Fracture ToughnessThe inherent frac

Fracture Toughness
The inherent fracture toughness of single phases in terms of therefore isolated particles depends strongly on the crystal lattice and the interatomic forces determining the bonding of the particular cleavage planes. Particular lattice planes being densely occupied by an electrostatically equivalent amount of anions and cations (typical for rock salt) or weakly bonded planes separating low-energy substructural units with internally saturated bonds (typical for clays and micas) may be preferential paths for cleavage. Alumina, for instance, shows a preferential cleavage along the rhombohedral planes, whereas the other planes exhibit an irregular conchoidal rupture surface like glass. This can be observed sometimes upon grinding of alumina ceramics if single particles are partially pulled out. Boron carbide, silicon carbide, zirconia and silicon nitride particles usually show a conchoidal fracture surface where, e.g., high-temperature superconductors exhibit a pronounced cleavage along the basal plane. In grinding tools, single diamond grains fail sometimes by perfect cleavage along the pyramidal (111) plane whereas CBN fractures preferentially along the rhombohedral (101) plane. In the case of polycrystalline ceramics, however, the fracture toughness is strongly affected by the micro-structure, i.e., by grain size, grain shape, intergranular phases, and residual stresses influencing the crack propagation. Additionally, the measures of fracture toughness are extremely dependent on the testing procedure. In Table 1.3, some data of the critical stress intensity factor K.C. are listed for single phase materials. Extraordinarily high values are reported for CBN, diamond, tungsten carbide, and titanium carbide. In case of the superhard materials, this data have been calculated or measured by indirect methods since appropriate test samples of diamond or cubic boron nitride are not available. In comparison to hard metals (Co-bonded WC), the fracture toughness of the pure hard materials such as SiC, Si3N4, and A12O3 are rather poor. As mentioned before, an increase of fracture toughness can be obtained by a tailored microstructural design in multicomponent ceramics where a doubling of the values is not unusual. This is, for example, evident in case of alumina ceramics which are reinforced with zirconia or in the case of SiC-TiB2 composites (Table 1.3).
Table 1.3.
Mechanical Properties of Ceramics
Materials Fracture Toughness KIc(Mpam½) Bending Strength σb(Mpa) Hardness HV1 (Gpa) Young’s Modulus E (Gpa)
Cubic boron nitride CBN 15–174.5–6 700–1000 70–90 700–720
Diamond 9–10 1000–2000 80–100 910–1050
Boron carbide B4C 2.5–3.6 250–450 (600) 25–45 420–450
B4C + SiC 2.5–4.5 300–600 (1200) 25–35 420–450
B4C+ TiB2 3.5–5.5 450–800 (1100) 25–35 430–450
Silicon carbide SiC hot-pressed 2.5–4.0 300–450 (800) 18–25 410–450
SiC + TiC 5.5–6.5 450–650 (800) 18–20
SiC + TiB2 5.5–8.0 450–800 (900) 18–25 420–480
Tungsten carbide WC (without binder) 5.5–7.5 400–500 20–28 700–720
Titanium carbide TiC (without binder) 3.5–4.5 240–280 (400) 25–30 450–470
Titanium diboride TiB2 4.5–6.0 450–600 22–30 550–570
Silicon nitride
Sintered: SSN 5–5.5 400–650 (1100) 15–18 150–320
Hot-pressed: HPSN 5–8 700–1000 (1300) 15–20 250–340
Gas-pressure sintered: GPSN 6–9 600–900 (1200) 15–20 280–340
Reaction-bonded: RBSN 2–4 250–300 10–12 80–220
SiAION
Si3N4 + Al2O3 + Y2O3 3–8.5 600–900 12–16 200–320
Si3N4 + MgO 3–6 400–600 12–16 200–300
Alumina A12O3 2.5–4.5 250–400 (600) 18–20 300–330
ZTA: Al2O3 + ZrO2 4.0–9 (15) 400–800 (1200) 15–18 200–250
Zirconia ZrO2
cub. ZrO2 2.8–3 240–260 10–15 100–200
MgPSZ 6–9 500–700 9–11 200–210
Y-TZP 4.5–9.0 (20) 400–1200 (2000) 8–12 200–210
Table options
Fracture Strength
The temperature dependence of the fracture strength is documented for some hard materials in Figure 1.9. The values reported here are only valid for some particular microstructures. In general, room-temperature strength and high-temperature strength depend very strongly on the size distribution of microstructural inhomogeneities and intergranual phases. In the case of silicon nitride ceramics, for instance, materials have been developed with a room-temperature strength exceeding 1000 MPa and maintaining this value up to 800 to 1000 °C followed by a drop to 600-800 MPa at higher temperatures. Other silicon nitride materials may start with the lesser strength of 800 MPa but may maintain this value up to more than 1200 °C. This depends not only on grain size and related flaws but also on the volume, fraction and glass transformation temperature of the intergranual phases. As shown in Figure 1.9, the strength of ceramics remains usually constant up to temperatures of 600 to 800 °C followed by a more-or-less decrease. It should be mentioned that in case of nonoxide ceramics, the values reported in Figure 1.8 and Figure 1.9 are only valid for non-oxidizing atmospheres.

