Indenterbruchmechanische Untersuchungen an Konstruktionskeramik

Verschiedene Methoden zur Ermittlung von K lc wurden an Konstruktionskermamik hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit überprüft, wobei einphasige, teilstabilisierte und Dispersionswerkstoffe Verwendung fanden. Besondere Beachtung fanden die Indentermethoden. Bekannte Gleichungen zur ICL‐Methode und ISB‐Methode wurden hinsichtlich ihrer Prüfkraftabhängigkeit untersucht. Es zeigte sich, daß die im Schrifttum bekannten Beziehungen zur Ermittlung von K lc unterschiedliche Prüfkraftabhängigkeitten aufweisen. Zwei Ansätze zur ICL‐Methode mit der geringsten Prüfkraftabhängigkeit wurden modifiziert. Bei vergleichenden Untersuchungen mittels SAM und Lichtmikroskop wurde festgestellt, daß insbesondere an den Dispersionskeramiken (ATC und ZTC) die Rißlängen am Härteeindruck im Lichtmikroskop zu kurz gemessen wurden. Die Bruchzähigkeitswerte der Methoden, die einen scharfen Riß verwenden (ICL‐, ISB‐ und PB‐Methode) stimmten gut überein, wenn sowohl bei der ICL‐ als auch der ISB‐Methode ein c/a‐ Verhältnis im Bereich von 1,8…3,8 eingehalten wird. Bei der ICL‐Methode wurden modifizierte Gleichungen benutzt und die Fehler bei der optischen Rißlängenmessung wurden mittels SAM kontrolliert. Bei Anwendung eines Sägekerbs (NB‐Methode) wurde bei den feinkörnigen Materialien (insbesondere PSZ) eine starke Überhöhung des Bruchzähigkeitswertes gegenüber den Methoden milt scharfem Anriß festgestellt. Zur punktuellen Ermittlung des E‐Moduls wurde unter Nutzung des UCI‐Verfahrens eine Prüftechnologic entwickelt, die geringe Abweichungen zu anderen Verfahren, wie der Ultraschallaufzeitmessung und Eigenfrequenzmessung aufwies. Sie kann effektiv in Verbindung mit indenterbruchmechanischen Methoden eingesetzt werden. Mit der ICL‐Methode ermöglicht sie eine lokale Bewertung der Bruchzähigkeit, die dadurch von der Probenform relativ unabhägig ist und materialsparend eingesetzt werden kann.