Разрушение керамики различными коническими инденторами: скалывание кромки образца

Abstract

Впервые механические испытания по определению сопротивления керамики разрушению при скалывании прямоугольных кромок образцов выполнены с помощью конических алмазных инденторов с радиусом закругления разрушающей вершины 11...800 мкм. В экспериментах использовали упругую нитридкремниевую керамику Si₃N₄ и неупругую диоксидциркониевую керамику TS, для которой характерен фазовый переход при разрушении, в качестве сравнительного материала использовали стекло. Показано, что сопротивление разрушению этих материалов возрастает в одинаковой мере при применении вышеназванных инденторов. Шрамы сколов, образующиеся на кромках образцов керамики Si₃N₄, фактически не отличаются от формирующихся при испытаниях стекол (могут быть псевдоконической, ногтеобразной и произвольной формы). При увеличении радиуса закругления разрушающей вершины индентора возросло количество сколов псевдоконической формы, чего не наблюдается при испытаниях керамики TS. Выяснено, что сравнительные оценки сопротивления керамики разрушению, выполненные с помощью метода скалывания кромки образца различными разрушающими инструментами, являются необоснованными.

Вперше механічні випробування по визначенню опору кераміки руйнуванню при сколюванні прямокутних кромок зразків виконано за домомогою конічних алмазних інденторів із радіусом закруглення руйнівної вершини 11...800 мкм. В експериментах використовували пружну нітридкремнієву кераміку Si₃N₄та непружну діоксидцирконієву кераміку TS, для якої характерним є фазовий перехід при руйнуванні, як порівняльний матеріал служило скло. Показано, що опір руйнуванню цих матеріалів збільшується однаково при використанні вищевказаних інденторів. Шрами відколів, що виникають на кромках зразків кераміки Si₃N₄, фактично не відрізняються від тих, що формуються при випробуваннях скла (форма може бути псевдоконічною, нігтеподібною і довільною). При збільшенні радіуса закруглення руйнівної вершини виросла кількість сколів псевдоконічної форми. При випробуваннях кераміки TS цього не відмічається. Показано, що порівняльні оцінки опору кераміки руйнуванню, виконані за допомогою методу сколювання кромки зразка з використанням різних руйнівних інструментів, є неправомірними.

Mechanical tests for evaluating the fracture resistance of ceramics on chipping rectangular specimen edges were first performed with conical diamond indenters of 11–800 m tip radii. In the experiments elastic silicon-nitride Si₃N₄ ceramics and inelastic zirconia TS ceramics, displaying a phase transition on fracture, were used, soda lime glass served as the object for comparison. The fracture resistance of those materials was shown to increase similarly when the above indenters are employed. Chip sc ars formed on the specimen edges of Si₃N₄ ceramics do not actually differ from those observed in glass tests (pseudoconical, nail-like, arbitrary). With an increase in the tip radius, the first ones grow in number. It does not take place in the tests of TS ceramics. Comparative fracture resistance estimates obtained with the edge chipping method using different fracturing tools were established to be invalid.