Figure 1.9.
Temperature dependence of fracture strength
Figure options
Certainly, oxidation of the ceramics along the grain boundaries is followed by a strong stress corrosion-induced crack propagation during service and therefore by a significant decrease in residual strength at temperatures above 600 °C. Besides silicon nitride and sialons, silicon carbide behaves best since it exhibits the best oxidation resistance maintaining its strength to temperatures exceeding 1000 °C due to the lack of glassy intergranual layers and by building up a passivation layer of silica which may even close surface cracks. The disadvantage of the glassy phase-containing materials is furthermore the plastic deformation by creep which is a significant risk of failure in silicon nitride-based tool materials.
Thermal Conductivity
The thermal conductivity plays a significant role especially in case of the selection of cutting tools, wear parts being in sliding contact, or structural parts being subjected to thermal cycling. In contrast to metals with an excellent temperature conduction, the contact temperature of, e.g., ceramic cutting tools may increase to more than 1200 °C at the cutting edge and may therefore create stresses combined with a risk of thermally-induced fracture. In case of diamonds as grinding grits, the diamond acts as an thermal sink due to its extraordinarily high thermal conductivity.
In the case of ceramic tools, intermittent cutting, repeated impact, and grooving action of single particles results in the most critical thermal loading followed by thermal shock and thermal fatigue failure. In case of ceramic work materials, storing of heat in small surface volumes may create a local temperature increase close to or even above the melting point; this, in cooperation with the multiaxial stresses makes the observed plastic deformation understandable. Therefore, the thermal conductivity is a very important factor for the applicability of a wear resistant. From Figure 1.10, it is obvious that diamond is the material with the highest thermal conductivity due to its perfect covalent bonding. It is followed by high purity aluminum nitride (A1N) which is developed for electronic substrates and heat sinks but is unsuitable as a hard material. The next in ranking is high-purity silicon carbide followed by transition metal carbides and borides which possess transport properties like metals. As can be seen from this diagram, thermal conductivity is not a pure function of the crystal structure of the particular compounds but is also influenced by impurities and, in case of polycrystalline materials, by grain boundaries acting as barriers for phonon transport. In the same way, pores may scatter phonons and therefore cause a strong decrease in thermal conductivity. Compared to the metallically and covalently bonded borides, carbides, and nitrides, the thermal conductivity of the oxides is little. Zirconia acts even as a more-or-less perfect insulator which limits its application as wear-resistant material, although its fracture toughness is excellent.

Figure 1.10.
