344 3

„ MArHWIAŁY CERAMICZNE ' SZKIA

Parametry wywpujitce w tym w/orzc zaznaczono na rys. 9.9 *, jest ,_{Wy> ofc} |_t7 razy większa od wytrzymałości na rozciąganie wyznanej w _pr6h

ro/ciągam*-

9 72 Odporność materiałów ceramicznych na pękania

Wybierając materiał o dużych oporach struktury krystalicznej dla pośł,_/go mchu dyslokacji należy się liczyć z tym. żc takie materiały charakteryzują _Slę odpornością na pękanie (dużą kruchością). W takich materiałach nawet _{na 0},V' pęknięciu, gdzie następuje koncentracja naprężeń. opory sieci sprawiają. z_c p^j.^,c ,esr bardzo trudny. Właśnie zdolność do odkształceń na czole pęknięcia powoduje / mewie mają duża udamość. gdyż w nich energia jest absorbowana w _Mrcf *; plastycznej, przez co rozprzestrzenianie pęknięcia jest utrudnione. Pewna plasi_K/ n₀ść na czole pęknięcia może również występować w materiałach ccramic/nyj jednak jest ona bardzo ograniczona, przez co zaabsorbowana energia jest niewicik'' W rezultacie odporność materiałów ceramicznych na pękanie jest mała. Potwierdź to małe wartości K,_t . które dla materiałów ceramicznych są około 50 razy mniejsze^ wartości K_h dla metali.

Materiały ceramiczne zawsze zawierają pęknięcia, pory lub pustki y, trzymałość materiałów ceramicznych na rozciąganie jest więc określona ich _maj. odpornością na pękanie oraz długością istniejących mikropęknięć. Jeżeli w _pr<)^“ długość największego mikropęknięcia wynosi 2a_m. to wytrzymałość na rozciąg.,^' jest określona zależnością

(9.2)

/?„ =

Ze wzoru (9.2) wynika, żc wytrzymałość na rozciąganie materiałów ceramic/r , można zwiększyć przez zmniejszenie a_m lub przez zwiększenie K,_c. Naprężeń-' ściskające zwierają mikropęknięcia istniejące w materiale, dlatego mikropęk_nj_ęcn me powodują zmniejszenia wytrzymałości na ściskanie materiałów ceramicznych która jest określona własnościami wiązań chemicznych.

Zwiększenie odporności na pękanie ceramik jest możliwe przez:

1)    umieszczenie kruchych cząstek ceramicznych w miękkiej i ciągli^-

osnowie;

2)    dodanie do ceramicznej osnowy ciągliwych cząstek o kształcie włókien lub cząstek równoosiowych;

3)    takie dobranie składu chemicznego ceramiki, aby na wierzchołka pęknięcia zachodziła przemiana martenzytyczna; związane z przemianą zmiany objętości i kształtu prowadzą do zmniejszenia naprężeń na wierzchołku pęknięcia, a pr/cz to do wzrostu energii koniecznej do zniszczenia materiału.

9.7.3. _Wwyw «_{MU na} wyuzymalotó ™.er,*6w ceramicznych

obciążenia przedstawiono na rys. 9.10.

_łk;ig‘'^,">'^ch

^yłpllofci wkicł t c/.ascm działaniu

W* tł^k

Czas dóołoroa oboqzer*a.s

9 10 Zmniejszenie wytrzymałości szkła * wilgotnym środowisku r. upływem czasu działania K*⁵ stałego obciążenia. Zjawisko zmniejszenia wytrzymałości pod wpływem stałego obciążenia (bez działania obciążeń zmiennych) jest nazywane zmęczeniem mitycznym

Zjawisko to jest rezultatem powolnego wzrostu powierzchniowych mikrupęknięć na 2utek reakcji chemicznej między materiałem ceramicznym i wodą na wierzchołku ocknięcia. Na przykład zachodząca na wierzchołku pęknięcia reakcja chemiczna CLdzy cząsteczką wody i Si-O-Si lub M-O-M powoduje wzrost pęknięcia na

RYS 9.11. Rola spełniana prze/, wodę w powolnym wzroście pęknięcia w ceramikach tlenkowych.

Jcdnn cząsteczka wody wchodząc na czole pęknięcia w reakcję z Si-O-Si powoduje zerw anie naprężonego wiązania, a przez to wzrost pęknięcia

345