Kriechen von Keramik unter statischer und wechselnder Belastung

Ziel der Arbeit ist die Erklärung und Beschreibung der ausgeprägten Zug-Druck-Asymmetrie. Als wesentlicher Faktor für die Asymmetrie wird Porenbildung unter Zugbelastung angesehen. Die Kriechraten mit und ohne Poren werden für drei Verformungsmechnanismen berechnet: (1) Diffusion entlang der Festkörper-Korngrenzen bei nicht vollständig benetzender Glasphase, (2) Lösungs-Ausscheidungsmechanismus bei benetzender Glasphase, (3) Strömung der viskosen (Glas-) Phase. Eine porenfreie Glasphase kann beträchtliche hydrostatische Spannung aufnehmen. In der Nähe von Poren jedoch reduziert sich der hydrostatische Druck auf die Größenordnung der Sinterspannung. Unter einachsiger Spannung führen Poren in den Glasphasenzwickeln zu einer anfänglichen Beschleunigung des Kriechens um lediglich 20 Prozent. Dies ist unabhängig vom Transportmechanismus. Bei den Mechanismen (1) und (2) bleibt die Zug-Druck-Asymmetrie auch bei zunehmender Verformung klein. Nur Mechanismus (3) führt bei zunehmender Verformung zu einer starken Asymmetrie, d.h. zu einer Beschleunigung des Kriechens unter Zug und zu einer Verlangsamung unter Druck. Schließlich wird der Biegewechselversuch mit dem entwickelten Modell simuliert. Bei einem Versuch mit einer kleinen Mittelspannung entwickeln sich auf einer Seite der Biegeprobe hohe Spannungen, die zum Sprödbruch führen können, während sich auf der anderen Seite zunehmende Kriechdehnungen aufbauen.