Способ изготовления керамических образцов для измерения характеристик разрушения

 

Изобретение относится к способам получения керамических образцов для определения их характеристик разрушения. Для получения корректных величин вязкости разругаения тонкодисперсньк материалов необходимо уменьшение радиуса кривизны вершины надреза, которое достигается за счет того, что керамический образец формуют на каучуковой связке при содержании каучука от 2-7 мас.% и в сырце формируют надрез лезвием при приложении сжимающего усилия к образцу от 0,02 до 0,1 МПа в направлении, перпендикулярном плоскости надреза, затем образец спекают. Госле спекания радиус кривизны вершины надреза составляет 8-10 мкм. 1 табл. е (Л Сл5 О со

COl03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (pe 4 С 04 В 35/00 (®(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (13,.

1 Г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3991704/29-33 (22) 18.12.85 (46) 15.05.87, Бюл. У !8 (71) Московский авиационный технологический институт им, К, Э. Циолковского (72) Д. А. Иванов, С. В. Кохан и Г. А. Ьомина (53) 666.76(088,8) (56) Evans А, G. Fracture mechanics

of ceramics (edited by R. С. Brandt, D,Р.,Н. Hasselman and F, F. Lange, 1974, р. 14.

Munz D. à.à. Fracturе toughness

determination of Al О > using fourpoint-bend specimens т th straightthrough and chevron notches. — Amer °

Ceram. Soc. V. 63, 1(5-6, р. 30G

305, 1980. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРУ111ЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам получения керамических образцов для определения их характеристик разрушения. Для получения корректных величин вязкости разрушения тонкодисперсных материалов необходимо уменьшение радиуса кривизны вершины надреза, которое достигается за счет того, что керамический образец формуют на каучуковой связке при содержании каучука от 2-7 мас.7 и в сырце формируют надрез лезвием при приложении сжимающего усилия к образцу от

0,02 до 0,1 NPa в направлении, перпендикулярном плоскости надреза, saтем образец спекают. После спекания радиус кривизны вершины надреза составляет 8-10 мкм. 1 табл.

13103 Я

Изобретение относится к способам получения керамики и может быть использовано для корректного определе ния ее характеристик разрушения (К»„критический коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины и

1 — удельная эффективная работа а разрушения).

Цель изобретения — уменьшение радиуса кривизны вершин надреза и упрощение способа его формирования.

Для определения характеристик разрушения (КТ и 2I ) изготавливают с стандартный керамический образец и создают:в нем дефект, моделируг<гщий1 l5 трещину и служащий инициатором разрушения, При разрушении такого образца по величине максимальпой нагрузки„

1l соответствующей началу старта" тре,1. 20 щины и по характеру ее развития, .мож-но определить значения 1(» и ", Однако для того, чтобы надрез адекватно моделировал острую трещину в керамике величина радиуса кривизФ

25 ны () его вершины должна удовлетворять условию P c 10

ЗО

0,5-1,0 мкм) при определении характеристик разрушения требуется надрез с радиусом кривизны вершины не более

10 мкм.

Характеристики разрушения, изме.»г ренные íа образцах керамики, получен- Зз ных по способу-прототипу, некоррект-.ны, Сам процесс формирования нацре,а является сложным, IT р и м е р 1. Б мелкодисперсный порошок корунда (средний размер частиц <1,1 = 1 мкм) вводили каучуке " вую связку (5% каучука и 95% растворителя). Из полученного пластифицированноrо каучуком порошка прессовали при давлении 50 NDa образец в форме балочки 8 х 10 х 50 мм, Торцы балоч-. ки сжимали усилием 0,05 МП;::: и Формировали надрез на глубину 0,5 от высоты балочки, Балочку с надрезом спекали. После спекания балочки ра"-.1 г диус кривизны вершины ее надреза < оставил 10 мкм.

500 <1Па образец в форме балочки 8 х х 10 х 50 мм. Торцы балочки сжимали усилием 0,02 1<Па и Формировали надрез лезвием на глубину 0,5 от высоты балочки. 1 алочку с надрезом спекали. После спекания балочки радиус кривизны вершиньг ее надреза составил

8 мкм, Пример 3. В мелкодисперсный порошок диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия,.вводили каучуковую связку (2 мас,% каучука и 98 мас,% растворителя). Из полученной массы прессовали балочку

8 х 10 х 50 мм, Торцы балочки сжимали усилием 0,1 IIITà z» формировали надрез лезвием па глубину 0,5 от высоты балочки. Бало-гку с надрезом спекали.

После спекания балочки радиус кривизны вершины ее надреза составил

10 мкм, Б таблице приведены данные испытаний образцов, изготовленных по иэВ< cTHQMó и предлагаемому способам, на Ic °

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать тонкие надрезы (с радиусом кривизны вершины 810 мкм) в керамических образцах, полученных обычным спеканием, При этом исключается использование дефицитного дорогостоящего алмазного инстру<ента, необходимого для формирования надреза в спеченной плотной керамике, формирование надреза по предложенноггу способу »просто и нетрудоемко.

Радиус кривизны вершины надреза в образце„ полученном по предлагаемому способу, не превышает 10 мкм, что позволяет испольэовать его в качестве адекватной модели острои трещины в керамике с мелкокристалпической структурой и получать корректные ве-личины парамегра К . В качестве базо1с во г о объекта может бить выбран сп ос о б Формиро в ания надреза в керамике в р а щаюшимся алмазным диском, о б е сп е<ив аюший Формирование надреза с Р

1 50 мкм .

<.(1 о р мула и з о б р е т е н и я

Пример 2. В мелкодисперсный порошок оксида магния вводили ка- 5g учуковую связку (7 мас,% каучука и

93 мас.% растворителя)„ Нз полученного пластифицированного каучуком порошка прессовали при,давлении

Способ изготовления керамических образцов для измерения характеристик разрушения, включающий его формование пз смеси керамического порошка и временной связки, спекание, формирование надреза, о т л и ч а ю щ и йСпособ изготовления К1-,, образца с надрезом NDa

Вид керамики

3,0

Предлагаемый () = 10 мкм) А1 О

2,1

MgO

ZrOò/Õ О>

А,о, 3,8

5,0

Известный (f = 33 мкм) 4,5 мцо

ЕГ02/Х20 З

6,0

Составитель Н. Соболева

Редактор Л. Веселовская Техред Л.Олейник Корректор А. Зимокосов

Тираж 588 Подписное

BHHHPH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 1863/23

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1310369 4 с я тем, что, с целью уменьшения рез формируют до спекания лезвийным радиуса кривизны надреза и упрощения инструментом с одновременным приложеспособа его формирования, в качестве нием сжимающего усилия 0,02-0,1 МПа ,связки используют смесь 2-7 мас.7 ка- в направлении, перпендикулярном плоучука и 93-983 растворителя, а над-, 5 скости лезвийного инструмента.