Thermal Conductivity of Ceramics Compounds. Note the Little Conductivity of Oxides Compared to Borides, Carbides, and Nitrides

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ทำให้นึ่งนึ่งโดยธรรมชาติกระดูกระยะเดียวในอนุภาคจึงแยกขึ้นอยู่ขอโครงตาข่ายประกอบคริสตัลและกองกำลัง interatomic กำหนดยึดของเครื่องบินเฉพาะปริ โครงตาข่ายประกอบเฉพาะเครื่องบินที่ถูกครอบครอง โดยจำนวนเงินเทียบเท่า electrostatically anions และเป็นของหายาก (ปกติสำหรับหินเกลือ) หนาแน่นไป หรือเครื่องบิน weakly ผูกแยกหน่วย substructural พลังงานต่ำกับพันธบัตร (ปกติ clays และ micas) อิ่มตัวภายในอาจเป็นเส้นทางที่ต้องการความแตกแยก อลูมินา แสดงความแตกแยกต้องไปเครื่องบิน rhombohedral เช่น ในขณะที่เครื่องบินอื่น ๆ แสดงพื้นผิวไม่สม่ำเสมอแตก conchoidal เช่นแก้ว นี้จะสังเกตได้จากบางครั้งเมื่อบดของอลูมินาเซรามิกส์ถ้าอนุภาคเดี่ยวมีบางส่วนถูกดึงออกมา ไฮไดรด์โบรอน ซิลิคอน zirconia และ silicon nitride อนุภาคมักจะแสดงพื้นผิวกระดูก conchoidal ที่ เช่น superconductors สูงอุณหภูมิแสดงปริออกเสียงตามเครื่องบินโรค ในการบดเครื่องมือ เพชรเดี่ยวธัญพืชไม่บางตามแนวแตกเรียบสมบูรณ์แบบตามแนวระนาบ (111) pyramidal ขณะ CBN กระดูกหักโน้ตตาม rhombohedral (101) เครื่องบิน ในกรณีของเครื่องเคลือบค ไร นึ่งทำเป็นอย่างยิ่งผลกระทบ โดยไมโครโครงสร้าง เช่น โดยเมล็ดขนาด รูปร่างเมล็ด intergranular ระยะ และมีอิทธิพลต่อการแพร่กระจายแตกเครียดเหลือ นอกจากนี้ วัดนึ่งกระดูกมีมากขึ้นอยู่กับขั้นตอนการทดสอบ ในตาราง 1.3 ข้อมูลบางอย่างของสัดส่วนความเข้มของความเครียดที่สำคัญเคซี.อยู่สำหรับวัสดุเดียวกัน มีรายงานค่าสูงรอง CBN ไดมอนด์ ทังสเตนคาร์ไบด์ และไททาเนียมคาร์ไบด์ ในกรณีวัสดุ superhard ข้อมูลนี้ได้รับการคำนวณ หรือวัด โดยวิธีทางอ้อมเนื่องจากไม่มีตัวอย่างทดสอบที่เหมาะสมของเพชรหรือ nitride โบรอนลูกบาศก์ โดยโลหะหนัก (Co-bonded สุขา), นึ่งทำให้วัสดุแข็งบริสุทธิ์ เช่น SiC, Si3N4, A12O3 ได้ค่อนข้างยากจน ดังกล่าวก่อน การเพิ่มขึ้นของนึ่งทำให้สามารถได้รับ โดยแบบ microstructural และปรับในเครื่องเคลือบ multicomponent ยังจะค่าไม่ปกติ อยู่ เช่น เห็นได้ชัดในกรณีของอลูมินาเซรามิกส์ซึ่งจะเสริม กับ zirconia หรือในกรณี ของ SiC TiB2 คอมโพสิต (ตารางที่ 1.3)ตาราง 1.3คุณสมบัติเชิงกลของเซรามิกส์KIc(Mpam½) นึ่งดัดแรง σb(Mpa) แข็ง HV1 ร้าววัสดุโมดูลัสของยัง (Gpa) E (Gpa)โบรอนลูกบาศก์ nitride CBN 15 – 174.5 – 6 700 – 1000 70 – 90 700 – 720เพชร 9 – 10 1000 – 2000 910 80 – 100 – 1050คาร์ไบด์โบรอน B4C 