Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2
Для диоксидциркониевой керамики, стабилизированной 9 мол. % Се02, изучены особенности деформирования и образования зон трансформационных переходов тетрагональной фазы в моноклинную под воздействием механических напряжений. Показано, что при комнатной температуре такой переход осуществляется взрывооб...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы прочности |
|---|---|
| Дата: | 2001 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2001
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46706 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 / В.П. Завада, В.И. Галенко // Проблемы прочности. — 2001. — № 5. — С. 120-129. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860087145157361664 |
|---|---|
| author | Завада, В.П. Галенко, В.И. |
| author_facet | Завада, В.П. Галенко, В.И. |
| citation_txt | Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 / В.П. Завада, В.И. Галенко // Проблемы прочности. — 2001. — № 5. — С. 120-129. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Для диоксидциркониевой керамики, стабилизированной 9 мол. % Се02, изучены особенности деформирования и образования зон трансформационных переходов тетрагональной фазы в моноклинную под воздействием механических напряжений. Показано, что при комнатной температуре такой переход осуществляется взрывообразно (автокаталитически) с образованием обширных зон m-фазы, имеющих вид полос на поверхности растяжения образца, и сопровождается появлением нелинейного пилообразного участка на диаграмме деформирования. При повышении температуры испытаний степень автокаталитичности снижается, степень нелинейности уменьшается, и диаграммы теряют пилообразный характер. При этом прочность материала возрастает почти в четыре раза при ~ 200°С, а затем снижается до первоначального уровня при температуре 400°С. Предполагается, что такое механическое поведение связано с изменением механизмов упрочнения в керамике.
Для диоксидцирконієвої кераміки, стабілізованої 9 мол.% CeO2, вивчено особливості деформування і виникнення зон трансформаційних переходів тетрагональної фази в моноклінну під дією механічних напружень. Показано, що в умовах кімнатної температури такий перехід здійснюється вибухоподібно (автокаталітично) з утворенням широких зон m-фази, що мають вигляд смуг на поверхні розтягу зразка, і супроводжується появою нелінійної пилкоподібної дільниці на діаграмі деформування. Із підвищенням температури випробувань ступінь автокаталітичності знижується, ступінь не- лінійності зменшується, і діаграми втрачають пилкоподібний характер. При цьому міцність матеріалу підвищується майже у чотири рази при ~ 200°С, а потім зменшується до початкового рівня при температурі 400°С. Припускається, що така механічна поведінка пов’язана зі зміною механізмів зміцнення у кераміці.
Peculiarities of deformation and formation of zones of transformation transitions from tetragonal to monoclinic phases under the action of mechanical stresses were studied for zirconia ceramics stabilized with 9 mol.% CeO2. It was demonstrated that at room temperature such transitions occur like an explosion (autocatalytically) with formation of large zones of the m-phases appearing as strips on the tensile surface of the specimen, and are accompanied by the emergence of a non-linear saw-toothed portion on the stress-strain diagram. With the increase in the test temperature the levels of autocatalyticity and nonlinearity decrease, and the diagrams lose their saw-toothed form. As this takes place, the strength of the material rises almost to four-fold at ~ 200°C, and then falls to the initial level at a temperature of 400°C. The authors assume such a mechanical behavior to be connected with changes of hardening mechanisms in ceramics.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:20:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 620.174:666.3/7
Некоторые особенности деформационного поведения керамики
на основе 7 г0 2 с добавкой 9 мол.% С е02
В. П. Завада, В. И. Галенко
Институт проблем прочности НАН Украины, Киев, Украина
Для диоксидциркониевой керамики, стабилизированной 9 мол. % Се02, изучены особенности
деформирования и образования зон трансформационных переходов тетрагональной фазы в
моноклинную под воздействием механических напряжений. Показано, что при комнатной
температуре такой переход осуществляется взрывообразно (автокаталитически) с обра
зованием обширных зон т-фазы, имеющих вид полос на поверхности растяжения образца, и
сопровождается появлением нелинейного пилообразного участка на диаграмме деформиро
вания. При повышении температуры испытаний степень автокаталитичности снижается,
степень нелинейности уменьшается, и диаграммы теряют пилообразный характер. При
этом прочность материала возрастает почти в четыре раза при ~ 200°С, а затем снижа
ется до первоначального уровня при температуре 400°С. Предполагается, что такое
механическое поведение связано с изменением механизмов упрочнения в керамике.
