Twadość Vickersa i odporność na pękanie wybranych kompozytów ceramicznych

• Autorzy: Pędzich Z. , Piekarczyk J. , Stobierski L. , Szutkowska M. , Walat E.

Warianty tytułu

EN

Vickers hardness and fracture toughness of selected ceramic composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca prezentuje wyniki badań twardości Vickersa i odporności na kruche pękanie takich faz ceramicznych, jak alfa-Al2O3, tetragonalne polikrysztaly ZrO2, SiC, Ti3SiC2 oraz kompozytów na osnowie tych faz. Stwierdzono, że wartość mierzonych twardości rośnie ze wzrostem obciążenia, do ustalenia pewnej wartości stałej. Porównano wyniki pomiarów współczynnika KIc uzyskane dwoma metodami - poprzez badanie wytrzymałości na zginanie próbek z nacictym karbem (SENB - Single Edge Notched Beam) oraz przez pomiar parametrów odcisków i pęknięć wywołanych w materiale nakłuwaniem piramidką Vickersa. Uzyskane rezultaty pozwalają wnioskować co do możliwości porównywania wartości współczynnika odporności na pękanie otrzymanych obiema metodami. Określają również zakresy obciążeń, w których możliwe jest stosowanie metody nakłuć dla poszczególnych materiałów.

EN

The paper presents results of the Vickers hardness and the fracture toughness investigations of several materials: a-alumina (a-Al2O3), yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystals (TZP), silicon carbide (SiC), titanium-silicon carbide (Ti3SiC2) and composites on their matrix. It was established that values of Vickers hardness measured under the lowest loads are significantly lower that values achieved under higher loads (see Fig. 3). They also show big values of standard deviation. The results of KIc investigations (see Fig. 4 and Table 1) show that one mustn't to apply indentation method uncritically. Measured KIc values strongly depend on used loads, especially under loads when cracks started to appear. At this range measured KIc values reach extremely high level. They decrease with load increase. It is obvious that it is necessary to select the proper load for each material. The conformity between two methods of KIc measurements (indentation and SENB) is different for investigated materials. Relatively the best conformity is achieved for oxide materials and composites on their matrixes (especially for zirconiaj. Application of the indentation method for Ti3SiC2-based materials gave the worst conformity of results with these achieved by SENB method. It is probably due to very complicated way of cracking in these materials.

Słowa kluczowe

PL

ceramika; kompozyty ceramiczne; twardość; twardość Vickersa; pękanie

EN

ceramic; ceramic composites; Vickers' hardness; fracture toughness

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 7
• Strony: 296--300
• Opis fizyczny: Bibliogr., 7 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Pędzich Z.

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

autor

Piekarczyk J.

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

autor

Stobierski L.

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

autor

Szutkowska M.

• Instytut Obróbki Skrawaniem, ul. Wrocławska 37a, 30-011 Kraków

autor

Walat E.

• Instytut Obróbki Skrawaniem, ul. Wrocławska 37a, 30-011 Kraków

Bibliografia

• [1] Pampuch R., Materiały ceramiczne. Zarys nauki o materiałach nieorganiczno-niemetalicznych, WN PWN, Warszawa 1988.
• [2] Polska Norma PN-87 H-04335: Metoda badania odporności na pękanie w płaskim stanie odkształcenia, 1987.
• [3] Norma ASTM E 399, Test Method for Plane - Strain Fracture Toughness of Metallic Materials, 1983.
• [4] Fett T., Munz D., J. Amer. Ceram. Soc. 1992, 75, (4), 958-963.
• [5] Norma Japanese Industrial Standard JIS R 1607: Testing Methods for Fracture Toughness of High Performance Ceramics 1990.
• [6] Niihara K.A., A Fracture Mechanics Analysis of Indentation, J. Mater. Sci. Lett. 1983, 2,221-223.
• [7] Piekarczyk J., Hennickie H.W., Pampuch R., On Determining the Elastic Constants of Porous Zinc Ferrite Materials, Ceramic Forum International /Berichte der Deutschen Keramische Gesellschaft 1982, 59,(4), 227-232.