2.5-3.6 250 – 450 (600) 25 – 45 420-450B4C + ซิลิก้อน 2.5 – 4.5 300 – 600 (1200) 25 – 35 420-450B4C + TiB2 3.5 – 5.5 450-800 (1100) 25 – 35 430-450ซิลิคอนคาร์ไบด์ SiC ร้อนกด 2.5 – 4.0 300 – 450 (800) 18 – 25 410-450ซิลิก้อน + TiC 5.5 – 6.5 450 – 650 (800) 18-20 ซิลิก้อน + TiB2 5.5 – 8.0 450-800 (900) 18 – 25 420-480ทังสเตนคาร์ไบด์สุขา (ไม่ มี binder) 5.5 – 7.5 400 – 500 20 – 28 700 – 720ไททาเนียมคาร์ไบด์ TiC (ไม่ มี binder) 3.5-4.5 240-280 (400) 25 – 30 450 – 470ไทเทเนียม diboride TiB2 4.5 – 6.0 450 – 600 22 – 30 550-570Silicon nitride เผา: SSN 5 – 5.5 400 – 650 (1100) 15-18 150-320ร้อนกด: HPSN 5 – 8 700 – 1000 (1300) 15 – 20 250-340เผาก๊าซความดัน: GPSN 6 – 9 600-900 (1200) 15 – 20 280-340ปฏิกิริยาถูกผูกมัด: RBSN 2 – 4 250 – 300 10 – 12 80-220SiAION Si3N4 Al2O3 + Y2O3 3 – 8.5 600 – 900 12 – 16 200-320Si3N4 + MgO 3 – 6 400 – 600 12 – 16 200 – 300อลูมินา A12O3 2.5 – 4.5 250 – 400 (600) 18-20 300 – 330ZTA: Al2O3 + ZrO2 4.0 – 9 (15) 400-800 (1200) 15-18 200 – 250Zirconia ZrO2 cub ZrO2 2.8 – 3 240 – 260 10 – 15 100 – 200MgPSZ 6 – 9 500 – 700 9 – 11 200 – 210Y-TZP 4.5-9.0 (20) 400 – 1200 (2000) 8 – 12 200 – 210ตัวเลือกตารางความแข็งแรงของกระดูกอาศัยอุณหภูมิของความแข็งแรงของกระดูกเป็นเอกสารสำหรับวัสดุบางอย่างหนักในรูป 1.9 ค่ารายงานที่นี่จะใช้ได้เฉพาะสำหรับ microstructures เฉพาะบาง ทั่วไป แรงอุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูงความแข็งแรงมากขอขึ้นอยู่กับการกระจายขนาดของ microstructural inhomogeneities และ intergranual ระยะการ ในกรณีของเครื่องเคลือบซิลิคอน nitride เช่น วัสดุได้รับการพัฒนา ด้วยแรงอุณหภูมิห้องเกิน 1000 แรง และรักษาค่านี้ถึง 800 ถึง 1000 ° C ตามวางแรง 600-800 ที่อุณหภูมิสูง วัสดุอื่น ๆ nitride ซิลิคอนอาจเริ่มต้น ด้วยความแข็งแรงน้อยกว่าของแรง 800 แต่อาจรักษาค่านี้ได้กว่า 1200 องศาเซลเซียส นี้นั้นไม่เพียงขนาดเมล็ดและข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้อง แต่ยังอยู่ ในระดับเสียง เศษส่วน และแก้วแปลงอุณหภูมิระยะ intergranual ดังแสดงในรูปที่ 1.9 ความแข็งแรงของเซรามิกส์ยังคงมักจะคงจนถึงอุณหภูมิ 600-800 องศาเซลเซียสตาม ด้วยลดลงมาก หรือน้อย มันควรจะกล่าวว่า ในกรณีที่เครื่องเคลือบ nonoxide ค่ารายงานในรูป 1.8 และ 1.9 รูปถูกต้องเฉพาะในบรรยากาศที่ไม่ได้รับอิเล็กตรอน รูป 1.9 การ อาศัยอุณหภูมิของความแข็งแรงของกระดูกตัวเลือกรูปแน่นอน ตามออกซิเดชันของเซรามิกตามขอบเขตของเมล็ด