К лю ч е вы е слова: предел прочности, диаграммы деформирования, диоксид
циркония, керамика, г-фаза, т-фаза, г-т-переход.
Разработка и изучение современной керамики как конструкционного
материала, способного конкурировать с металлами в различных областях
новой техники, представляют интерес для материаловедов и конструкторов.
В этом отношении появление материалов из частично стабилизированного
диоксида циркония можно рассматривать как важный этап в таком направ
лении. И это не только благодаря их достаточно высоким механическим
свойствам, которые, кстати, пока не оправдали перспектив получения в
ближайшем будущем “керамической стали” [1]. Очень существенная, хотя и
не всегда отмечаемая исследователями особенность таких материалов -
проявление иногда даже при комнатной температуре механизмов неупру
гого деформирования, сходных с таковыми для металлов. Как известно, в
чистом виде диоксид циркония кристаллизуется из расплава в кубическую
решетку, которая с понижением температуры переходит в тетрагональную, а
затем в моноклинную. Введение так называемых стабилизирующих доба
вок может сохранять тетрагональную фазу в метастабильном состоянии и
при более низких температурах, включая комнатную. Приложение внешних
механических напряжений может способствовать переходу такой метаста-
бильной тетрагональной фазы в моноклинную по типу аустенитно-мартен-
ситных переходов. Удельный объем моноклинной фазы на ~ 5% больше [2],
чем тетрагональной, что обусловливает релаксацию напряжений в наиболее
напряженных областях материала (чем, собственно, и обусловлен термин
трансформационно-упрочняющаяся керамика [3]).
С другой стороны, для объяснения повышенной прочности диоксид
циркониевой керамики в работе [4] привлекается механизм поворота доме
нов под влиянием механических напряжений, что подобно процессу двой-
никования в металлах.
© В. П. ЗАВАДА, В. И. ГАЛЕНКО, 2001
120 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5
Некоторые особенности деформационного поведения керамики
Поэтому исследование возможностей проявления в керамике механиз
мов, достаточно хорошо изученных для металлов, весьма актуально и для
прочнистов в плане как понимания механического поведения таких матери
алов, так и разработки критериев их сопротивляемости разрушению.
Стабилизированная оксидом церия тетрагональная поликристалличес-
кая диоксидциркониевая керамика (Ce-TZP) выделяется среди трансформа-
ционно-упрочняющихся материалов благодаря “взрывоподобному” или, как
называют в литературе, автокаталитическому переходу из тетрагональной (г)
в моноклинную (т) фазу [5, 6 и др.]. Внешним проявлением такого перехода
под действием механических напряжений является, например, образование
вспученных полос из т-фазы на поверхностях растягиваемой и боковой
граней образца (рис. 1). Возникновение полос шириной 50...300 мкм, клино
видно уходящих в глубь образца, наблюдается одновременно с отклонением
диаграммы деформирования от линейного характера и появлением пило
образного участка с меньшим наклоном, где число зубьев и их величина
коррелируют с числом и шириной полос, соответственно [7]. Ранее [8, 9]
детально исследовалось это явление, сопровождавшее испытания керамики
Се-Т2Р на прочность и трещиностойкость при комнатной температуре.
Рис. 1. Характерный вид полос г-т-переходов на поверхностях растягиваемой (а) и
боковой (б) граней образца при изгибе (Х20).
а
б
Цель настоящей работы - изучение механического поведения указанной
керамики при повышении температуры испытаний, т.е. когда устойчивость
г-фазы возрастает и степень автокаталитичности г-т-перехода снижается.
М атериал и методика испытаний. Для испытаний использовали образ
цы в виде прямоугольных балочек размерами 2 Х 2,8 Х 48 мм, которые нагру
жали при трех- или четырехточечном изгибе (расстояние между опорами
20 мм или 20 и 40 мм, соответственно) при скорости перемещения траверсы
0,05 мм/мин на описанной в [10] установке. В экспериментах регистриро
вали усилие Р, приложенное к образцу, и его прогиб д. Расчет механических
характеристик проводили по обычным формулам сопротивления матери
алов.
