Numeryczna analiza rozwoju pęknięć podkrytycznych w kompozycie Al₂O₃/ZrO₂ z uwzględnieniem przemiany fazowej

• Autorzy: Niezgoda T. , Małachowski J. , Szymczyk W.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of subritical cracks growth in Al₂O₃/ZrO₂ composite with taking account of phase transformation

• Konferencja: Krajowa Konferencja Mechaniki Pękania(8 ; 17-19.09.2001 ; Kielce-Cedzyna, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W kompozycie ceramicznym na bazie korundu I tlenku cyrkonu, w trakcie rozwoju pęknięć I podkrytycznych , obserwowane jest zjawisko wzrostu odporności na pękanie w funkcji długości pęknięcia (tzw. zachowanie typu krzyewej R). Spowodowane jst przez przemianę fazową ZrO₂z postaci tetragonalnej w jednoskośną. W pracy reprezentowany jest sposób numerycznej symulacji relaksacyjnego wpływu przemiany fazowej na naprężenia na czole pęknięcia. Sposób symulacji bazuje na fakcie istnienia różnicy objętości fazy tetragonalnej i jednoskośnej. Obliczenia przeprowadzone są metodą elementów skończonych.

EN

In a ceramic composite on the base of corundum and zirconia, during subscritical crack growth a phenomenon known as "transformation-toughening" is observed. During fracture, the tetragonal phase of ZrO₂ in the crack tip region transforms to monoclinic one. In the paper a conception of numerical simulation of phase transformation influence on stresses at the crack tip. The conception bases on the fact of volume misfit between tetragonal and monoclinic phase of ZrO₂. Simulations are made with the use of finite elements method.

Słowa kluczowe

PL

analiza numeryczna; pęknięcia podkrytyczne; kompozyty; AL2O3/ZrO2

EN

cracks; numerical analysis; phase transformation; composite; AL2O3/ZrO2

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika
• Rocznik: 2001
• Tom: Z. 73
• Strony: 241--248
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Niezgoda T.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Zakład Mechaniki Ogólnej, ul. Kaliskiego 2, PL - 00 908 Warszawa

autor

Małachowski J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Zakład Mechaniki Ogólnej, ul. Kaliskiego 2, PL - 00 908 Warszawa

autor

Szymczyk W.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Zakład Mechaniki Ogólnej, ul. Kaliskiego 2, PL - 00 908 Warszawa

Bibliografia

• 1. Bischoffs S. et al. Structure formation and mechanical behaviour of Al2O3 /ZrO2(Y2O3) dispersion ceramics. Ceramics International 16 (1990) 121-127.
• 2. Ge O.L., Lei T.C. and Zhou Y., Microstructure and mechanical properties of hot pressed Al2O3-ZrO2 ceramics prepared from ultrafine powders. Materials Science and Technology, Vol. 7 June (1991) 490-494.
• 3. Langlois R. and Konsztowicz K.J., Toughening in zirconia-toughened alumina composites with non-transforming zirconia, J.Mater.Sci.Lett., 11 (1992) 1454-1456.
• 4. You-Seon Shin, Young-Woo Rhee and Suk-Joong L. Kang, Experimental evaluation of toughening mechanisms in alumina-zirconia composites. J.Am.Ceram.Soc, 82 [5] (1999) 1229-1232.
• 5. Hirano H., Inada H., Fracture toughness, strength and Vickers hardness of yttria-ceriadoped tetragonal zirconia/alumina composites fabricated by hot isostatic pressing. J. Mater. Sci 27 (1992) 3511-3518.
• 6. Sornakumar T. et al., Mechanical properties of composites of alumina and partially stabilized zirconia. J.Mater.Sci.Lett., 12 (1993) 1283-1285.
• 7. Burelli M., Maschio S. and Lucchini E., Strength and toughness of alumina-zirconia ceramics under biaxial stress. J. Mater.Sci.Lett., 16 (1997) 661-662.
• 8. Gregori G., Burger W., Sorgo V., Piezospectroscopic analysis of the residual stresses in zirconia-toughened alumina ceramics: the influence of the tetragonal-to-monoclinic transformation. Materials Science and Engineering A271 (1999) 401-406.
• 9. Sergo V., Pezzotti G., Sbazicro O., Nishida T., Grain size influence on residual Stresses in alumina/zirconia composites. Acta Mater. Vol. 46, No. 5, pp. 1701-1710. 1998.
• 10. Wang X.-L., Fernandez-Baca J.A., Hubbard C.R., Alexander K.B., Becher P.F., Transformation behavior in A12O3-ZrO2 ceramic composites, Physica B 213&214 (1995) 824-826.
• 11. Clarke D.R., Adar F., Measurement of the Crystallographically transformed Zone Produced by Fracture in Ceramics Containing Tetragonal Zirconia.
• 12. Kałdoński T., Niezgoda T., Szymczyk W., Małachowski J., Statistic postprocessing of FEM calculations results for assessment of average residual stress in orthotropic ceramics. 6-th Conference and Exhibition of the European Ceramic Society, (1999) Brighton, UK.
• 13. Niezgoda T., Szymczyk W., Małachowski J., Numerical assessment of average residual (Stresses in orthotropic alumina-zirconia ceramic composite. 6-th Conference and Exhibition of the European Ceramic Society, (1999) Brighton, UK.
• 14. Boniecki M., Niezgoda T., Szymczyk W., Wyznaczanie naprężeń własnych w ceramice Al2O3 metodą piezosprktroskopową. Inżynieria Materiałowa, Wyd. NOT-SIGMA, V-VI (1997).
• 15. Blendell J.E., Coble R.L., Measurement of Stress Due to Thermal Expansion i Anisotropy in Al2O3, J. Am. Soc. Vol. 65 (1982).
• 16. He J., Clarke D.R., Determination of the piezospectroscopic coefficients for chromium-doped sapphire, J.Am.Soc. 78 [5] 1347-53 (1995).
• 17. Sergo V., Measurements of residual stresses, 4-th Euro Ceramics, Vol. 3, pp.47-54.
• 18. Sergo V., Wang X.-Li, Clarke D.R., Becher P.. Residual Stresses in Alumina/Ceria Stabilized Zirconia Composites. J. Am. Soc. 78 [8] 2213-14 (1995).