Caractérisation mécanique des composites céramiques eutectiques obtenus par solidification dirigée
| العنوان: | Caractérisation mécanique des composites céramiques eutectiques obtenus par solidification dirigée |
|---|---|
| المؤلفون: | M. Podgorski, R. Valle, M.-H. Ritti, M. Parlier, L. Carroz |
| المساهمون: | ONERA - The French Aerospace Lab [Châtillon], ONERA-Université Paris Saclay (COmUE), RSA Le Rubis, Safran Aircraft Engines, Safran tech |
| المصدر: | Journal of Materials Science Journal of Materials Science, Springer Verlag, 2017, 52 (17), p. 10047-10061. ⟨10.1007/s10853-017-1203-6⟩ |
| بيانات النشر: | Springer Science and Business Media LLC, 2017. |
| سنة النشر: | 2017 |
| مصطلحات موضوعية: | Materials science, EUTECTIC CERAMICS, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Stress (mechanics), CERAMIQUES EUTECTIQUES, 0103 physical sciences, Ultimate tensile strength, Shear stress, General Materials Science, RESIDUAL STRESSES, Composite material, Stress concentration, Tensile testing, 010302 applied physics, INTERCONNECTED COMPOSITES, Mechanical Engineering, Metallurgy, COMPOSITES A STRUCTURE INTERCONNECTEE, Biaxial tensile test, CONTRAINTES RESIDUELLES, Fracture mechanics, 021001 nanoscience & nanotechnology, FRACTURE, Mechanics of Materials, Pure bending, 0210 nano-technology |
| الوصف: | International audience; The specific problems of DSECs mechanical testing result from the particularities of these 3-D interconnected eutectic ceramics. First of all, 4-point bending tests ensure pure bending loading, whereas 3 PB tests only lead to a tensile and shear stress combination. Consequently, due to the 3-D microstructure of DSECs, interfaces between the various phases are subjected to a mixed (tensile and shear) loading which makes the interpretation of the results (strength) and of the fracture surfaces, rather difficult. For usual ceramics, biaxial flexure testing offers many advantages over 3- or 4-point beam-bending testing. The coaxial-ring test is free of edge influences (flaws): cracks initiate in the central area and propagate outwardly. However, in the case of DSECs, due to the presence of high internal thermal stresses (especially for ternary eutectics), interfaces can be subjected to a strong radial tensile and shear (near the free surface) stress combination. In the presence of the radial tensile stress resulting from biaxial loading, this internal thermal stress combination can lead to premature crack initiation leading to failure. Specimen machining through grinding leads to the formation of a strongly damaged layer. Annealing of this layer leads to the formation of a rough surface: slightly protruding phases and stress concentrations at the interfaces. The measured strength is ≈20% lower after annealing than that directly after grinding. Concerning the effect of the microstructure size, four representative sizes have been selected in the ≈10 µm to submicrometre range. A classical crack propagation criterion has allowed explaining the corresponding strength values.; Les problèmes posés par la caractérisation mécanique des composites céramiques eutectiques obtenus par solidification dirigée résultent des particularités de la microstructure 3-D interconnectée de ces matériaux. Tout d'abord, les essais de flexion 4 points (4PB) assurent un chargement de flexion pure, alors que les essais de flexion 3 points (3PB) conduisent à une combinaison de traction/compression et de contraintes de cisaillement. Par conséquent, de par la microstructure 3D de ces céramiques eutectiques, les interfaces entre les différentes phases sont soumises à un chargement mixte (traction et cisaillement) qui rend l'interprétation des résultats (résistance en flexion) et des surfaces de rupture, particulièrement difficile. Pour les céramiques courantes, les essais de flexion biaxiale offrent de nombreux avantages par rapport à des essais de flexion 3 ou 4 points. L’essai de flexion biaxiale est indépendant des effets de bord (défauts): les fissures sont amorcées dans la zone centrale et se propagent vers l'extérieur. Cependant, dans le cas des composites céramiques eutectiques obtenus par solidification dirigée, en raison de la présence de fortes contraintes internes d’origine thermique (en particulier pour les eutectiques ternaires), les phases peuvent être soumises à une traction radiale et une cission (singularité en surface libre) très élevées. En présence de la contrainte de traction radiale résultant du chargement biaxial, cette combinaison de contraintes internes d’origine thermique peut conduire à un amorçage prématuré de fissures conduisant à la rupture. L’usinage des éprouvettes par rectification conduit à la formation d'une couche écrouie fortement endommagée. Le recuit de cette couche entraîne la formation d'une surface à fort relief: phases très convexes et concentrations de contraintes au niveau des interfaces. La charge de rupture mesurée est de ≈ 30% plus faible après recuit que directement après rectification. En ce qui concerne l'effet de la taille de la microstructure, trois tailles représentatives ont été sélectionnées dans la gamme : ≈ 10 µm à submicronique. Un critère de propagation de fissure classique a permis d'expliquer les valeurs des résistances à la rupture correspondantes. |
| تدمد: | 1573-4803 0022-2461 |
| DOI: | 10.1007/s10853-017-1203-6 |
| DOI: | 10.1007/s10853-017-1203-6⟩ |
| URL الوصول: | https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=doi_dedup___::a1f3b336b3c5435bdc96b09520b27427 https://doi.org/10.1007/s10853-017-1203-6 |
| Rights: | CLOSED |
| رقم الانضمام: | edsair.doi.dedup.....a1f3b336b3c5435bdc96b09520b27427 |
| قاعدة البيانات: | OpenAIRE |
| تدمد: | 15734803 00222461 |
|---|---|
| DOI: | 10.1007/s10853-017-1203-6 |