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5 121
В. П. Завада, В. И. Галенко
Результаты и их анализ. Характерные диаграммы P — д, полученные
при различных температурах, показаны на рис. 2. Как видно, даже незначи
тельное повышение температуры испытаний приводит к весьма сущест
венному изменению механического поведения материала. Прежде всего
увеличивается длина линейного участка диаграммы, т.е. предел пропорци
ональности, усредненный угол наклона нелинейного участка начинает при
ближаться к начальному углу наклона, уменьшается “зубчатость” этого
участка и коррелирующая с ней средняя ширина полос ^-m-перехода. Такое
же поведение описано ранее [7] для более стабильного состояния £-фазы,
обусловленного меньшей зернистостью материала. Особого внимания за
служивает факт резкого (почти четырехкратного) повышения прочности
(рис. 2,а). Интересно, что пик прочности достигается при температуре
~ 200°С, при которой диаграммы P — д становятся полностью линейными. С
дальнейшим повышением температуры испытаний прочность снижается
практически до уровня, характерного для комнатной температуры, а линейно
упругий характер поведения сохраняется. Заметим, что модуль упругости
материала в исследуемом интервале температур не изменялся и составлял
~ 170 МПа.
Рис. 2. Температурные зависимости: а - предела прочности при трехточечном изгибе; б -
формы диаграмм Р — д при четырехточечном (1 - Т = 20°С; 2 - Т = 50°С; 3 - Т = 75°С; 4 -
Т = 100°С; 5 - Т = 125°С) и трехточечном (6 - Т = 20°С) изгибе.
Хотелось бы также отметить значительное влияние вида нагружения на
характер диаграмм деформирования (сравним диаграммы 1 и 6 на рис. 2,б),
что не наблюдалось в такой степени для другой керамики. Кстати, влияние
вида нагружения на результаты испытаний и форму зон ^-т-переходов в
керамике Се-Т2Р отмечалось также при изучении трещиностойкости [11].
Понятно, что в такой ситуации можно говорить только об определении
условного предела прочности, как и сделано в настоящей работе. Спра
ведливость же расчета истинного предела прочности о и на основании
122 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2001, № 5
Некоторые особенности деформационного поведения керамики
реальной диаграммы деформирования [12] требует особых обоснований
ввиду неравномерного распределения по образцу неупругих деформаций,
сосредоточенных в зонах /-т-перехода. Поэтому затруднительно также ис
пользование известного параметра меры хрупкости х для оценки измене
ния степени неупругости с температурой. Для такой оценки по аналогии с
[12] в качестве характеристики неупругости удобно использовать х'-отно-
шение линейной части д лин к общей величине д м прогиба образца:
д
х ' = - т ^ - (1)д м
Изменение этой величины с температурой показано на рис. 3,а. Видно,
что с повышением температуры мера хрупкости возрастает и при 150°С
достигает значения %' = 1, т.е. материал становится упругим.
Заметим, что эта характеристика является мерой хрупкости образца, а
не материала, хотя также пригодна для сравнения степени неупругости
образцов при идентичности размеров и вида нагружения. Если аппрокси
мировать реальную диаграмму Р — д ломаной линией*, как это сделано для
исследуемой керамики в [7], то диаграмма Р — е также будет иметь форму
ломаной линии. В этом случае из геометрических соображений (рис. 3,6)
легко показать, что
и упр X'
Х = и пол = 0 ( 1 —*' ) . (2)
Здесь и упр - упругая энергия деформации; и пол - полная энергия, затрачен
ная на деформирование;
а = — или а = —^
Р м — в
где Ру и Рм - соответственно упругая и максимальная величины нагрузки;
о у и о в - соответственно предел упругости и предел прочности материала.
а б
Рис. 3. Влияние температуры на степень неупругости (а) и схематическая диаграмма Р — д
( о — е ) к пояснению взаимосвязи величин X и X (6).
* Это более точно отражает энергетические затраты, чем при использовании секущего
модуля упругости [12].
/ 5 ^ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5 123
В. П. Завада, В. И. Галенко
Величина %' хорошо отражает степень неупругости и через соотно
шение (2) позволяет получить более точную и общую характеристику %.
