Šíření indentačních trhlin v silně vázaných laminátech na bázi Al2O3/ZrO2.

Propagation of indentation cracks in strongly bonded Al2O3/ZrO2 composites

conference paper

Czech

Byly připraveny vrstevnaté keramické kompozity na bázi jednosložkových vrstev Al2O3 a ZrO2 metodou elektroforetické depozice a na bázi směsných vrstev Al2O3 + ZrO2 metodou suspenzního lití. Lamináty dosahovaly vysokých relativních hustot. Rozhraní vrstev v laminátech obsahovaly velmi nízký obsah strukturních defektů. Lamináty tak vykazovaly vlastnosti kompozitů s pevně vázanými vrstvami. Podle provedených výpočtů obsahovaly vrstvy v laminátech různé velikosti zbytkových pnutí. Ve vrstvách Al2O3 (resp. AmZ) byla vypočtená zbytková tlaková napětí o velikosti od 160 do 845 MPa, ve vrstvách ZrO2 (resp. AtZ) byla vypočtená zbytková tahová napětí o velikosti od 60 do 490 MPa. Šíření trhlin přes rozhraní vrstev bylo studováno pomocí indentačních trhlin. Bylo zjištěno, že trhlina, která byla iniciována ve vrstvě obsahující tlaková napětí se po přechodu do vrstvy obsahující tahová napětí odklonila směrem od rozhraní vrstev. Naproti tomu trhlina, která byla iniciována ve vrstvě obsahující tahová napětí se po přechodu do vrstvy obsahující tlaková napětí odklonila směrem k rozhraní vrstev. Bylo zjištěno, že velikost změny šíření trhliny vzhledem k rozhraní vrstev závisela na velikosti úhlu dopadu trhliny na rozhraní. Maximum tohoto odklonu činilo 15deg pro jednosložkové lamináty typu A/Z při úhlu dopadu kolem 45deg. Pro směsné lamináty typu AmZ/AtZ činilo maximum odklonu trhliny 20deg pro úhel dopadu kolem 32,5deg. Vliv velikosti residuálních napětí na změnu směru šíření indentačních trhlin nebyl pozorován. Z toho lze usuzovat, že převládající vliv na odklon směru šíření indentačních trhlin měly elastických charakteristik jednotlivých vrstev.

Crack propagation through layered composites based on Al2O3 and ZrO2 was studied. The strongly bonded laminates with single-component layers (A/Z) and laminates with two-component (AtZ/AmZ) layers were prepared via electrophoretic deposition and slip casting respectively. Laminates of different pre-defined thicknesses and composition contained different magnitudes of residual stress. Cracks, produced by an indentation technique, propagated in direction to layer interfaces deflected towards the interface in the compressed layers and away from the interface in the layers containing tension stress. Changes in the direction of crack propagation for the whole range of angles of incidence (0deg - 90deg) were described. The biggest change in the crack propagation was observed for the angle of incidence 45deg for A/Z systems and 32.5deg for AtZ/AmZ systems and was ca. 15deg and 20deg respectively. The change in the crack propagation was independent on magnitude of residual stress in the layers.

Al2O3, ZrO2, keramické kompozity, šíření trhlin

alumina, zirconia, ceramic composites, crack propagation

HADRABA, H.; CHLUP, Z.; MACA, K.; BERMEJO, R.

2007

1. 1. 2007

ÚFM Brno

Brno

978-80-254-0725-7

Porušování a design materiálu

219

230

12