Odporność na pękanie ceramiki Y2O3

• Autorzy: Boniecki M. , Librant Z. , Wesołowski W. , Gizowska M. , Osuchowski M. , Perkowski K. , Witek A. , Witosławska I. , Karczmarz M.

Warianty tytułu

EN

Fracture toughness of Y2O3 ceramics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy zmierzono odporność na pękanie ceramiki z tlenku itru o średniej wielkości ziaren ok. 6 μm poprzez analizę pęknięć wywołanych odciskiem twardościomierza Vickersa. Wartości KIc były wyliczone kilkoma sposobami, opracowanymi przez różnych autorów. Otrzymane wyniki mieszczą się w granicach od 1,0 MPa∙m1/2 do 1,5 MPa∙m1/2, ale są mniejsze od wyników wyznaczonych metodą zginania trójpunktowego belki z karbem (ok. 1,8 MPa∙m1/2).

EN

In this study we have measured fracture toughness of yttrium oxide ceramics, which had a mean grain size of approx. 6 μm, by analyzing cracks of stress cracking impressions of a Vickers pyramid. Values of KIc were calculated by means of several formulas that originated from analytical considerations of different authors. The obtained results were in the range of 1.0-1.50 MPa∙m1/2, being smaller than those obtained by the three-point bending method (approx. 1.8 MPam1/2).

Słowa kluczowe

PL

ceramika Y2O3; pęknięcie Vickersa; twardość Vickersa; odporność na pękanie; wytrzymałość na zginanie

EN

Y2O3 ceramics; Vickers crack; Vickers' hardness; fracture toughness; bending strength

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 4
• Strony: 378--382
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Boniecki M.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa

autor

Librant Z.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa

autor

Wesołowski W.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa

autor

Gizowska M.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Osuchowski M.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Perkowski K.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Witek A.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Witosławska I.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Karczmarz M.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618

Bibliografia

• [1] Wei, G.C.: Transparent ceramic lamp envelope materials, J. Phys. Appl. D, 38, (2005), 3057-3065.
• [2] Boniecki M.: Właściwości mechaniczne i odporność na szoki termiczne przeźroczystej ceramiki Y2O3 w funkcji mikrostruktury i temperatury, projekt badawczy NCN, nr rejestracyjny: 011/01/B/ST8/02635, realizowany od 13-12-2011 do 12-06-2015 r.
• [3] Boniecki, M., Librant, Z., Wesołowski, W., Gizowska, M., Osuchowski, M., Perkowski, K., Witosławska, I., Witek, A.: Fracture mechanics of Y2O3 ceramics at high temperatures, Advances in Science and Technology, 89 (2014), 88-93.
• [4] Boniecki, M., Jach, K., Librant, Z., Wesołowski, W., Węglarz, H., Gizowska, M., Krzysztof Perkowski, Witek, A., Witosławska, I.: Mechanika kruchego pękania ceramiki Y2O3, Materiały ceramiczne /Ceramic Materials/, 67, 1 (2015), 43-47.
• [5] Boniecki, M., Librant, Z., Wesołowski, W., Gizowska, M., Osuchowski, M., Perkowski, K., Witosławska, I., Witek, A.: The thermal shock resistance of Y2O3 ceramics, 14th International Conference European Ceramic Society, 21-25 June 2015, Toledo, Spain.
• [6] Fett, T., Munz, D.: Subcritical crack growth of macrocracks in alumina with R-curve behavior, J. Am. Ceram. Soc., 75, 4, (1992), 958-963.
• [7] Niihara, K., Morena, R., Hasselman, D. P. H.: Evaluation of KIc of brittle solids by the indentation method with low crack-to-indent ratios, J. Mater. Sci. Lett., 1, (1982), 13-16.
• [8] Boniecki, M., Karczmarz, M.: Właściwości mechaniczne przeświecalnego spinelu MgAl2O4, Materiały Elektroniczne (Electronic Materials), 40, 4, (2012), 3-9.
• [9] Matsumoto, R. L. K.: Evaluation of fracture toughness determination methods as applied to ceria-stabilized tetragonal zirconia polycrystal, J. Am. Ceram. Soc., 70, 12, (1987), C-366-C-368.
• [10] Albayrak, I. C., Basu, S., Sakulich, A., Yeheskel, O., Barsoum, M. W.: Elastic and mechanical properties of polycrystalline transparent yttria as determined by indentation techniques, J. Am. Ceram. Soc., 93, 7, (2010), 2028-2034.
• [11] Anstis, G. R., Chantikul, P., Lawn, B. R., Marshall D. B.: A critical evaluation of indentation techniques for measuring fracture toughness: I. Direct crack measurements, J. Am. Ceram. Soc., 64, 9, (1981), 533- 538.
• [12] Lankford, J.: Indentation microfracture in the Palmqvist crack regime: implication for fracture toughness evaluation by the indentation method, J. Mater. Sci. Lett., 1, (1982), 493-495.
• [13] Blendell, J. E.: The origin of internal stresses in polycrystalline alumina and their effects on mechanical properties, Ph.D. Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, (1979).
• [14] Harris, D. C.: Durable 3 – 5 mm transmitting infrared window materials, Infrared Physics & Technology, 39, (1998), 185-201.
• [15] Chantikul, P., Anstis, G. R., Lawn, B. R., Marshall, D. B.: A critical evaluation of indentation techniques for measuring fracture toughness: II. Strength method, J. Am. Ceram. Soc., 64, 9, (1981), 539-543.
• [16] Smith, S. M. Scattergood, R. O.: Crack shape effects for indentation fracture toughness measurements, J. Am. Ceram. Soc., 75, (1992), 305-315.
• [17] Krause, R. F.: Flat and rising R-curves for elliptical surface cracks from indentation and superposed flexure, J. Am. Ceram. Soc., 77, (1994),172-178.
• [18] Sglavo, V. M., Melandri, C., Guicciardi, S., De Portu G., Dal Maschio, R.: Determination of fracture toughness in fine-grained alumina with glassy phase by controlled indentation-induced cracks at room and high temperature, Fourth Euro-Ceramics, 3, (1995), 99-106.
• [19] Boniecki, M.: Badanie właściwości ceramiki metodą kontrolowanego rozwoju pęknięć Vickersa, Materiały Elektroniczne, 24, 1, (1996), 28-34.
• [20] Desmaison-Brut, M., Montintin, J., Valin, F., Boncoeur, M.: Influence of processing condition on the microstructure and mechanical properties of sintered yttrium oxides, J. Am. Ceram. Soc., 78, 3, (1995), 716-722.