Описанные выше особенности механического поведения исследуемой
керамики Се-Т2Р не могут быть связаны с размягчением стеклофазы, кото
рое имеет место, как правило, при более высоких температурах. Скорее
всего, они обусловлены спецификой трансформационного упрочнения. По
этому важно оценить температуры, где /-фаза становится стабильной и
существовавшая т-фаза восстанавливается в /-фазу. Обычно это делается с
помощью дилатометрических измерений, когда фазовый переход фиксиру
ется по искривлению дилатометрической кривой. Авторы же воспользо
вались связанным с ожидаемым фактом фазового перехода не изменением
линейных размеров образца, а изменением его остаточной деформации
(прогиба), возникшей в результате /-т-перехода при предварительном нагру
жении и сопровождавшейся появлением полос в зоне растяжения. Если
такой образец нагревать, измеряя его прогиб, то в определенном темпера
турном интервале можно ожидать обратного т-/-перехода в полосах и,
следовательно, выпрямления образца. Как видно из рис. 4,а, такой свое
образный “эффект памяти” действительно проявляется в плавном умень
шении остаточного прогиба образца при повышении температуры от 250 до
300°С. Причем после выпрямления образца полосы т-фазы исчезали, что
также подтверждает наличие обратного т-/-перехода. С целью определения
фоновых изменений показаний измерителя прогиба проводили второй
нагрев того же образца. Как видно из рис. 4,6, такие изменения имели место,
однако их величина была значительно меньше, чем при первом нагреве.
Другими словами, использованный нами способ фиксации т-/-перехода
оказался достаточно эффективным.
5.
100 200 300 Г°С
б
Рис. 4. Влияние нагрева на величину остаточного прогиба (а) и фоновые изменения показа
ний измерителя прогиба (б).
124 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5
Некоторые особенности деформационного поведения керамики
Казалось бы, в экспериментах с разгибанием образца при отжиге уда
лось достичь контролируемого перехода образовавшейся в результате нагру
жения ш-фазы в г-фазу, т.е. возвращать материал в исходное (до нагружения)
состояние. Поэтому было бы интересно знать, насколько воспроизводится
механическое поведение материала после такого возврата. Для этого при
комнатной температуре образец нагружали до появления на диаграмме
Р — д заметного нелинейного участка, после разгрузки анализировали рас
положение и ширину возникших зон г-ш-перехода, затем нагревали до ранее
определенной температуры обратного ш-г-перехода, регистрируя уменьшение
остаточного прогиба. После остывания образца цикл нагружение-разгрузка-
отжиг повторяли несколько раз, стараясь создавать приблизительно одина
ковый остаточный прогиб. Результаты эксперимента представлены на рис. 5.
После появления зон г-ш-переходов и нелинейного участка диаграммы дефор
мирования разгрузка идет по прямой линии с наклоном, равным наклону на
начальном участке. Ранее [8] показано, что наклон начального участка диа
граммы Р — д остается постоянным при последующих нагружениях до наи
больших усилий, достигнутых при предыдущем нагружении, т.е. предел про
порциональности возрастает без образования новых полос. После этого начина
ется нелинейный участок диаграммы (как бы продолжение прерванного в
предыдущем цикле нагружения) и возникают новые полосы (на рис. 5,а такая
повторная диаграмма показана штриховой линией после диаграммы для
первого нагружения). После отжига при повторном нагружении начальный
наклон диаграммы также не изменялся, но отклонение от линейности начи
налось при несколько меньших усилиях, чем в первом цикле (предел про
порциональности снижается), а для достижения одного и того же остаточ
ного прогиба требовались меньшие усилия. Аналогичный характер измене
ний проявлялся также после последующих циклов нагружение-разгрузка-
отжиг, хотя степень изменений уменьшалась с ростом их числа, т.е. про
исходила стабилизация свойств. Следует также отметить, что кривые изме
нения остаточного прогиба при отжиге (рис. 5,б) достаточно хорошо сохра
няли свою форму от цикла к циклу (при построении их в относительном
масштабе - по отношению к максимально достигнутому в цикле остаточ
ному прогибу - такие кривые практически совпадали). Весьма интересен
тот факт, что полосы трансформационного перехода каждый раз возникали
практически в тех же местах (рис. 5,в). Их число и ширина также повто
рялись от цикла к циклу, т.е. величина усредненной ширины полосы А ср
оставалась практически постоянной. Так, для первых трех циклов она со
ставляла соответственно 160, 150, 180 мкм/полоса, что с учетом погреш
ностей измерения большого количества тонких полос можно считать одина
ковым.
