Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Estimation of lifetime of zirconia and zirconia-alumina composites using constant stress rate data

Wojteczko A., Lach R., Wojteczko K., Pędzich Z.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 1

14--18

EN

Ceramic failure, at stresses lower than those when KIc is reached, might be an effect of subcritical crack propagation. It occurs when the material is in service in the presence of water (even water vapour) for a long time. If this phenomenon leads to limiting its useful life, it is important to predict the lifetime of a ceramic component under specific conditions. Dynamic tests are suitable to determine subcritical crack growth parameters. Calculations are made to determine material behaviour under static loading on the basis of strength data. The paper presents the results for zirconia-alumina composites with 5, 15 and 50 vol.% inclusions to compare materials with different types of microstructures. Pure zirconia sintered bodies were used as the reference material.

PL

Zniszczenie materiałów ceramicznych, przy obciążeniach niższych niż te, gdy osiągane jest KIc, może być efektem pękania podkrytycznego. Ma to miejsce, gdy materiał używany jest w obecności wody (również w postaci pary wodnej) przez długi czas. Jeśli to zjawisko prowadzi do ograniczenia czasu użytkowania, istotne jest, aby przewidzieć czas przeżycia elementu ceramicznego działającego w danych warunkach. Odpowiednie do wyznaczania parametrów pękania podkrytycznego są testy dynamiczne. Obliczenia wykonywane są w celu przewidzenia zachowania materiału pod stałymi obciążeniami na podstawie wyników wytrzymałości. Praca przedstawia wyniki dla kompozytów tlenek cyrkonu-tlenek glinu z 5, 15 oraz 50 obj.% wtrąceń w celu porównania materiałów o różnych typach mikrostruktur. Spieki z czystego dwutlenku cyrkonu zostały zbadane jako materiał odniesienia.

2

A theoretical derivation of the dilatancy equation for brittle rocks based on Maxwell model

Li J., Huang H., Wang M.

Acta Geophysica

|

2017

|

Vol. 65, no. 1

55--64

EN

In this paper, the micro-cracks in the brittle rocks are assumed to be penny shaped and evenly distributed; the damage and dilatancy of the brittle rocks is attributed to the growth and expansion of numerous micro-cracks under the local tensile stress. A single crack’s behaviour under the local tensile stress is generalized to all cracks based on the distributed damage mechanics. The relationship between the local tensile stress and the external loading is derived based on the Maxwell model. The damage factor corresponding to the external loading is represented using thep–alpha (p–α) model. A dilatancy equation that can build up a link between the external loading and the rock dilatancy is established. A test of dilatancy of a brittle rock under triaxial compression is conducted; the comparison between experimental results and our theoretical results shows good consistency.

3

Determination of the subcritical crack growth parameters in ZrO2-Al2O3 composite under different environmental conditions

Wojteczko A., Naróg Ł., Pędzich Z.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

496--497

EN

The presence of the water, also in the form of water vapour, can significantly decrease the ceramic material strength. It occurs due to subcritical crack growth phenomenon. Especially susceptible to the stress corrosion are oxide materials. Test were carried out by the Constant Stress Rate method, in the air and the water environment, for the ZrO2 – 10 vol. % Al2O3 composite.

PL

Obecność wody, również w postaci pary wodnej, może znacząco wpływać na obniżenie wytrzymałości materiałów ceramicznych. Ma to miejsce z powodu występo-wania zjawiska pękania podkrytycznego. Szczególnie podatne na korozję naprężeniową są materiały tlenkowe. Badania przeprowadzono metodą stałego przyrostu naprężeń, w powietrzu oraz środowisku wodnym, dla kompozytu ZrO2 – 10 obj. % Al2O3.

