Come testare la tenacità della frattura della ceramica?
2023-07-03
Nel processo di applicazione industriale di materiali refrattari, al fine di prolungare la durata della durata dei materiali refrattari ed evitare danni durante l'uso, la loro capacità di resistere allo shock termico è la performance primaria a cui le persone dovrebbero prestare attenzione. Il materiale ceramico di allumina è danneggiato da grave shock termico. L'essenza è che lo stress di shock termico causato dalla grave shock termico agisce sui difetti macroscopici e sulle fessure all'interno del materiale, causando l'angolo delle fessure e quindi il materiale si rompe. Per i materiali refrattari, gli attuali metodi di test per la resistenza alla frattura includono metodo del raggio intaccato unilaterale e metodo di divisione a cuneo. 1. Metodo del raggio intaccato unilaterale
Il metodo del fascio di taglio a bordo singolo (fascio di taglio a bordo singolo, noto anche come metodo SENB) è il blocco ceramico di zirconia aprire una piccola incisione nel mezzo di un lungo campione cilindrico con una sezione trasversale rettangolare come fessura preimpostata. Il rapporto dovrebbe essere compreso tra 1/2,5 e 1/2 e il campione viene caricato fino alla frattura. L'aspetto del campione è mostrata nella Figura 1 e ci sono alcuni requisiti per le dimensioni: è molto difficile prefabbricarsi una fessura primaria ideale sul campione refrattario. Di solito, le incisioni artificiali con un certo raggio sono prefabbricate sul campione da sostituire. L'incisione artificiale ha un raggio di curvatura molto più grande di quello della crepa naturale, che causerà una riduzione del grado di concentrazione di stress e il valore misurato della tenacità della frattura sarà grande e aumenterà con l'aumento della larghezza di incisione. Questo è chiamato "effetto passivazione di tacca".
2. Dividi a cuneo
Il metodo di scissione a cuneo è stato brevettato e pubblicato da Tschegg nel 1986. Da allora, i ricercatori di tutto il mondo hanno applicato il metodo sperimentale a molti campi come cemento, legno e materiali refrattari. Per l'esperimento del metodo di scissione a cuneo, è necessario preparare un blocco di test del cubo con una cucitura riservata. Il campione di prova e il dispositivo sono mostrati nella Figura 1-4. Dopo che l'attesa è bloccata sul blocco di prova della barra in ceramica di allumina, una direzione verticale di pressione, morsetti e rulli convertono il carico verticale del rientro a forma di cuneo sul blocco di prova in un carico orizzontale per tenere a distanza il pezzo di prova.
La relazione tra la forza nella direzione verticale (PV) e la forza nella direzione orizzontale (pH) dell'esperimento di scissione del cuneo caricato sul campione è la seguente:
Nella formula, PV-la forza nella direzione verticale caricata sull'Indenter a forma di cuneo, n;
PH-la forza della guarnizione di trasmissione della forza sulla direzione orizzontale del campione, n;
α-L'angolo della punta del rientro a forma di cuneo, °.
Secondo la relazione tra il carico raccolto e lo spostamento di apertura di scissione, l'energia della frattura e la resistenza alla frattura del campione possono essere calcolate quando è divisa, in modo che il comportamento di frattura del campione possa essere descritto.
Utilizzando il metodo di scissione a cuneo per misurare il comportamento della frattura del campione castabile, può essere lanciato direttamente in uno stampo specifico e non è richiesta alcuna elaborazione aggiuntiva dopo la demoluzione e la sparo e la preparazione è conveniente. Il danno del campione non è facile da verificarsi durante l'elaborazione del test. Poiché il carico viene applicato al campione tramite un rientro e un dispositivo angolato a forma di cuneo, che converte il carico verticale in sollecitazione di trazione sul campione, il test può essere eseguito utilizzando una semplice macchina di prova caricata in verticale. Inoltre, il carico orizzontale convertito dal rientro a forma di cuneo è maggiore del carico verticale, in modo che il carico effettivo sul campione possa essere misurato anche utilizzando una macchina di prova con una pressione inferiore, il che riduce i requisiti delle prestazioni dei test macchina. L'operazione è semplice e il dispositivo è economico.
Quando l'energia della frattura del materiale viene misurata con il metodo di scissione del cuneo, è possibile garantire la propagazione stabile delle crepe nel campione, quindi il metodo di scissione del cuneo è adatto alla determinazione dell'energia di frattura del materiale refrattario. Harmuth et al. dell'Università Leoben in Austria ha applicato il metodo di scissione a cuneo al rilevamento della durezza della frattura dei materiali refrattari e ha sviluppato metodi di operabilità sperimentale e di elaborazione dei dati attraverso vari esperimenti.
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