Como testar a resistência à fratura da cerâmica?
2023-07-03
No processo de aplicação industrial de materiais refratários, a fim de prolongar a vida útil dos materiais refratários e evitar danos durante o uso, sua capacidade de suportar o choque térmico é o desempenho principal para o qual as pessoas devem prestar atenção. O material de cerâmica de alumina é danificado por choque térmico grave. A essência é que a tensão de choque térmico causada pelo choque térmico grave atua nos defeitos macroscópicos e rachaduras dentro do material, fazendo com que as rachaduras se expandissem e depois o material seja quebrado. Para materiais refratários, os métodos atuais de teste para resistência à fratura incluem o método de feixe entalhado unilateral e o método de divisão de cunha. 1. Método de feixe entalhado unilateral
O método de feixe entalhado em borda única (feixe de ponta de borda única, também conhecida como método SENB) é para o bloco de cerâmica de zircônia abrir uma pequena incisão no meio de uma longa amostra cilíndrica com uma seção transversal retangular como uma rachadura predefinida. A proporção deve estar entre 1/2.5 e 1/2 e a amostra é carregada até a fratura. A aparência da amostra é mostrada na Figura 1 e existem certos requisitos para o tamanho: é muito difícil pré -fabricar uma rachadura primária ideal na amostra refratária. Geralmente, as incisões artificiais com um determinado raio são pré -fabricadas na amostra para substituir. A incisão artificial tem um raio de curvatura muito maior que o da trinca natural, o que causará uma redução no grau de concentração de estresse, e o valor da tenacidade à fratura medido será grande e aumentará com o aumento da largura da incisão. Isso é chamado de "efeito de passivação Notch".
2. Divisão de cunha
O método de divisão de cunha foi patenteado e publicado pela TSCHEGG em 1986. Desde então, pesquisadores de todo o mundo aplicaram o método experimental a muitos campos, como concreto, madeira e materiais refratários. Para o experimento do método de divisão de cunha, um bloco de teste de cubo com uma costura reservada precisa ser preparado. A amostra de teste e o acessório são mostrados na Figura 1-4. Depois que o acessório é fixado no bloco de teste de barra de cerâmica de alumina, uma direção vertical de pressão, grampos e rolos convertem a carga vertical do indentador em forma de cunha no bloco de teste em uma carga horizontal para manter o teste separado.
A relação entre a força na direção vertical (PV) e a força na direção horizontal (pH) do experimento de divisão de cunha carregada na amostra é a seguinte:
Na fórmula, PV-a força na direção vertical carregada no indentador em forma de cunha, n;
Ph-a força da junta de transmissão de força na direção horizontal da amostra, n;
α-o ângulo da ponta do indentador em forma de cunha, °.
De acordo com a relação entre a carga coletada e o deslocamento de abertura da divisão, a energia da fratura e a tenacidade da fratura da amostra podem ser calculadas quando é dividida, para que o comportamento da fratura da amostra possa ser descrito.
Usando o método de divisão de cunha para medir o comportamento da fratura da amostra fundível, ele pode ser fundido diretamente em um molde específico e nenhum processamento adicional é necessário após a demissão e o disparo, e a preparação é conveniente. O dano da amostra não é fácil de ocorrer durante o processamento do teste. Como a carga é aplicada à amostra através de um indentador e acessório em forma de cunha angular, que converte a carga vertical em tensão de tração na amostra, o teste pode ser realizado usando uma máquina de teste simples carregada verticalmente. Além disso, a carga horizontal convertida pelo indentador em forma de cunha é maior que a carga vertical, para que a carga real na amostra também possa ser medida usando uma máquina de teste com uma pressão mais baixa, o que reduz os requisitos de desempenho do teste máquina. A operação é simples e o dispositivo é econômico.
Quando a energia de fratura do material é medida pelo método de divisão de cunha, a propagação estável de trincas na amostra pode ser garantida; portanto, o método de divisão de cunha é adequado para a determinação da energia de fratura do material refratário. Harmuth et al. da Universidade Leoben, na Áustria, aplicou o método de divisão de cunha à detecção de resistência à fratura de materiais refratários e desenvolveu métodos experimentais de operabilidade e processamento de dados por meio de vários experimentos.
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