A c t a M a t e r i a l i a (A b s t r a c t : P o s i t r o n a n n i h i l a t i o n s p e c t r o s c o p y ( PA S ) , i n d e n t a t i o n , n a n o i n d e n t a t i o n e x p e r im e n t s a n d s c a n n i n
am i n a t e s s am p l e s t o a s s e s s t h e e ff e c t o f r e s i d u a l s t r e s s e s o n t h e i r m e c h a n i c a l a n d m i c r o s t r u c t u r a l p r o p e r t i e s . L a y e r e d s am p l e s w e r e im p l em e n t e d b y s l i pc a s t i n g , c o n s t i t u t e d b y tw o t h i n A l 2 O 3 e x t e r n a l l a y e r s a n d a n i n t e rm e d i a t e t h i c k o n e , c o n s i s t i n g o f a m i x t u r e o f A l 2 O 3 a n d m o n o c l i n i c Z rO 2 i n t h e r a n g e 03 0 v o l .% . I n t h e s e s y s t em s r e s i d u a l t e n s i l e s t r e s s e s fi e l d s w e r e g e n e r a t e d i n s i d e t h e e x t e r n a l l a y e r s d u r i n g c o o l i n g f r om t h e s i n t e r i n g t em p e r a t u r e , b y t h e e x p a n s i o n o f t h e a d j a c e n t Z rO 2 c o n t a i n i n g l a y e r . S EM o b s e r v a t i o n s s h ow e d t h e m i c r o s t r u c t u r a l e ff e c t s d u e t o t h e l e v e l o f t e n s i o n r e l a t e d t o t h e z i r c o n i a c o n t e n t .A c o r r e l a t i o n b e tw e e n t h e PA S p a r am e t e r s a n d t h e m i c r o s t r u c t u r a l c h a n g e s c a u s e d b y t h e p r e s e n c e o f r e s i d u a l s t r e s s e s w a s f o u n d . N a n o i n d e n t a t i o n m e a s u r em e n t s w e r e u s e d t o t r a c e t h e s i g n a n d m a g n i t u d e o f t h e r e s i d u a l s t r e s s g r a d i e n t a c r o s s t h e i n t e r f a c e b e tw e e n t h e l a y e r s .K e y w o r d s : R e s i d u a l s t r e s s e s ; C e r am i c s ; M u l t i l a y e r s ; P o s i t r o n a n n i h i l a t i o n ; N a n o i n d e n t a t i o n
. I n t r o d u c t i o n R e s i d u a l s t r e s s e s p l a y a n im p o r t a n t r o l e i n m a n y t e c h n ol o g i c a l a p p l i c a t i o n s . I n l a y e r e d c e r am i c s , t h e p r e s e n c e o f c om p r e s s i v e r e s i d u a l s t r e s s e s c a n d e l a y t h e p r o p a g a t i o n o f c r a c k s a n d i n c r e a s e a l l t h e a s s o c i a t e d p r o p e r t i e s s u c h a s h a r d n e s s , f r a c t u r e t o u g h n e s s a n d r e l i a b i l i t y [ ]. T h e e ff e c t o f c om p r e s s i v e s t r e s s e s a ff e c t s n o t o n l y r u n n i n g c r a c k s , b u t a l s o t h e f r a c t u r e s t r e n g t h b y t h e m e c h a n i sm o f s u r f a c e s t r e n g t h e n i n g [ 2 , 3 ] . H ow e v e r , t h e p r e s e n c e o f t e n s i l e r e s i d u a l s t r e s s e s u s u a l l y p r om o t e s c r a c k a d v a n c e t h r o u g h t h e m a t e -r i a l a n d , c o n s e q u e n t l y , r e d u c e s t h e m e c h a n i c a l r e s p o n s e . F u r t h e rm o r e , t e n s i l e s t r e s s e s s uffi c i e n t l y s t r o n g c a n b r e a k t h e m a t e r i a l [ 4 ] . I f t h e r e i s a m e t a l l i...