ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Indentation fracture examinations of engineering ceramicsVarious methods of determining Klc were evaluated at engineering ceramics with regard to their efficiency. Single-phase, partially stabilized and dispersed materials were used. Particular attention was paid to indentation methods. Known equations of the ICL method and of the ISB method were examined with regard to their dependency on indentation force. It appeared that the relations known from literature exhibit various dependencies on indentation forces. Two equations of the ICL method with the lowest dependency on indentation forces were modified. Comparative examinations by means of SAM and light microscope yielded that crack lengths at the indentations were measured too short in the light microscope, especially at dispersed ceramics (ATC and ZTC). The values of fracture toughness of the methods using a sharp crack (ICL, ISB, and PB methods) were in good agreement with each other providing that a c/a-ratio in the range of 1.8…3.8 is observed both with the ICL method and the ISB method. Modified equations of the ICL method were used, and errors of the measurement of the crack length were supervised by means of SAM. Using a saw cut (NB method) in fine grained materials (especially PSZ) led to a strong overestimation of the fracture toughness values, as compared to the methods using a sharp crack. For the local determination of the Young's modulus, a test technology using the UCI method was developed showing little deviations from other methods, such as ultrasonic measurement of transit time and natural frequency measurement. It can be efficiently applied in connection with indentation fracture methods. Together with the ICL method it permits a local evaluation of fracture toughness which is in that way relatively independent on the specimen shape and which can be applied in a material-saving way.
Notes:
Verschiedene Methoden zur Ermittlung von Klc wurden an Konstruktionskermamik hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit überprüft, wobei einphasige, teilstabilisierte und Dispersionswerkstoffe Verwendung fanden. Besondere Beachtung fanden die Indentermethoden. Bekannte Gleichungen zur ICL-Methode und ISB-Methode wurden hinsichtlich ihrer Prüfkraftabhängigkeit untersucht. Es zeigte sich, daß die im Schrifttum bekannten Beziehungen zur Ermittlung von Klc unterschiedliche Prüfkraftabhängigkeitten aufweisen. Zwei Ansätze zur ICL-Methode mit der geringsten Prüfkraftabhängigkeit wurden modifiziert. Bei vergleichenden Untersuchungen mittels SAM und Lichtmikroskop wurde festgestellt, daß insbesondere an den Dispersionskeramiken (ATC und ZTC) die Rißlängen am Härteeindruck im Lichtmikroskop zu kurz gemessen wurden. Die Bruchzähigkeitswerte der Methoden, die einen scharfen Riß verwenden (ICL-, ISB- und PB-Methode) stimmten gut überein, wenn sowohl bei der ICL- als auch der ISB-Methode ein c/a- Verhältnis im Bereich von 1,8…3,8 eingehalten wird. Bei der ICL-Methode wurden modifizierte Gleichungen benutzt und die Fehler bei der optischen Rißlängenmessung wurden mittels SAM kontrolliert. Bei Anwendung eines Sägekerbs (NB-Methode) wurde bei den feinkörnigen Materialien (insbesondere PSZ) eine starke Überhöhung des Bruchzähigkeitswertes gegenüber den Methoden milt scharfem Anriß festgestellt. Zur punktuellen Ermittlung des E-Moduls wurde unter Nutzung des UCI-Verfahrens eine Prüftechnologic entwickelt, die geringe Abweichungen zu anderen Verfahren, wie der Ultraschallaufzeitmessung und Eigenfrequenzmessung aufwies. Sie kann effektiv in Verbindung mit indenterbruchmechanischen Methoden eingesetzt werden. Mit der ICL-Methode ermöglicht sie eine lokale Bewertung der Bruchzähigkeit, die dadurch von der Probenform relativ unabhägig ist und materialsparend eingesetzt werden kann.
Additional Material:
7 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19950261109
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