Fatiga por contacto esférico en materiales multicapa de alúmina circona

Abstract

Es usual que en aplicaciones reales los materiales cerámicos sufran fatiga por contacto. Una estrategia para mejorar su resistencia a la aparición de fatiga por contacto es la utilización de materiales con tensiones residuales de compresión en la superficie. En concreto, en este trabajo se presenta el estudio de la resistencia al contacto esférico estático y cíclico de un cerámico multicapa de alúmina y alúmina / circona producido por colaje en cinta, en el que aparecen tensiones residuales debido al desajuste entre los coeficientes de expansión térmica de las capas. También se estudia una alúmina monolítica con objeto de realizar comparaciones con un material sin tensiones residuales. Se muestra que la resistencia a la aparición de grieta anillo es mayor en el caso del material multicapa que en el de la alúmina, tanto en contacto estático como cíclico. También se muestra que existe fatiga mecánica en los dos materiales bajo contacto cíclico, y no sólo corrosión bajo tensión. Finalmente se propone una relación simple entre carga aplicada y tiempo hasta aparición de daño. Hertzian fatigue in alumina/zirconia laminated compositesIn some engineering applications, ceramic materials are subjected to contact fatigue. In order to improve the resistance of ceramics to contact fatigue, it is proposed to use ceramic laminates with residual stresses at the surface. In this work, the Hertzian contact fatigue of an alumina-alumina/zirconia laminated composite produced by tape casting is studied, both under static loading and cyclic loading, together with a monolithic alumina for comparison purposes. It is shown that the laminate composite presents better resistance to the apparition of surface ring crack, due to the residual stresses of the laminate composite. It is also shown that there is a fatigue effect on both materials under cyclic loading, and not only stress corrosion cracking. A simple relationship between applied load and time to apparition of damage is finally proposed.Keywords: Laminated composites. Alumina, Zirconia, Hertzian contact, Fatigue, Stress corrosion cracking INTRODUCCIÓNEl uso de materiales cerámicos en aplicaciones reales se ve obstaculizado por su baja tenacidad y su gran dispersión en valores de resistencia mecánica, lo que compromete la integridad estructural de los componentes en servicio. Así, desde hace varias décadas se trabaja extensivamente en aumentar la tenacidad de las cerámicas, ya sea controlando la calidad de la microestructura, y por tanto, la población de defectos susceptibles de iniciar el fallo catastrófico, o haciendo que el material sea más resistente a la propagación de grietas una vez iniciadas, (mediante, por ejemplo transformaciones de fase), o fabricando composites cerámicos, ya sea con microestructuras dúplex, fibras o cerámicas multicapa. Estas cerámicas multicapa son una alternativa prometedora, ya que presentan valores altos de tenacidad y, en ciertos casos, la capacidad de frenar el crecimiento de grieta una vez iniciada ésta [1, 2, 3].La estrategia más utilizada en lo...

Evolución del impacto del Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio

“…Si se pregunta a los encuestados por el tipo de trabajos que les ha resultado más interesante de los publicados en los últimos dos años se observa que los trabajos más apreciados han sido los de revisión (4-10), trabajos generales sobre el sector cerámico (2-4, 11), conformado de materiales cerámicos y diagramas de fase (12)(13)(14), métodos de caracterización y propiedades de materiales cerámicos estructurales (15)(16)(17)(18)(19)(20)(21), materiales electrocerámicos (22)(23)(24)(25)(26), materias primas y materiales o procesos de interés para la industria de pavimentos y revestimientos cerámicos (38), estudios de arqueometría y patrimonio histórico (39-42) y materiales relacionados con el medio ambiente (43-44) y vidrios (45). De entre todos ellos destaca el trabajo de revisión de P. N. de Aza y col. (4), que ha sido considerado en 19% de las encuestas.…”