Naprężenia resztkowe w kompozytach ziarnistych na osnowach tlenku glinu i tlenku cyrkonu

• Autorzy: Pędzich Z. , Grabowski G.

Warianty tytułu

EN

Residual stresses in particulate composites with alumina and zirconia matrices

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki symulacji metodą elementów skończonych (MES) naprężeń resztkowych powstających w kompozytach ziarnistych na skutek różnicy w wartości współczynników rozszerzalności termicznej faz składowych. Obliczenia te skonfrontowano ze zmierzonymi wartościami odporności na pękanie oraz obserwacją biegu pęknięcia w rzeczywistych materiałach kompozytowych. Badano kompozyty na osnowach tlenku glinu (odmiany [alfa]) i częściowo stabilizowanego dwutlenku cyrkonu (Y-TZP). Jako fazy zbrojącej używano ziaren węglika WC oraz metalicznego wolframu. Stwierdzono, że różnica w obliczonych wartościach naprężeń w pobliżu granic międzyfazowych może stanowić istotną przyczynę zróżnicowanego sposobu pękania w kompozytach na bazie obu badanych osnów.

EN

The paper summarized calculation of typical stresses caused by the coefficients of thermal expansion (CTE) mismatch in particulate composites with alumina and zirconia matrices containing tungsten carbide and metallic tungsten. Differences in local stress distribution due to matrix and inclusion kind were established (Figs. 3-6). The FEM simulations were compared with results of mechanical tests on mentioned composites (Table 1). Conclusions were assisted by SEM analyze of true composite microstructures, especially focused on a crack path near the interphase boundaries (Figs. 7-10). It was established that the effective improvement of fracture toughness in alumina-based composites is larger than in zirconia-based ones. This fact could be connected with stress state in the materials which influenced the way of cracking. In zirconia-based materials crack is deflected directly on inclusion grains, probably due to extremely high tensile stress value in the interphase boundary area). In materials with alumina matrix crack is deflected before it reaches the interphase boundary. Such way of cracking assures more effective fracture toughness improvement. Observations presented in the paper are only qualitative, but they could help to understand the effect of relatively high level of toughening in alumina based composites.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; naprężenie resztkowe; tlenek glinu; tlenek cyrkonu

EN

composites; residual stress

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 6, nr 2
• Strony: 76--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pędzich Z.

autor

Grabowski G.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki Specjalnej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Hori S., Yoshimura M., Somiya S., J. Am. Ceram. Soc. 1986, 69, 169-172.
• [2] Tuan W.H., Chen R.Z., Wang C.H., Cheng P.S., Kuo P.S., J. European Ceram Soc. 2002, 22, 2827-2833.
• [3] Pyda W., Brzezińska-Miecznik J., Bućko M.M., Pędzich Z., Pyda A., Glass Phisics and Chemistry (Fizika i Khimya Stekla)2005, 31 [4], 554-61.
• [4] Wahi R.P., Ilschner B., Mater. Sci. And Eng. 1980,15, 875-85.
• [5] Tiegs T.N., Becher P.P., Am. Ceram. Soc. Bull. 1987, 66 (2), 339-42.
• [6] Nakahira A., Niihara K., J. Ceram. Soc. Jpn. 1992, 100 (4), 448-53.
• [7] Stadlbauer W., Kladnig W., Gritzner G., J. Mater. Sci. Let., 1989, 8, 1217-20.
• [8] Jiao S., Jenkins M.L., Davidge R.W., Acta Metall. Mater. 1997,45, 149-56.
• [9] Breval E., Dodds G., Pantano C.G., Mater. Res. Bull. 1985, 20, 1191-1205.
• [10] Nawa M., Sekino T., Niihara K., J. Mater. Sci. 1994, 29, 3185-92.
• [11] Sekino T., Nakahira A., Niihara K., Trans. Mater. Res. Soc. Jpn. 1994, 16B, 1513-16.
• [12] Niihara K., J. Ceram. Soc. Jpn. 1991, 99, 974-82.
• [13] Niihara K., J. Mater. Sci. Lett. 1983, 2, 221-23.
• [14] PTC - the Product Development Company, http://www.ptc.com
• [15] Pro/Mechanica - computer program user book (documentation)
• [16] Pezzotti G., Sergo V., Sbaizero O., Muraki N., Meriani S., Nishida T., J. Europ. Ceram. Soc. 1999, 19 [2], 247-53.
• [17] Baizero O., Con G. Pezzotti, Nishida T., Ceramics: Getting into the 2000's - Part C, Advances in Science and Technology, 15, P. Vincenzini (wyd.), Techna 1999, 665-670.