Tensile Stress Relaxation of Alumina at High Temperature

Abstract

The development of a tensile testing methodology for ceramics which enables a stress vs strain-rate response to be measured at high temperature is described. The test involves a carefully controlled stress relaxation test at constant total strain using an experimental procedure and phenomenological analysis previously developed for metallic materials. It is demonstrated here with preliminary tests on alumina at 1050" and 1150°C. This offers, with further development, the possibility of establishing design stresses associated with low strain-rate behavior for structural applications. The results demonstrate that data covering four decades of strain rate may he generated in tests lasting a few hours. The inelastic strain consists of substantial anelastic recoverable strain in addition to a permanent creep strain. [

Plastic deformation kinetics of fine-grained alumina

“…[18] One can rule out interface reaction-controlled creep because the model of Gifkins, [27] in which GBS is accommodated by dislocation glide and climb in the mantle ( Figure 14). The experimental creep rates in the present tests were significantly greater than those predicted by either the Nabarroglide and climb of dislocations in the mantle give a stress exponent n ϭ 2, [27] compared to n ϭ 3 to 5, which occurs Herring [20,21] or Coble [22] diffusion creep model (for example, Figure 13). Support for the latter accommodation mechanism for intragranular (core) dislocation glide and climb.…”

“…[14] ( [15,16] to 1 ϫ 10 Ϫ4 Venkatchari 1.6 99.5 2500 MgO CR-C -1420 2 ϫ 10 Ϫ4 5 to 65 ---DC-Al 3ϩ Dl and Raj [17] Gruffel et 0.66 to 1.5 99.5ϩ 500 MgO and CR-T air 1250 to 1450 1 ϫ 10 Ϫ6 10 to 30 ---SPD al. [18] (500 Y2O3, t o 3 ϫ 10,000 10 Ϫ4 (Cr2O3 or TiO2)) Robertson [21] to 1 ϫ 10 Ϫ5 Xu and Ͻ2 ϩ 96 to 99.5 pure CR-C -1448 to 1466 8 ϫ 10 Ϫ8 3 to 7 1.3 ϳ2 480 DC-Al 3ϩ Dl Soloman [22] growth to 6 ϫ 10 Ϫ6 Xue et al [23] 0.5 98ϩ pure, 200 CR-C -1400 to 1450 4 ϫ 10 Ϫ5 20 to 100 2 --SPD MgO, 10 to 5 ϫ pct ZrO2 10 Ϫ4 Yoshizawa 0.66 to 0.85 98.5ϩ pure, 1000 CSR-C air 1250 to 1500 1 ϫ 10 Ϫ5 50 to 250 ---SPD and MgO to 5 ϫ Sakuma [24] 10 Ϫ4 Yoshizawa 0.8 to 0.9 99ϩ pure, 1000 CSR-T air 1300 to 1450 3 ϫ 10 Ϫ4 20 to 80 1.7 3 -SPD and MgO to 6 ϫ Sakuma [25] 10 Ϫ5 Wang et al [26] [28] and Mn) to 3 ϫ and MgO 10 Ϫ3 and Y2O3 and ZrO2 Chevalier et 2 to 4 -pure, 1000 bend air 1200 to 1400 5 ϫ 10 Ϫ9 20 to 150 2.5 -640 -al. [29] MgO to 5 ϫ 10 Ϫ6 …”

Comportamiento plástico a alta temperatura de Al₂O₃ codopado con CuO y TiO₂ fabricado por reacción

“…Debido a las características del dispositivo experimental, usualmente se llevan a cabo ensayos largos variando las condiciones de solicitación (carga o temperatura), lo cual permite la determinación de los parámetros de fluencia en distintas condiciones en un solo ensayo. Los detalles de la realización de este tipo de ensayos también pueden consultarse en otras referencias [5][6][7]. Este tipo de ensayos suele tener una duración considerable para las velocidades de deformación plástica usuales de los materiales cerámicos y necesitar una sustancial acumulación de deformación para poder obtener resultados fiables, en nuestro caso se han empleado como soporte de los resultados observados en los ensayos de relajación, ya que estos ensayos son mucho más sencillos de interpretar.…”

“…La principal característica de este último método, que se explota en este tipo de materiales por primera vez, es la de poder obtener la curva velocidad de deformación-tensión a una temperatura dada, cubriendo hasta cinco órdenes de magnitud en la velocidad de deformación, con un sólo ensayo de duración inferior a un día. Se considera que este tipo de ensayos, debido a lo corto de su duración, tiene lugar a microestructura constante [4][5][6], mientras que los ensayos tradicionales suponen largos períodos de tiempo a altas temperaturas, lo cual puede producir alteraciones tanto en las características geométricas del material (tamaño de grano), como en las características químicas en el caso de materiales poco estables a las temperaturas de los ensayos, como veremos que es nuestro caso.…”

High-temperature plastic behavior of reaction-bonded CuO and TiO2 co-doped alumina–zirconia

“…This is considered to be a nearly constant microstructure measurement due to the short period of time needed to complete the tests. [4][5][6]. The disadvantage is that it is difficult to ensure that the measured data correspond to true stationary plastic deformation.…”