Fractographie MEB d'un SiC poreux (nEOI)

GeminiSEM 500® (Zeiss)One-point-bar impact (1PB impact, « impact central avec barre »)Ceramic materials are being more and more used in bi-layer shielding solutions. When impacted, substantial tensile damage creates within the ceramic tile that manifests as numerous oriented cracks. Understanding the dynamic fracture response under high strain-rates and at the level of a single dynamic crack is of major importance in pushing forward the design of resilient ceramic-based armour solutions. Single fragmentation of brittle materials in dynamic is possible with adapted experimental techniques. For that, one of these methods is the notched-Edge-On-Impact (nEOI). This experimental method enables the study of a single quasi-straight dynamic crack which propagates through a single-notched rectangular specimen. When the projectile impacts the specimen, a compressive pulse propagates and reflects to the free end of the sample, thus changing of sign and becoming a tensile pulse. Once the tensile pulse arrives on the notch, if the stress intensity resulting from the stress concentration at the notch tip is sufficient, a crack initates. The crack propagation process is filmed with an ultra-high-speed camera with 5 million frames per second (5 Mfps), that is 0.2 μs of exposure time.→ This experimental technique, performed on a silicon carbide ceramic (Saint-Gobain's Forceram® SiC), can be used to characterise the dynamic crack velocity when coupled with Digital Image Correlation (DIC). This image shows two locations of the fracture surface based on Scanning Electron Microscopy (SEM) with secondary electrons giving topography information. A transgranular brittle fracture is observed.Les matériaux céramiques sont de plus en plus utilisés dans les solutions de blindage à deux couches. Lors d'un impact, un endommagement substantiel en tension se crée dans le carreau de céramique comme des fissures nombreuses et orientées. Comprendre la réponse dynamique sous hauts taux de chargement et au niveau d'une fissure dynamique unique est d'une importance majeure pour faire progresser la conception de solutions pour blindage résiliant en céramique. La fragmentation simple de matériaux fragiles en dynamique est possible avec des techniques expérimentales adaptées. Pour cela, une de ces méthodes est l'impact-sur-tranche avec entaille (nEOI en anglais). Cette méthode expérimentale permet l'étude d'une fissure dynamique quasiment droite qui se propage à travers un échantillon rectangulaire simplement entaillé. Lorsque le projectile impacte l'échantillon, un pulse de compression se propage et se réfléchit en face arrière de l’échantillon, changeant ainsi de signe et devenant un pulse de tension. Une fois que le pulse de tension arrive sur l'entaille, si l’intensité de contrainte résultant de la concentration de contrainte en pointe d'entaille est suffisante, une fissure s'initie. Le processus de propagation de la fissure est filmé avec une caméra ultra-rapide avec 5 millions d'images par secondes (5 Mfps), c'est-à-dire avec 0,2 μs de temps d'exposition.→ Cette technique expérimentale, effectuée sur une céramique de carbure de silicium (SiC Forceram® de Saint-Gobain), peut être utilisée pour caractériser la vitesse d'une fissure dynamique quand couplée avec de la corrélation d'images numérique. Cette image montre deux lieux de la surface de fracture basée sur la Microscopie Électronique à Balayage (MEB) avec électrons secondaires donnant des informations sur la topographie. Une rupture fragile transgranulaire est observée