โดยการเผยแพร่รอยแตกที่เกิดจากการกัดกร่อนแข็งแรงความเครียดระหว่างบริการ และดังนั้น โดยความสำคัญลดลงเหลือความแข็งแรงที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส นอกจาก silicon nitride และ sialons ซิลิคอนไฮไดรด์ปฏิบัติส่วนเนื่องจากจะจัดแสดงต่อต้านออกซิเดชันสุดรักษาความแรงของอุณหภูมิเกิน 1000 ° C ขาดชั้น intergranual ฟิต และสร้างชั้น passivation ของซิลิก้าซึ่งแม้จะปิดผิวรอยแตก นอกจากนี้ข้อเสียของวัสดุที่ประกอบด้วยระยะฟิตคือ แมพพลาสติก โดยคืบซึ่งเป็นความเสี่ยงที่สำคัญของความล้มเหลวใน silicon nitride โดยใช้เครื่องมือวัสดุการนำความร้อนการนำความร้อนมีบทบาทสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการเลือกเครื่องมือตัด ชิ้นส่วนเครื่องแต่งกายการเลื่อนติดต่อ หรือชิ้นส่วนโครงสร้างที่อยู่ภายใต้ความร้อนปั่นจักรยาน ตรงข้ามโลหะด้วยจึงมีอุณหภูมิที่ดีเยี่ยม การติดต่ออุณหภูมิ เช่น เครื่องมือตัดเซรามิกอาจเพิ่มขึ้นถึงกว่า 1200 ° C ที่ขอบตัด แล้วจึงอาจสร้างความเครียดกับความเสี่ยงของกระดูกหักที่ทำให้เกิดแพ ในกรณีที่เพชรเป็นบด grits เพชรทำหน้าที่เป็นเก็บความร้อนเนื่องจากเป็นการนำความร้อนสูงรองในกรณีที่เครื่องมือเซรามิก ตัด ผลกระทบซ้ำ ไม่ต่อเนื่อง และ grooving ของอนุภาคเดี่ยวผลโหลดความร้อนที่สำคัญที่สุดตาม ด้วยไล่ความร้อนและความล้มเหลวของความเมื่อยล้าความร้อน ในกรณีที่วัสดุงานเซรามิก เก็บความร้อนในปริมาณขนาดเล็กพื้นผิวอาจสร้างเพิ่มอุณหภูมิภายในใกล้ หรือแม้แต่สูง กว่า จุดหลอมเหลว ร่วมกับเครียด multiaxial ทำแมพพลาสติกสังเกตเข้าใจ ดังนั้น การนำความร้อนเป็นปัจจัยที่สำคัญมากสำหรับความเกี่ยวข้องของของทนสวมใส่ จากรูปที่ 1.10 ได้ชัดเจนว่า เพชรเป็นวัสดุที่ มีการนำความร้อนที่สูงที่สุดเนื่องจากยึด covalent ที่สมบูรณ์แบบ มันเป็นตามความบริสุทธิ์สูงอลูมิเนียม nitride (A1N) ซึ่งพัฒนาขึ้นสำหรับวัสดุอิเล็กทรอนิกส์และการเก็บความร้อน แต่ไม่เหมาะสมเป็นวัสดุที่ยาก ถัดไปในการจัดอันดับเป็นไฮไดรด์ซิลิคอนบริสุทธิ์สูงตาม ด้วย borides ซึ่งมีคุณสมบัติในการขนส่งเช่นโลหะและโลหะทรานซิชัน carbides สามารถเห็นได้จากแผนภาพนี้ การนำความร้อนไม่ฟังก์ชันบริสุทธิ์ของโครงสร้างผลึกของสารประกอบหนึ่ง ๆ แต่ได้ยังรับอิทธิพล จากสิ่งสกปรก และ ใน กรณีที่ วัสดุค โดยขอบเขตของเมล็ดทำหน้าที่เป็นอุปสรรคสำหรับการขนส่ง phonon เดียว รูขุมขนอาจกระจาย phonons และจึง ทำการลดแรงในการนำความร้อน เมื่อเทียบกับ borides metallically และ covalently ผูก carbides และ nitrides การนำความร้อนของออกไซด์เป็นน้อย Zirconia ทำหน้าที่เป็นฉนวนสมบูรณ์แบบมากขึ้น หรือน้อยลงซึ่งจำกัดโปรแกรมประยุกต์ที่เป็นวัสดุทนสวม แม้ว่านึ่งของกระดูกได้ดี รูปที่ 1.10 การนำความร้อนของสารเซรามิกส์ หมายเหตุนำเล็กน้อยของออกไซด์เมื่อเทียบ กับ Borides, Carbides, Nitrides

