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Bruchmechanische Untersuchung von stabilisiertem Zirkonoxid mittels akustischer Mikroskopieverfahren

 
: Caron, A.

Saarbrücken, 2003, 64 S.
Saarbrücken, Univ., Dipl.-Arb., 2003
Deutsch
Diplomarbeit
Fraunhofer IZFP ()
Bruchmechanik; COD; AFAM; Lateralmode; 3Y-TZP

Abstract
Die Entwicklung neuer keramischer Werkstoffe während der letzten Dekaden hat einen raschen Anstieg erfahren. Dank der Vielfältigkeit ihrer mechanischen und physikalischen Eigenschaften haben sich Keramiken Eintritt in ein weites Anwendungsfeld verschafft. Eine wesentliche Limitation zu ihrem Einsatz bleibt ihre Sprödigkeit bzw. ihre niedrige Bruchzähigkeit.
In den letzten 20 Jahren wurden parallel zur Entwicklung neuer keramischer Werkstoffe physikalische Phänomene beobachtet, die zur Erhöhung der Bruchzähigkeit führen und unter dem Begriff R-Kurvenverhalten verstanden werden. Um diese Vorgänge und ihren Beitrag zur Bruchzähigkeit zu verstehen, bedarf es Messverfahren, die eine Einsicht in die vom Bruch hervorgerufenen Strukturänderungen gewährleisten. Hierbei stellt sich die Rissöffnungsmethode ("Crack Opening Displacement Method", COD-Methode) als eine sehr interessante Alternative zu konventionellen Messverfahren dar, da hier die Möglichkeit besteht, kurze Risse zu untersuchen, die schon für Materialversagen verantwortlich sein können.
In dieser Arbeit, die identisch mit der im August 2003 am Fachbereich 8.15 für Werkstoffwissenschaften und Produktionstechnik der Universität des Saarlandes eingereichten Diplomarbeit ist, wurden COD-Messungen mittels atomarer Kraftmikroskopie (AFM) und Ultraschallkraftmikroskopie (AFAM) zur Bestimmung der Bruchzähigkeit von stabilisiertem Zirkonoxid durchgeführt. Eine wichtige Aufgabe dieser Arbeit bestand darin, die Messergebnisse der Bruchzähigkeit mit denjenigen, die aus 3-Punkt Biegversuchungen und Vickerseindrücken gewonnen wurden, zu vergleichen. Weiter war ein Ziel dieser Arbeit, die Anwendung der im IZFP zur Verfügung stehenden Mikroskopieeinrichtungen auf bruchmechanische Untersuchungen zu erweitern und hier auch zu prüfen, ob diese Verfahren im Stande sind, die Prozesszone um einen Riss aufzulösen. Diese Prüfung geschah mit dem akustischen Rastermikroskop und mit dem Ultraschallkraftmikroskop.
Es konnte schließlich über diese Arbeit die Zusammenarbeit mit Prof. Rödel aus der TU Darmstadt weitergeführt werden, die um Rahmen eines DFG-Schwerpunktes vor einigen Jahren begonnen wurde.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-46917.html