Анализ полученных результатов позволяет отметить два основных явле
ния:
а) уменьшение количества и ширины зон г-ш-переходов, а также оста
точного прогиба исследуемого материала с повышением температуры испы
таний;
б) восстановление состояния и свойств материала, изменившихся после
нагружения, путем отжига.
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5 125
В. П. Завада, В. И. Галенко
Рис. 5. Диаграммы деформирования при повторном нагружении после отжига (а), а также
соответствующие диаграммы разгибания образца при отжиге (б) и расположение полос
г-т-перехода на поверхности растяжения образца (в).
Как отмечалось выше, с повышением температуры испытаний априори
следовало ожидать роста стабильности г-фазы и снижения степени авто-
каталитичности г-т-перехода при нагружении. Сложнее объяснить проч
ностные изменения. С одной стороны, трансформационные переходы при
водят к релаксации напряжений в наиболее нагруженных областях мате
риала (в частности, вблизи присущих всем керамическим материалам кон
центраторов напряжений в виде пор, включений, микротрещин), что должно
способствовать повышению прочности. С другой стороны, появление зоны
из т-фазы обусловливает возникновение внутренних напряжений и возмож
ное микрорастрескивание в материале, которое будет более вероятным при
увеличении размеров включения из другой фазы. И действительно авторы
наблюдали растрескивание образцов, полностью перешедших в т-фазу в
результате охлаждения, появление больших трещин в объеме т-фазы, обра
зованной из г-фазы под влиянием нагрузки [8]. Да и, собственно, разру
шение образцов всегда происходило по полосе из т-фазы. Поэтому можно
было бы ожидать существования оптимальной степени стабильности г-фазы,
которая обеспечивала бы релаксацию напряжений путем перехода в т-фазу
и вместе с тем не давала бы возможности таким включениям достигать
чрезмерных для образца размеров.
126 НБЫ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5
Некоторые особенности деформационного поведения керамики
Касаясь деформационных характеристик, можно сказать, что постоян
ство модуля упругости в изучаемом интервале температур вполне логично.
Действительно, на начальном этапе нагружения “работает” только г-фаза, и
при столь низких температурах вряд ли можно ожидать изменения упругих
свойств керамики. Предельная деформативность в силу указанных выше
конкурирующих факторов - возможного ослабления материала в зоне да-фазы
и повышения прочности при ее появлении за счет релаксации напряжений -
в целом имела бы такую температурную зависимость, как и для прочности.
Однако с учетом тенденции снижения с повышением температуры авто-
каталитичности г-да-перехода и степени неупругости максимум реального
изменения предельной деформации не обязательно совпадает с максимумом
прочности.
Казалось бы, имеющиеся экспериментальные данные (рис. 2 и 3) впол
не согласуются с приведенными соображениями. Однако несколько стран
ным кажется то, что наибольшая прочность достигается и сохраняется
достаточно высокой при температурах, когда вообще какой-либо неупру
гости и видимых г-да-переходов не проявляется. Более того, как следует из
рис. 4, при температурах выше 300°С сама да-фаза переходит в г-фазу, а
прочность остается высокой. Поэтому не исключено, что при повышенных
температурах высокая прочность обеспечивается механизмом, связанным с
поворотом доменов [4], тогда как при более низких температурах, включая и
комнатную, основной механизм - трансформационное упрочнение за счет
г-да-перехода [3]. Другими словами, возможно, что уникальность керамики
Ce-TZP проявляется и в существовании в одном и том же материале двух
механизмов упрочнения, сменяющих друг друга при изменении темпера
туры. Однако такое предположение требует дополнительных исследований.
Согласно полученным данным, отжиг предварительно нагруженного
материала Ce-TZP в значительной степени приводит к восстановлению его
механических свойств. Об этом свидетельствует восстановление формы
деформированного образца, воспроизведение общего хода диаграммы де
формирования, повторяемость диаграммы изменения прогиба при отжиге
(кривая отжига), расположение и размер зон г-да-переходов. Отмеченное
некоторое понижение предела пропорциональности, возможно, связано с
остаточными включениями да-фазы после отжига, стимулирующими авто-
каталитичность г-да-перехода при повторном нагружении. Погрешности в
определении достаточной температуры отжига обусловлены выбранным
способом ее определения по уменьшению остаточного прогиба (рис. 4,а),
стремящегося к нулю экспоненциально, а также фоновыми изменениями
показаний измерителя прогиба вследствие термического расширения его
деталей.
