Odporność na pękanie kompozytów Al2O3-Fe otrzymanych metodą odlewania z ceramicznych mas lejnych

• Autorzy: Oziębło A. , Konopka K. , Kurzydłowski K. , Szafran M. , Bobryk E.

Warianty tytułu

EN

The fracture toughness of Al2O3-Fe composites obtained by ceramic slip casting

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano sposób wytworzenia kompozytów AI2O3-Fe metodą odlewania z ceramicznych mas lejnych, opracowanych pod kątem poprawy odporności na pękanie. Wytworzony kompozyt badano metodą zginania trójpunktowego. Wyznaczono moduł Younga E, krytyczny współczynnik intensywności naprężeń kic oraz jego zależność od długości pęknięcia C (tzw. krzywe R). Kompozyt wykazał wartość współczynnika KIc istotnie wyższą od wartości dla czystego Al2O3. Stwierdzono także wzrost wartości współczynnika KIc w miarę wzrostu długości pęknięcia C. W celu opisu propagacji pęknięcia zbadano mikrostruktury kompozytu z użyciem metod stereologicznych. Analizując drogę pęknięcia z użyciem mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej stwierdzono, że najczęstszym typem oddziaływania pęknięcia z cząstkami metalicznymi jest ich omijanie po granicy miedzyfazowej. Powoduje to wydłużenie drogi pękania i wzrost współczynnika KIc.

EN

In this study a novel method for production of Al2O3-Fe composite by the ceramic slip casting was investigated. These composite have been prepared to improve the fracture toughness of the ceramic. Three point bending was used to measure Young modulus E, critical stress intensity factor, and its dependence of cracks length C. The investigations showed that the composite have a higher values of KIc coefficient than alumina. Also it has been found that this coefficient grows was function of the crack length. In order to analyze the geometry of cracks path, scanning electron microscope was used. It has been found that cracks are deflected by the Fe particles. As a result the crack length increases and the fracture toughness is higher.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty; pękanie; krzywe R; mikrostruktura; ceramika; materiał gradientowy

EN

fracture toughness; composites; R-curves; microstructure; ceramic; gradient material

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 7
• Strony: 285--290
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Oziębło A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-505 Warszawa

autor

Konopka K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-505 Warszawa

autor

Kurzydłowski K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-505 Warszawa

autor

Szafran M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa

autor

Bobryk E.

• Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa

Bibliografia

• [1] Cahn R.W., Haasen P., Kramer E.J.,, Materials Science & Technology, Structure and Properties of Ceramic, vol. 11, Weinmeim 1994.
• [2] Trusty P.A., Yeomans J.A., The Toughening of Alumina with Iron: Effect of Iron Distridution on Fracture Toughness, Journal of the European Ceramic Society 1997, 17.
• [3] Tomaszewski H., Boniecki M., Węglarz H., Wpływ wielkości ziarna i naprężeń wewnętrznych na krzywe R w kompozytach na osnowie tlenku glinu, Inżynieria Materiałowa 2001, 3, 137-140.
• [4] Ashby M.F., Jones D., Materiały inżynierskie, WNT, Warszawa 1996.
• [5] Oziębło A., Konopka K., Szafran M., Wejrzanowski T., Kurzydłowski K.J., Microstructure of the Al2O3-Fe Composites Obtained by Ceramic Slip Casting”, Proceedings of Materials Week 2002, Monachium 2002.
• [6] PN-89 E-06307 Elektroizolacyjne materiały ceramiczne - Metody badań.
• [7] Tomaszewski H., Wpływ postaci fazy międzyziarnowej na właściwości termomechaniczne tworzywa korundowego, Inżynieria Materiałowa 1987, 1, 25-30.
• [8] Evans A.G., Fracture Mechanics Determinations in Fracture Mechanics of Ceramics, vol. 1 Concept, Flaws and Fractography, ed. R.C. Bradt, D.P.H. Hasselman, F.F. Lange, Plenum Press, New Pork, London 1973.
• [9] Tomaszewski H., Boniecki M., Węglarz H. Krzywe R w kompozytach Al2O3-SiC i (Al2O3+ZrO)-SiC, Inżynieria Materiałowa 1999, 6, 614-619.
• [10] Librant Z. i in., Bulletin of the Polish Academy of Science 1999, vol. 47, 4, 365-377.
• [11] Fett T., Muntz D., Subcritical Crack of Macrocracks in Alumina with R-Curve Behavior, Journal of American Ceramic Society 1992, 75, 4, 958-963.
• [12] Wejrzanowski T., Special Computer Program for Image Analysis MicroMeter. 2001.
• [13] Wejrzanowski T., Rożniatowski K., Kurzydłowski K.J., Computer Aided Description of the Materials Microstructure, Analysis of the Spatial Distribution of Particles, 8th Congress for Stereology and Image Analysis, Bordeaux 2001.
• [14] Oziębło A., Konopka K., Fracture Toughness of the Al2O3-Fe Composites, Proceedings of XXVIII School of Materials Science and Engineering, Kraków - Szczawnica 2000.