Wpływ rodzaju wtrąceń na umocnienie kompozytów ziarnistych na osnowie Y-TZP i ich niezawodność

• Autorzy: Pędzich Z.

Warianty tytułu

EN

Influence of inclusion type on toughening and reliability of particulate composites with Y-TZP matrix

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań nad wpływem rodzaju wtrąceń na odporność na pękanie i niezawodność prasowanych na gorąco kompozytów ziarnistych na osnowie roztworu stałego 3% mol. Y2O3 - 97% mol. ZrO2 (Y-TZP). Badano dwa różne układy kompozytowe z 10 procentowym (objętościowo) udziałem wtrąceń - jeden zawierający wtrącenia węglika wolframu i drugi z wtrąceniami metalicznego wolframu. Oprócz badania podstawowych parametrów mechanicznych (twardość, moduł Younga, wytrzymałość na zginanie, odporność na pękanie) analizowano niezawodność materiałów biorąc pod uwagę dwa aspekty. Jednym z nich było obliczenie wartości modułu Weibulla z wyników badań wytrzymałości na zginanie, drugim pomiar odporności na podkrytyczne rozprzestrzenianie się pęknięć. Wykorzystując metodę podwójnego skręcania (Double Torsion) mierzono relacje pomiędzy współczynnikiem koncentracji naprężeń na czubku pęknięcia a prędkością propagacji pęknięcia. Wyznaczono krytyczne wartości K10, poniżej których nie dochodzi do propagacji pęknięć. Stwierdzono, że dla kompozytów wartość K10 wyraźnie wzrasta, co oznacza, że wprowadzenie wtrąceń, niezależnie od ich rodzaju podnosi odporność na podkrytyczną propagację pęknięć. Wyniki badań wskazują również, że wtrącenia mogą prowadzić do poprawy średnich wartość parametrów mechanicznych, jednak mogą również spowodować znaczące obniżenie parametru Weibulla.

EN

The paper presents the influence of a type of inclusion on fracture toughness and reliability of hot-pressed particulate composites based on 3 mole % yttria - zirconia matrix (TZP). Two composite materials containing 10 volume % of a second phase additive were examined. A tungsten carbide and metallic tungsten particles were used as additives. Despite of basic mechanical parameters (hardness, stiffness, bending strength, fracture toughness) two aspects of material "reliability" were investigated. The basic one was the value of Weibull parameter for composite materials, calculated from three-point bending strength measurements. The second investigated area was susceptibility for slow crack propagation. Using Double-Torsion method, relation between K1 and velocity of crack propagation for different composites was estimated. The critical value of K10 below which no crack propagation accurs was also deteremined. It was established that composite materials show increased of K10 parameter value. It indicates that incorporation of the second phase particles into zirconia matrix gives the material more resistant for slow crack propagation. The results indicate also that presence of the second phase into zirconia matrix could improve the mean value of basic mechanical properties (hardness, fracture toughness or strength), but simultaneously the value of Weibull parameter may be distinctly decreased.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty ziarniste; ceramika

EN

particulate composites; ceramics

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 56, nr 4
• Strony: 150--153
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pędzich Z.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki Specjalnej,

Bibliografia

• [l] N. Claussen, K.L. Weisskopf, M. Ruhle: J. Am. Ceram. Soc. 68 (1986) 288-292.
• [2] M. Poorteman, P. Descamps, F. Cambier, J. Leriche, B. Thierry: J. Europ. Ceram. Soc., 12 (1993) 103-109.
• [3] M. Nawa, K. Yamazaki, T. Sekino, K. Niihara: Materials Letters, 20 (1994) 299-304.
• [4] J. Vleugeus, O. Van Der Biest: Zr02-TiX Composites, in Key Engineering Materials Vols. 132-136. Trans Tech Publications. Switzerland, 1997, 2064-2067.
• [5] Z. Pędzich, K. Haberko, J. Piekarczyk, M. Faryna, L. Lityńska: Materials Letters. 36 ( 1998) 70-75.
• [6] H. Kondo, T. Sekino. Y.-H. Choa & K. Niihara: Mechanical Properties of 3Y -Zr02/Ni Composites Prepared by Reductive Sintering in Key Engineering Materials Vol. 161-163. CSJ Series - Publications of the Ceramic Society of Japan vol. 2 (1999) 419-422.
• [7] J. Chevalier, C. Olagnon, G. Fantozzi, Subcritical: J. Am. Ceram. Soc., 82, 11 ( 1999) 3129-3138.
• [8] J. Chevalier, M. Saadaoui, C. Olagnon, G. Fantozzi: Ceramics International, 22 (1996) 171-177.
• [9] K. Niihara: A Fracture Mechanics Analysis of Indentation. J. Mater. Sci. Lett ., 2 (1983) 221-223.
• [10] ASTM E 399 Standard. Test Matbod for Plane - Strain Fracture Toughness of Matallic Materials, 1983.
• [11] M.F. Ashby, D.R.H. Jones: Engineering Materials 2, An introduction to Microstructures, Processing and Design, Butterworth- Heinemann Ltd. 1986.
• [12] Z. Pędzich, C.Wajler: Ceramika/Ceramics, Prace Komisji Nauk Ceramicznych PA - Polski Biuletyn Ceramiczny. 80 (2003) 371-376.
• [13] R. W. Steinbrech: J. Europ. Ceram. Soc., l0 (1992) 131-142.
• [14] P. Rutkowski, G. Grabowski, L. Stobierski: Materiały Ceramiczne, 2, 2 (2003) 69-75.