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• W2023157105 abstract "The application of modern ceramics, such as cordierite or partially stabilized zircona (PSZ), calls for more detailed data than those provided by conventional investigation of strength or crack-resistance characteristics. To provide data on deformational behaviour (including possible inelasticity), a parameter is proposed in the form of a ‘brittleness measure’, χ. At χ = 1, a ceramic obeys Hooke's law and in its mechanical behaviour is similar to glass. At the same time, its behaviour under loading is like that of concrete and it does not correspond to the elastic-solid model. It has been found that aluminium oxide toughened by zirconium dioxide and zirconium dioxide stabilized by yttrium oxide are characterized by the χ = 1 parameter, while cordierite, silicon nitride with boron nitride, corundum refractory material with zirconium dioxide, and zirconium dioxide stabilized by magnesium oxide are characterized by χ < 1. It is shown that, unlike ceramics with χ = 1, ceramics with χ < 1 retain residual stresses. Being inelastic, they have an ascending R-curve and show insignificant differences in the values of the critical-stress-intensity factor obtained for specimens with a notch and sharp crack. The analytical evaluation of such ceramic materials should be based on the proportionality limits rather than on the ultimate-strength values. Thermal-shock-resistance criteria should take into account the actual values of ultimate strains. The data presented reveal that, in the evaluation of serviceability, specific features of mechanical behaviour are as important as absolute values of properties. The values of the parameter χ and ultimate strains may be regarded as important physicomechanical characteristics of this type of material. Die Anwendung moderner keramischer Werkstoffe wie Cordierit oder teilweise stabilisiertes Zirkonoxid (PSZ) verlangt detailliertere Materialkenngrößen als die übliche Angabe der Festigkeit oder Zähigkeit. Um das Deformationsverhalten (einschließlich einem möglichen nichtelastischen Verhalten) besser beschreiben zu können, wird ein neuer Kennwert, die ‘Sprödigkeitszahl’ χ vorgeschlagen. Ein keramischer Werkstoff mit χ = 1 folgt dem Hookeschen Gesetz und verhält sich mechanisch ähnlich wie Glas. Zugleich entspricht sein Verhalten unter Belastung dem von Beton und gehorcht nicht dem Modell des elastischen Festkörpers. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, daß für ZrO2 verstärktes Al2O3 und Y2O3 stabilisiertes ZrO2χ = 1 ist, während Cordierit, Si3N4 mit BN, Korund-Feuerfestmaterial mit ZrO2 und MgO stabilisiertes ZrO2 durch einen χ-Wert < 1 gekennzeichnet sind. Es hat sich gezeigt, daß, im Gegensatz zu Keramik mit χ = 1, in Materialien mit χ < 1 Eigenspannungen zurückbleiben. Da sie nicht elastisch sind, zeigen sie eine ansteigende R-Kurve, und zwischen KIc-Werten die aus Proben mit einer Nut und einem scharfen Anriß bestimmt wurden, besteht nur ein unwesentlicher Unterschied. Die experimentelle Beurteilung solcher keramischen Werkstoffe sollte sich mehr auf die Proportionalitätsgrenzen stützen als auf die absolute Bruchfestigkeit. Thermoschockkennwerte sollten die tatsächlichen Bruchdehnungen einbeziehen. Die gefundenen Daten zeigen, daß bei der Beurteilung der Einsatzfähigkeit keramischer Werkstoffe spezielle Aspekte des mechanischen Verhaltens genauso wichtig wie Absolutwerte einzelner Eigenschaften sind. Die χ-Werte und die Bruchdehnungen dieser Werkstoffe sollten als wichtige physikalischmechanische Größe mitberücksichtigt werden. L'emploi de céramiques modernes telles que la cordiérite ou la zircone partiellement stabilisée (PSZ) requiert la connaissance de données plus détaillées que celles fournies par les essais classiques de résistance mécanique ou de ténacité. On propose un paramètre sous forme de ‘mesure de fragilité’, χ, destiné à fournir des valeurs se rapportant au comportement en déformation (incluant une possible inélasticité). Pour χ = 1, une céramique obéit à la loi de Hooke et son comportement mécanique est similaire à celui des verres. D'autre part, sous comportement sous charge est semblable à celui du béton et ne correspond pas au modèle du solide élastique. On a établi que l'oxyde d'aluminium renforcé par le dioxyde de zirconium ainsi que le dioxyde de zirconium stabilisé par l'oxyde d'yttrium sont caractérisés par χ = 1 alors que la cordiérite, le nitrure de silicium avec du nitrure de bore, le réfractaire corindon avec du dioxyde de zirconium et le dioxyde de zirconium stabilisé à l'oxyde de magnésium possédent un χ < 1. On montre qu'à la différence des céramiques présentant χ = 1, celles ayant χ < 1 retient les contraintes résiduelles. Etant inélastique, il montre une courbe R ascendante et la différence entre les valeurs du facteur critique d'intensité de contrainte mesurées sur des éprouvettes fissurées par indent ou par entaille est minime. L'analyse de ce type de matériaux céramiques doit plutôt être basé sur les limites de proportionnalité que sur les valeurs de résistance finale. Les critères de résistance au choc thermique doivent prendre en compte les valeurs actuelles de déformations finales. Les données présentées ici montre que les caractéristiques spécifiques du comportement mecanique sont aussi importantes que les valeurs absolues des propriétés lors de l'évaluation du comportement en service. Les valeurs du paramètre ‘χ’ et les déformations finales atteintes doivent être considérées comme des caractéristiques physico-chimiques importantes pour ce type de matériau." @default.
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