Zyklische Ermüdung technischer Keramiken in wässrigen Medien

Technische Keramiken besitzen hervorragende mechanische und physikalische Eigenschaften.Die außergewöhnlichen Verschleißeigenschaften, die hohe Korrosionsbeständigkeit und Dauerfestigkeit von Siliziumnitrid Keramik sind besonders attraktiv für den Einsatz bei hohen Temperaturen, so z.B. in der Umformtechnik. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz als Wälzkörper für Lager. Um jedoch den Zusammenhang zwischen dem Gefüge und den Anwendungsgrenzen des Werkstoffes zu verstehen, bedarf es experimenteller Untersuchungen, die Informationen zum Degradationsmechanismus liefern. Daraus können Vorhersagemodelle für Multiskalenmodellierungen basierend auf realistischen Arbeitsbedingungen erstellt werden. Damit ist eine Anpassung der keramischen Werkstoffe auch für neue Anwendungen möglich. Ein wichtiger Anhaltspunkt für das Vorhersagemodell ist die Bestimmung der Ermüdung. Hierzu wurden Biegeschwellversuche (R=0,1) bei verschiedenen Frequenzen und in unterschiedlichen Medien durchgeführt. Die Biegeschwellversuche wurden im klassischen 4-Punkt- Biegeaufbau nach DIN EN 843 Teil 1 durchgeführt. Versuche in Wasser führten bei deutlich niedrigeren Zyklenzahlen zum Versagen als solche an Luft. Bei erhöhter Versuchsfrequenz deutete sich eine Erhöhung der Lebensdauern an. Die Versuche bei unterschiedlichen Frequenzen weisen auf einen Ermüdungseffekt und unterkritisches Risswachstum (SCCG) hin.