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

แตกหักความเหนียว
แตกหักโดยธรรมชาติของขั้นตอนเดียวในแง่ของการแยกอนุภาคจึงขึ้นอยู่อย่างมากในผลึกตาข่ายและกองกำลังระหว่างอะตอมกำหนดพันธะของเครื่องบินโดยเฉพาะอย่างยิ่งความแตกแยก เครื่องบินตาข่ายโดยเฉพาะอย่างยิ่งการครอบครองหนาแน่นตามจำนวนเงินเทียบเท่า electrostatically ของแอนไอออนและไพเพอร์ (ปกติสำหรับหินเกลือ) หรือเครื่องบินถูกผูกมัดอ่อนแยกพลังงานต่ำหน่วย substructural กับพันธบัตรอิ่มตัวภายใน (ปกติสำหรับดินเหนียวและ Micas) อาจจะเป็นเส้นทางพิเศษสำหรับความแตกแยก อลูมิเช่นแสดงให้เห็นถึงความแตกแยกพิเศษพร้อมเครื่องบิน rhombohedral ในขณะที่เครื่องบินลำอื่น ๆ แสดงพื้นผิวที่แตก conchoidal ผิดปกติเหมือนแก้ว นี้สามารถสังเกตได้ในบางครั้งเมื่อบดของเซรามิกอะลูมินาถ้าอนุภาคเดียวจะดึงออกมาบางส่วน คาร์ไบด์โบรอนคาร์ไบด์ซิลิกอนเซอร์โคเนียและอนุภาคซิลิคอนไนไตรด์มักจะแสดงพื้นผิวการแตกหัก conchoidal ที่เช่นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงจัดแสดงแตกแยกเด่นชัดพร้อมเครื่องบินพื้นฐาน เครื่องมือในการบดเมล็ดเพชรเม็ดเดี่ยวบางครั้งล้มเหลวจากความแตกแยกที่สมบูรณ์แบบพร้อมเสี้ยม (111) ขณะที่เครื่องบินหัก CBN พิเศษพร้อม rhombohedral (101) เครื่องบิน ในกรณีของเซรามิกคริสตัลไลน์ แต่แตกหักได้รับผลกระทบอย่างมากจากโครงสร้างขนาดเล็กเช่นขนาดเมล็ดรูปร่างเมล็ดระยะขอบเกรนและความเครียดที่เหลือที่มีอิทธิพลต่อการขยายพันธุ์แตก นอกจากนี้มาตรการของแตกหักเป็นอย่างมากขึ้นอยู่กับขั้นตอนการทดสอบ ในตารางที่ 1.3 ข้อมูลบางส่วนของปัจจัยที่สำคัญเข้มความเครียด KC มีการระบุไว้สำหรับวัสดุเฟสเดียว ค่าสูงเป็นพิเศษจะมีการรายงานสำหรับ CBN, เพชร, คาร์ไบด์ทังสเตนคาร์ไบด์และไทเทเนียม ในกรณีของวัสดุ superhard ข้อมูลนี้ได้รับการคำนวณหรือวัดโดยวิธีการทางอ้อมตั้งแต่ตัวอย่างทดสอบที่เหมาะสมของเพชรหรือโบรอนไนไตรด์ลูกบาศก์จะไม่สามารถใช้ได้ เมื่อเทียบกับโลหะหนัก (WC ร่วมผูกมัด) แตกหักของวัสดุแข็งที่บริสุทธิ์เช่น SiC, Si3N4 และ A12O3 ค่อนข้างยากจน ดังกล่าวก่อนที่การเพิ่มขึ้นของความต้านทานการแตกหักได้โดยการออกแบบที่เหมาะจุลภาคในเซรามิกหลายองค์ประกอบที่เพิ่มขึ้นของค่าไม่ได้ผิดปกติ นี่คือตัวอย่างที่เห็นได้ชัดในกรณีของเซรามิกอะลูมินาที่มีการเสริมด้วยเซอร์โคเนียหรือในกรณีของคอมโพสิต SiC-TiB2 (ตารางที่ 1.3).
