Fibrous composite with threshold strength in three dimensions

• Autorzy: Jin X. H. , Gao L. , Sun J. , Gui L. H.

Warianty tytułu

PL

Kompozyt włóknisty z wytrzymałością progową w trzech wymiarach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the present work, a fibrous composite consisting of square fibers separated with thin compressive layer is designed. Due to the crack arresting effect of the compressive layer, this composite is expected to show three-dimensional threshold strengths corresponding to applied stresses in the direction perpendicular to the fiber side face and parallel to the fiber central axis, respectively. In accordance with the above designing concept, Si3N4/TiN fibrous composites with distinctive threshold strengths were readily prepared through a simple double-laminating procedure. It is found that the threshold strengths increase with the TiN content in the fiber; and for the same material, its axial threshold strength is larger than the radial one. The fundamental reasons for that are investigated.

PL

W prezentowanej pracy zaprojektowano kompozyt włóknisty składający się z włókien o przekroju kwadratowym, rozdzielonych cienką warstwą zawierającą naprężenia ściskające. Z powodu efektu zatrzymywania pęknięcia od kompozytu tego oczekuje się, że pokaże trójwymiarową wytrzymałość progową odpowiadającą zastosowanym naprężeniom w kierunku odpowiednio prostopadłym do powierzchni czołowej włókna i równoległym do jego centralnej osi włókna. Zgodnie z koncepcją projektową bez trudu przygotowano kompozyty włókniste Si3N4/TiN za pomocą prostej procedury podwójnego laminowania. Stwierdza się, że wytrzymałości progowe zwiększają się wraz z zawartością TiN we włóknie, i dla tego samego materiału, jego osiowa wytrzymałość progowa jest większa niż promieniowa. Zbadano zasadnicze powody występowania takiego stanu.

Słowa kluczowe

EN

fibrous composite; threshold strength; crack arresting; Si3N4; TiN

PL

kompozyt włóknisty; wytrzymałość progowa; zatrzymywanie pękania; Si3N4; TiN

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 62, nr 4
• Strony: 486--489
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jin X. H.

autor

Gao L.

autor

Sun J.

autor

Gui L. H.

• The State Key Laboratory on High Performance Ceramics and Superfine Microstructures, Shanghai Institute of Ceramics, Shanghai, China, 200050,

Bibliografia

• 1. Hannink R.H.J., Swain M.V.: „Progress in Transformation Toughening of Ceramics”, Annu. Rev. Mat. Sci., 24, (1994), 359-408.
• 2. Chen I.W., Rosenflanz A.: „A tough SiAlON ceramic based on 2-Si3N4 with a whisker-like microstructure”, Nature, 389, (1997), 701-704.
• 3. Shen Z.J., Zhao Z., Peng H., Nygren M.: „Formation of tough interlocking microstructures in silicon nitride ceramics by dynamic ripening”, Nature, 417, (2002), 266-269.
• 4. Clegg W.J., Kendall K., Alford N.M., Botton T. W., Birchall J.D.: „Simple Way to Make Tough Ceramics”, Nature, 347, (1990), 455-457.
• 5. Rao M.P., Sánchez-Herencia A.J., Beltz G.E., McMeeking R.M. Lange F.F.: „Laminar Ceramics That Exhibit a Threshold Strength”, Science, 286, (1999), 102-105.
• 6. Rao M.P., Rödel J., Lange F.F.: „Residual Stress Induced R-Curves in Laminar Ceramics That Exhibit a Threshold Strength”, J. Am. Ceram. Soc., 84, (2001), 2722-24.
• 7. Rao M.P., Lange F.F.: „Factors Affecting Threshold Strength in Laminar Ceramic Containing Thin Compressive Layers”, J. Am. Ceram. Soc., 85, (2002), 1222-28.
• 8. Pontin M.G., Rao M.P., Sánchez-Herencia A.J., Lange F.F.: „Laminar Ceramics Utilizing the Zirconia Tetragonal-to-Monoclinic Phase Transformation to Obtain a Threshold Strength”, J. Am. Ceram. Soc., 85, (2002), 3041-48.
• 9. Lawn B.R.: „Fracture of Brittle Solids”, 2nd Ed., Cambridge University Press, (1993), 266-271.
• 10. Murakaki Y.: „Stress Intensity Factors Handbook”, Pergamon Press, New York, (1988), 810-811.