В ы в о д ы
1. Исследованы особенности изменения механического поведения ди-
оксидциркониевой керамики, стабилизированной оксидом церия с повыше
нием температуры испытаний. Показано, что при этом происходит неупруго
0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 5 127
В. П. Завада, В. И. Галенко
упругий переход при почти четырехкратном повышении предела прочности.
Предполагается, что это связано с изменением механизма упрочнения мате
риала.
2. Установлено, что при отжиге ранее деформированных образцов из
исследуемой керамики многократно проявляется эффект “памяти формы” и
практически восстанавливается исходное механическое поведение матери
ала.
Р е з ю м е
Для диоксидцирконієвої кераміки, стабілізованої 9 мол.% CeO2, вивчено
особливості деформування і виникнення зон трансформаційних переходів
тетрагональної фази в моноклінну під дією механічних напружень. Пока
зано, що в умовах кімнатної температури такий перехід здійснюється вибу
хоподібно (автокаталітично) з утворенням широких зон m-фази, що мають
вигляд смуг на поверхні розтягу зразка, і супроводжується появою неліній
ної пилкоподібної дільниці на діаграмі деформування. Із підвищенням тем
ператури випробувань ступінь автокаталітичності знижується, ступінь не-
лінійності зменшується, і діаграми втрачають пилкоподібний характер. При
цьому міцність матеріалу підвищується майже у чотири рази при ~ 200°С, а
потім зменшується до початкового рівня при температурі 400°С. Припуска
ється, що така механічна поведінка пов’язана зі зміною механізмів зміц
нення у кераміці.
1. G arvie R. S., H a n n in k R. H. J., a n d P ascoe R. T. Ceramic Steel // Nature. -
1975. - 58. - P. 703 - 705.
2. R eyes-M orel P. E. a n d Chen I. W. Transformation plasticity of CeO2-
stabilized tetragonal zirconia polycrystals: 1. Stress assistance and
autocatalysis // J. Amer. Cer. Soc. - 1988. - 71. - P. 343 - 353.
3. H a n n in k R. H. J. a n d Sw ain M . V. Progress in transformation toughening of
ceramics // Annu. Rev. Mat. Sci. - 1994. - 24. - P. 359 - 408.
4. Virkar A. V. a n d M atsum oto R. L. K . Ferroelastic domain switching as a
toughening mechanism in tetragonal zirconia // J. Amer. Cer. Soc. - 1986. -
69, No. 10. - P. 224 - 226.
5. Cain M . G. a n d L ew is M . H . Evidence of ferroelasticity in Y-tetragonal
zirconia polycrystals // M ater. Lett. - 1990. - 9. - P. 309 - 312.
6. Sw ain M . V. a n d H a n n in k R. H. J . Metastability of the martensitic
transformation in a 12 mol.% Ce-TZP alloy: II. Grinding studies // J. Amer.
Cer. Soc. - 1989. - 72. - P. 106 - 111.
7. Yu C. S. a n d Shetty D. K . Transformation zone shape size and crack-growth-
resistance (R -curve) behavior of ceria-partially-stabilized zirconia poly
crystals // Ibid. - P. 921 - 928.
8. G ogotsi G. A., Zavada V. P., and Sw ain M . V. Mechanical property
characterization of a 9 mol.% Ce-TZP ceramic material: I. Flexural response
// J. Europ. Cer. Soc. - 1995. - 15. - P. 1185 - 1192.
128 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2001, № 5
Некоторые особенности деформационного поведения керамики
9. G ogotsi G. A., Zavada V. P., and Sw ain M . V. Mechanical property
characterization of a 9 mol.% Ce-TZP ceramic material: II. Fracture
toughness // Ibid. - 1996. - 16. - P. 545 - 551.
10. Г огоци Г. А., Завада В. П., К ут няк В. В., О ст ровойД . Ю . Установка для
определения механических свойств керамики при высоких темпера
турах // Пробл. прочности. - 1988. - № 4. - С. 114 - 117.
11. L in T., M a i Y.-W., Sw ain M . V., a n d G rathw ohl G. Transformation and
^-curve behavior of 9Ce-TZP ceramics. Pt. 1. Grain size and specimens
geometry effects // J. Amer. Cer. Soc. - 1993. - No. 3. - P. 390 - 397.