4

Wyznaczanie parametrów pękania podkrytycznego spieków ZrO2 metodą stałego przyrostu naprężeń

Lach R., Dudek A., Pędzich Z.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 1

56--61

PL

Tlenkowe materiały ceramiczne mają tendencję do pękania pod wpływem długo działających naprężeń o wartościach niższych niż przewidywane z wyznaczonej normowo wartości KIc. Zjawisko to nazywane jest pękaniem podkrytycznym. Jest ono wynikiem powolnego rozrostu wad obecnych w materiale, który spowodowany jest oddziaływaniami chemicznymi występującymi przy wierzchołku narastającego pęknięcia. Cząsteczki wody, obecnej na wierzchołku pęknięcia, przyłączają się do atomów znajdujących się na powierzchni, obniżając energię powierzchniową, a tym samym zmniejszając ilość energii potrzebnej do dekohezji materiału. Metody badania pękania podkrytycznego należą do pracochłonnych. Pomiar propagacji pęknięcia, które rośnie z prędkością ok. 10-10 m/s oznacza, że dzienny przyrost jego długości wynosi około 1 mikrometra. W pracy zaprezentowano metodę pozwalającą na określenie prędkości propagacji pęknięć z wykorzystaniem prób zginania dwuosiowego wykonywanych przy różnych prędkościach narastania naprężeń. Nosi ona nazwę testu stałego przyrostu naprężeń. W metodzie tej nie jest konieczny bezpośredni pomiar długości pęknięcia, a informacje na temat pękania podkrytycznego wynikają z przeprowadzonych testów wytrzymałości. Próby wykonano w przypadku dwóch grup próbek wykonanych z tetragonalnego dwutlenku cyrkonu, dla których dobrano różne warunki spiekania w celu zróżnicowania ich mikrostruktury. Pierwszy materiał był spiekany w temperaturze 1400 °C przez 6 godzin, natomiast drugi w 1500 °C przez 2 godziny. Spiekanie w wyższej temperaturze powodowało rozrost ziaren większy niż w przypadku 1400 °C.

EN

Oxide materials have a tendency to crack under stress values lower than expected from KIc values determined in standard tests. This phenomenon is called subcritical crack growth. It is related to slow expansion of flaws existed in the material, which results from chemical interactions, occurring at a tip of the growing crack. Molecules of water, that are present in the crack tip, attach to atoms located in the surface and reduce the surface energy, thereby reducing the amount of energy required to failure. Subcritical crack test methods are labour-intensive. Crack propagation with a speed of 10-10 m/s means that a daily increase of crack length is about 1 micrometer. The paper presents the method of determining the crack propagation speed using biaxial bending tests performed at different stress rates. This is called the constant stress rate test. In this method it is not necessary to measure directly the crack length, but the information on the subcritical cracking results from the performed strength tests. Attempts were made for two groups of tetragonal zirconia samples, which matched different sintering conditions. The first was sintered for 6 hours at 1400 °C, while the second one for 2 hours at 1500 °C. The sintering at the higher temperature resulted in larger grain growth than at 1400°C.

5

Mechanika kruchego pękania ceramiki Y2O3

Boniecki M., Jach K., Librant Z., Wesołowski W., Węglarz H., Gizowska M., Perkowski K., Witek A., Witosławska I.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 1

43--47

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych ceramiki Y2O3 w temperaturze pokojowej oraz w 800 °C. Pomiary wytrzymałości na zginanie σc, odporności na pękanie KIc i rozwoju pęknięć podkrytycznych przeprowadzono w funkcji wielkości ziaren w zakresie 6-44 µm. Wartości KIc określano w teście na zginanie trójpunktowe belek z karbem. Wyznaczono parametry rozkładu Weibulla, jakiemu podlega wytrzymałość badanej ceramiki. Parametry rozwoju pęknięć podkrytycznych ustalono na podstawie testów, w których mierzono wytrzymałość próbek w funkcji szybkości przykładania obciążenia.

EN

The paper presents mechanical properties of Y2O3 ceramics determined at room temperature and at 800 °C. Measurements of bending strength σc, fracture toughness KIc and subcritical crack growth were carried out as a function of particle size in a range of 6-44 µm. KIc values were determined by the three-point bending test of notched beams. The Weibull parameters of strength distribution were determined. Parameters of subcritical crack growth were obtained on the basis of tests in which bending strength of the samples was measured as a function of stress rate.