Wytrzymałość zmęczeniowa materiałów ceramicznych - przegląd literatury

• Autorzy: Karaszewski W.

Warianty tytułu

EN

Fatigue failure of ceramic materials: a review of recent research

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono przegląd literatury dotyczący procesu zmęczenia materiałów ceramicznych. Proces ten w materiałach ceramicznych uważany jest za bardzo skomplikowany z uwagi na szereg problemów: występowanie różnego rodzaju wad (porowatość, wtrącenia, wady technologiczne), znaczący wpływ środowiska, mikrostruktury i dodatków w procesie wytwarzania. Wszelkiego rodzaju wady materiałowe są źródłem propagacji pęknięć, które znacznie zmniejszają wytrzymałość zmęczeniową. Zrozumienie zjawisk będących wynikiem procesu zmęczenia tej grupy materiałowej jest kluczowe dla szerszego zastosowania tych materiałów w technice.

EN

During the last few years, ceramics have become interesting for use in various tribological applications, such as roller bearings, valve engines, cruise missile turbine shaft bearings, gas turbine elements, rocket propellant pump elements, printing machine elements. Important properties of ceramic materials are low density, high hardness, high use temperature and low thermal expansion coefficient. But ceramics have also same disadvantages like various types of structure defects (porosity, contaminations, manufacture-induced defects). The paper briefly reviews some of the extensive research in the field of fatigue of ceramics materials. Fatigue is a very sophisticated process. Investigations have shown many problems connected with fatigue of ceramics materials such as crack initiation, crack propagation, different types of cracks, the influence of environmental effects (formation of adsorbed layers, change of mechanical properties by adsorption and tribochemical reactions), the influence of microstruc-ture, grain boundary phase and the additives used for densification. The understanding of crack propagation in ceramic materials will caused better estimation of life time and will continue to achieve wide acceptance in many applications.

Słowa kluczowe

PL

wytrzymałość zmęczeniowa; materiały ceramiczne; pękanie

EN

fatigue failure; ceramic materials; surface defects

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2004
• Tom: nr 3
• Strony: 169--178
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab

Twórcy

autor

Karaszewski W.

• Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk

Bibliografia

• 1. Wang L., Sindle R.W., Rolling L.Gu.: Contact silicon nitride bearing technology: a review of recent research, Wear 246 (2000) 159-173.
• 2. Hamburg G., Cowley P.: Operations of an all-ceramic mainshaft roller bearing in a J-402 gas-turbine engine, J.ASLE, Lubrication Engineering, 37 (1980) 407-415.
• 3. Rowntree R.A.: Some tribological problems in space mechanisms, Proceedings of tribology in aerospace and its relation to other industries, The Institution of Mechanical Engineers, London, January 1985, 1-16.
• 4. Materiały informacyjne firmy Salemball.
• 5. Wang Y., Hadfield M.: Rolling contact fatigue failure modes of lubricated silicon nitride in relation to ring crack defects, Wear 225-229 (1999) 1284 - 1292.
• 6. Qiao G.J., Hongije W., Zhihao J.: Comparison between fatigue behavior of some ceramics: a new concept of intrinsic stress-corrosion exponent n0, International Journal of Fatigue 24 (2002) 499-508.
• 7. Jacobs D.S., Chen I.-W.: Mechanical and environmental factors in the cyclic and static fatigue silicon nitride, Journal of American Ceramic Society, 77(5)(1994)1153-1161.
• 8. Ewart L., Suresh S.: Crack-propagation in ceramics under cyclic loads. Journal of Material Science, 22(4), 1987, 1173-1192.
• 9. Wang J., Jin Z.N., Wang X.T.: Comparison of failure predictions by dynamic bending and cyclic bending fatigue techniques for Y203-Zr02 ceramics, International Journal of Fatigue, 15(1) 1993 37-40.
• 10. Vincenzini P.: Fundamentals of Ceramic Engineering, Elsevier Science Publishers, 1990.
• 11. Boek D.: Elementary Engineering Fracture Mechanics, 4th edn. Martinus Nijhoff, Dordrecht, 1986.
• 12. Hadfield M., Stolarski T.A., Cundill R.T., Horton S.: Stress cycles to failure in lubricated rolling contact, Wear, 169, 1993, 69-75.
• 13. Eyzop B.L., Karlsson S.: Contact fatigue of silicon nitride, Wear 249 (2001) 208-213.
• 14. Miyashita Y., Kanda K., Zhu S., Mutoh Y., Mizuno M., McEvily A.J.: Observations of fatigue damage process in SiC/SiC composites at room and elevated temperatures, International Journal of Fatigue 24 (2002) 241-248.
• 15. Wang Y., Hadfield M.: The influence of ring crack location on the rolling contact fatigue failure of lubricated silicon nitride: experimental studies, Wear 243 (2000) 157-166.