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Bruchmechanische Untersuchung an stabilisiertem submikrokristallinem Zirkonoxid mittels akustischer Mikroskopieverfahren

 
: Caron, A.; Rabe, U.; Arnold, W.

ZfP-Zeitung (2004), Nr.91, S.33-38
ISSN: 0948-5112
ISSN: 1616-069X
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IZFP ()

Abstract
Die genaue Kenntnis der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen ist für ihren Einsatz unentbehrlich. Mit der Entwicklung nanoskaliger Werkstoffe wächst das Bedürfnis nach Prüfverfahren, deren Auflösungsvermögen im Nanometer-Bereich liegt. In der hier vorliegenden Arbeit wurden die bruchmechanischen Kennwerte von sub-mikrokristallinem und nanokristallinem stabilisiertem Zirkonoxid (3Y-ZrO2) mittels akustischer Mikroskopieverfahren ermittelt. Wie in der Literatur behandelt, erfährt Zirkonoxid eine spannungsinduzierte Phasenumwandlung von einem tetragonalen ins monokline Raumgitter [1, 2, 3]. Eine weitere Fragestellung war es, zu untersuchen, ob die Korngröße im Nanometer- bis in den Submikrometerbereich die Phasenumwandlung noch zulässt.
Es wurde in dieser Arbeit die Anwendbarkeit der am AFM betriebenen COD-Methode nachgewiesen; weiter wurde diese Methode an zwei 3Y-ZrO2 Proben mit verschiedenen Korngrößen (98 nm und 500 nm) durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass die Bruchzähigkeit der Probe mit 500 nm Korngröße geringfügig höher war als bei der Probe mit der Korngröße von 98 nm. Daraus konnte geschlossen werden, dass in letzterer Probe die martensitische Phasenumwandlung, wenn nicht vollkommen unterdrückt, so doch stark gehemmt wurde. So konnte die Korngrößenabhängigkeit der Phasenumwandlung nachgewiesen werden, ohne jedoch die kritische Korngröße zu bestimmen, da dazu nicht genug Proben mit verschiedenen Korngrößen geprüft wurden; dies stellt den nächsten Schritt dieser Arbeit dar. Es konnte außerdem die Breite der Prozesszone mittels AFM-Messungen ermittelt werden, Korrelationen mit den AFAM-Messungen werden erarbeitet.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-28127.html