ตารางที่ 1.3.
คุณสมบัติทางกลของเซรามิก
วัสดุแตกหักความเหนียว KIC (Mpam½) ความแข็งแรงดัดσb (Mpa ) ความแข็ง HV1 (GPA) ของหนุ่มมอดูลัสอี (GPA)
โบรอนไนไตรด์ลูกบาศก์ CBN 15-174.5-6 700-1000 70-90 700-720
เพชร 9-10 1000-2000 80-100 910-1050
โบรอนคาร์ไบด์ B4C 2.5-3.6 250 -450 (600) 420-450 25-45
B4C + SiC 2.5-4.5 300-600 (1200) 25-35 420-450
B4C + TiB2 3.5-5.5 450-800 (1100) 25-35 430-450
ซิลิกอนคาร์ไบด์ SiC ร้อน -pressed 2.5-4.0 300-450 (800) 410-450 18-25
SiC + TiC 5.5-6.5 450-650 (800) 18-20
SiC + TiB2 5.5-8.0 450-800 (900) 420-480 18-25
ทังสเตนคาร์ไบด์สุขา (โดยไม่ต้องเครื่องผูก) 5.5-7.5 400-500 700-720 20-28
ไทเทเนียมคาร์ไบด์ TiC (ไม่เครื่องผูก) 3.5-4.5 240-280 (400) 450-470 25-30
ไทเทเนียม diboride TiB2 4.5-6.0 450-600 22-30 550-570
ซิลิคอนไนไตรด์
เผา: SSN 5-5.5 400-650 (1100) 15-18 150-320
ร้อนกด: HPSN 5-8 700-1000 (1300) 15-20 250-340
เผาก๊าซแรงดัน : GPSN 6-9 600-900 (1200) 15-20 280-340
ปฏิกิริยาถูกผูกมัด: วิธีขึ้นรูป RBSN 2-4 250-300 10-12 80-220
SiAION
Si3N4 + Al2O3 + Y2O3 3-8.5 12-16 600-900 200 -320
Si3N4 MgO + 3-6 400-600 200-300 12-16
อลูมิ A12O3 2.5-4.5 250-400 (600) 300-330 18-20
ZTA: Al2O3 + ZrO2 4.0-9 (15) 400-800 (1200 ) วันที่ 15-18 200-250
Zirconia ZrO2
ลูก ZrO2 2.8-3 10-15 240-260 100-200
500-700 MgPSZ 6-9 9-11 200-210
Y-TZP 4.5-9.0 (20) 400-1200 (2000) วันที่ 8-12 200-210
ตัวเลือกตาราง
การแตกหัก ความแรง
ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของความแข็งแรงของกระดูกหักเป็นเอกสารสำหรับบางวัสดุแข็งในรูปที่ 1.9 ค่ารายงานที่นี่เท่านั้นที่ถูกต้องสำหรับจุลภาคโดยเฉพาะอย่างยิ่งบาง โดยทั่วไปความแข็งแรงที่อุณหภูมิห้องและความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงอย่างมากขึ้นอยู่กับการกระจายขนาดของ inhomogeneities จุลภาคและขั้นตอน intergranual ในกรณีของเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์เช่นวัสดุที่ได้รับการพัฒนาด้วยความแข็งแรงที่อุณหภูมิห้องเกิน 1,000 เมกะปาสคาลและการบำรุงรักษาค่านี้ได้ถึง 800-1,000 องศาเซลเซียสตามด้วยการวางเพื่อ 600-800 MPa ที่อุณหภูมิสูง วัสดุซิลิคอนไนไตรด์อื่น ๆ อาจจะเริ่มต้นด้วยความแข็งแรงน้อยกว่า 800 MPa แต่อาจรักษาค่านี้ขึ้นไปกว่า 1,200 