12. Г огоци Г. А . Неупругость керамики и огнеупоров. - Киев, 1982. - 68 с. -
(Препр. / АН УССР. Ин-т пробл. прочности).
Поступила 26. 02. 2001
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2001, № 5 129
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-46706 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:20:35Z |
| publishDate | 2001 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Завада, В.П. Галенко, В.И. 2013-07-06T08:41:45Z 2013-07-06T08:41:45Z 2001 Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 / В.П. Завада, В.И. Галенко // Проблемы прочности. — 2001. — № 5. — С. 120-129. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46706 620.174:666.3/7 Для диоксидциркониевой керамики, стабилизированной 9 мол. % Се02, изучены особенности деформирования и образования зон трансформационных переходов тетрагональной фазы в моноклинную под воздействием механических напряжений. Показано, что при комнатной температуре такой переход осуществляется взрывообразно (автокаталитически) с образованием обширных зон m-фазы, имеющих вид полос на поверхности растяжения образца, и сопровождается появлением нелинейного пилообразного участка на диаграмме деформирования. При повышении температуры испытаний степень автокаталитичности снижается, степень нелинейности уменьшается, и диаграммы теряют пилообразный характер. При этом прочность материала возрастает почти в четыре раза при ~ 200°С, а затем снижается до первоначального уровня при температуре 400°С. Предполагается, что такое механическое поведение связано с изменением механизмов упрочнения в керамике. Для диоксидцирконієвої кераміки, стабілізованої 9 мол.% CeO2, вивчено особливості деформування і виникнення зон трансформаційних переходів тетрагональної фази в моноклінну під дією механічних напружень. Показано, що в умовах кімнатної температури такий перехід здійснюється вибухоподібно (автокаталітично) з утворенням широких зон m-фази, що мають вигляд смуг на поверхні розтягу зразка, і супроводжується появою нелінійної пилкоподібної дільниці на діаграмі деформування. Із підвищенням температури випробувань ступінь автокаталітичності знижується, ступінь не- лінійності зменшується, і діаграми втрачають пилкоподібний характер. При цьому міцність матеріалу підвищується майже у чотири рази при ~ 200°С, а потім зменшується до початкового рівня при температурі 400°С. Припускається, що така механічна поведінка пов’язана зі зміною механізмів зміцнення у кераміці. Peculiarities of deformation and formation of zones of transformation transitions from tetragonal to monoclinic phases under the action of mechanical stresses were studied for zirconia ceramics stabilized with 9 mol.% CeO2. It was demonstrated that at room temperature such transitions occur like an explosion (autocatalytically) with formation of large zones of the m-phases appearing as strips on the tensile surface of the specimen, and are accompanied by the emergence of a non-linear saw-toothed portion on the stress-strain diagram. With the increase in the test temperature the levels of autocatalyticity and nonlinearity decrease, and the diagrams lose their saw-toothed form. As this takes place, the strength of the material rises almost to four-fold at ~ 200°C, and then falls to the initial level at a temperature of 400°C. The authors assume such a mechanical behavior to be connected with changes of hardening mechanisms in ceramics. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 Some Peculiarities of Deformation Behavior of ZrO2-Based Ceramics with Addition of 9 mol.% CeO2 Article published earlier |
| spellingShingle | Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 Завада, В.П. Галенко, В.И. Научно-технический раздел |
| title | Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 |
| title_alt | Some Peculiarities of Deformation Behavior of ZrO2-Based Ceramics with Addition of 9 mol.% CeO2 |
| title_full | Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 |
| title_fullStr | Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 |
| title_full_unstemmed | Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 |
| title_short | Некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе ZгO2 с добавкой 9 мол.% СеO2 |
| title_sort | некоторые особенности деформационного поведения керамики на основе zгo2 с добавкой 9 мол.% сеo2 |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46706 |
| work_keys_str_mv | AT zavadavp nekotoryeosobennostideformacionnogopovedeniâkeramikinaosnovezgo2sdobavkoi9molseo2 AT galenkovi nekotoryeosobennostideformacionnogopovedeniâkeramikinaosnovezgo2sdobavkoi9molseo2 AT zavadavp somepeculiaritiesofdeformationbehaviorofzro2basedceramicswithadditionof9molceo2 AT galenkovi somepeculiaritiesofdeformationbehaviorofzro2basedceramicswithadditionof9molceo2 |