CERAMIKA NASA TEAM

1. Co to znaczy, że materiały ceramiczne są sprężysto-kruche ?

Znaczy to, że przekraczająć granicę plastyczności nie wystepuje odkształcenie, lecz materiał ulega od razu zniszczeniu.

2. Dlaczego ceramika nie nadaję się do kształtowania metodami obróbki plastycznej ?

Ponieważ ma specyficzną mikrostrukturę w której występują mikropeknięcia, które się powiększają w czasie odkształcenia plastycznego.

3. Dlaczego metale i ich stopy są bardziej odporne na kruche pękanie niż ceramika ?

Metale i stopy są spręzysto-plastyczne (nie pękają po przekroczeniu granicy plastyczności lecz dalej sie odkształcają aż do granicy wytrzymałości), nie posiadają mikropęknięć w swojej mikrostrukturze jak ceramika.

4. Co to jest moduł Weibull’a ? Naszkicuj przebieg prawdopodobieństwa przetrwania dla materiałow o module Weibull’a m1=x, m2=y. Wskaż odpowiednie wykresy na rysunku.

Moduł Weibull’a informuje o tym, jak szybko zmniejsza się wytrzymałość, przy naprężeniu SIGMA dążacym do SIGMA0. Im mniejsza wartość modułu, tym większy rozrzut wytrzymałości i tym mniejsze prawdopodobieństwo przetrwania obciążenia dla wiekszości próbek.

(na wykresie powinno byc 1/e, a nie samo e)

5. Dlaczego ceramika jest twarda, a dlaczego krucha ?

Ceramika jest twarda ze względu na silne wiązania między atomami, i trudno jest uruchomić w niej dyslokację. Krucha jest natomiast ze względu na specyficzną mikrostrukturę, gdzie mikropęknięcia są koncentratorami naprężeń.

6. Dlaczego ceramika jest predystynowana do pracy w warunkach ściskania ? Dlaczego wytrzymałość na rozciąganie wyznacozną metodą jest 1,65 raza większa niż ta sama wielkość wyznaczona podczes rozciągania ?

Ponieważ przy ściskaniu mikropękniecie zmniejszają się, a przy rozciąganiu powiększają co prowadzi do uszkodzenia materiału. Jest 1,65 raz większa, ponieważ w metodzie zginania z jednej strony próbki następuje rozciąganie, a z drugiej ściskanie.

7. Wymień 3 przyklady własności ceramiki należących równocześnie do jej zalet i wad. Wyjasnij tę pozorną sprzeczność.

-wysoka temperatura topnienia (praca w wys. Temperaturách(+), cięzko przetopić (-)

-duża twardość (odporność na ścieranie (+), prawie niemożliwa do obróbki plastycznej(-)

-mały współczynnik rozszerzalności (zachowuje kształt w wysokich temperatutach (+), ciężko połączyc z metalami (-).

8. Jaką technologią kształtowania stosuje się w stosunku do materiałów ceramicznych ? Jaka jest mikrostrukturka ceramiki ukształtowanej za pomocą tej technologii ?

W stosunku do kształtowania materiałów ceramicnzych stosuje się technologię spiekania proszków. Po tej technologii ziarna rozrastają się.

9. Jaka energia sprzyja kształtowaniu ceramiki podczas spiekania proszku ceramicznego ?

Kształtowaniu ceramiki podczas spiekania proszku ceramicznego sprzyja energia powierzchniowa (4,2J/g), która jest siłą napędową procesu spiekania.

10. Dane są dwa elementy z tej samej ceramiki, jeden o przekroiu A1, drugo o przekroju A2=10xA1. Czy można założyć, że element o większym przekorju poprzecznym A2 jest w stanie przenieść 10 razy większe obciążenie niż element o przekroju A1 ? Uzasadnij odpowiedź

Nie można tak założyć, gdyż wytrzymałość ceramiki zależy też od wielkości i ilości defektów i mikropęknięć, których jest więcej w przypadku większej próbki.

11. Od czego zależy wytrzymałość ceramiki ?

Wytrzymałośc ceramiki zależy od :

• temperatury

• środowiska

• wielkości i kształtu próbki

• stałości obciążenia

• stanu powierzchni

• grubości ziaren

12. Narysuj wykres zachowywania się ceramiki pod obciążeniem i zaznacz na nim wielkości charakterystyczne