend on concetration ratio of polymer and microcrystalline components. Methods. The сomposites were prepared by pressing a mixture of micropowder and polymer. Investigations of their mechanical properties were performed using microindentation test. An indentation was performed by Vickers indenter. For imprints analysis interferential microscope MII–4 was used. Results. The dependence of microhardness versus concetration ratio of micropowder and polymer has been analyzed. The relative contributions of elastic and plastic deformation components for Cu7GeSe5I single crystal, composite based on it, and ethylyne-vinyl acetate polymer have been calculated and compared. The decreasing of composites’ microhardness at Cu+→Ag+ isovalent cation substitution has been revealed. Conclusions. The microhardness numerical values of composites based on polymer and superionic micropowder were calculated. It has been founded, that at concentration of microcrystals increase up to 90 wt.%, the mechanical rigidity crossover ”soft-rigid structure” is observed. It has been shown, that with different component concentration the deformation mechanism changes: elastic in polymer, plastic in composites and elasto-plastic in superionic crystals. The microhardness of composites at Cu+→Ag+ cation substitution, decreases. Keywords: composites, mixed crystals, microhardness.