องศาเซลเซียส นี้ไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับขนาดของเมล็ดพืชและข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้อง แต่ยังอยู่ในปริมาณส่วนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแก้วขั้นตอน intergranual ดังแสดงในรูป 1.9 ความแข็งแรงของเซรามิกยังคงคงที่มักจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ 600-800 องศาเซลเซียสตามด้วยมากขึ้นหรือน้อยลดลง มันควรจะกล่าวว่าในกรณีของเซรามิก nonoxide ค่านิยมที่มีการรายงานในรูปที่ 1.8 และรูปที่ 1.9 เท่านั้นที่ถูกต้องสำหรับบรรยากาศที่ไม่ใช่การออกซิไดซ์. รูปที่ 1.9. การพึ่งพาอุณหภูมิของความแข็งแรงของกระดูกหักตัวเลือกรูปที่แน่นอนว่าการเกิดออกซิเดชันของเซรามิกพร้อมข้าวเขตแดนคือ ตามด้วยการขยายพันธุ์แตกกัดกร่อนที่เกิดความเครียดที่แข็งแกร่งระหว่างผู้ให้บริการและดังนั้นจึงโดยการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในความแข็งแรงที่เหลือที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 องศาเซลเซียส นอกจากซิลิคอนไนไตรด์และ sialons, ซิลิกอนคาร์ไบด์มีลักษณะการทำงานที่ดีที่สุดนับตั้งแต่การจัดแสดงนิทรรศการความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดีที่สุดที่ยังคงรักษาความแข็งแกร่งที่มีอุณหภูมิเกิน 1,000 ° C เนื่องจากการขาดของชั้น intergranual เหลือบและโดยการสร้างชั้นฟิล์มซิลิกาที่อาจมีรอยแตกผิวแม้แต่ใกล้เคียง ข้อเสียของวัสดุเฟสที่มีเหลือบเป็นยิ่งกว่าการเสียรูปพลาสติกโดยคืบซึ่งเป็นความเสี่ยงที่สำคัญของความล้มเหลวในซิลิกอนไนไตรด์ที่ใช้วัสดุเครื่องมือ. การนำความร้อนการนำความร้อนที่มีบทบาทสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการเลือกของเครื่องมือตัด, ชิ้นส่วนที่สวมใส่อยู่ในการเลื่อนติดต่อหรือชิ้นส่วนโครงสร้างถูกยัดเยียดให้ความร้อน ในทางตรงกันข้ามกับโลหะที่มีการนำอุณหภูมิที่ยอดเยี่ยมของอุณหภูมิการติดต่อเช่นเครื่องมือตัดเซรามิกอาจเพิ่มขึ้นไปกว่า 1,200 ° C ที่ตัดขอบและดังนั้นจึงอาจสร้างความเครียดรวมกับความเสี่ยงของการแตกหักความร้อนที่เกิดขึ้น ในกรณีของเพชรบดปลายข้าว, การกระทำเพชรเป็นอ่างความร้อนเนื่องจากการนำความร้อนสูงเป็นพิเศษของมัน. ในกรณีของเครื่องมือเซรามิก, ตัดต่อเนื่องส่งผลกระทบต่อการทำซ้ำและการกระทำเซาะร่องผลอนุภาคเดียวในการโหลดความร้อนที่สำคัญที่สุดที่ใช้ โดยช็อกความร้อนและความล้มเหลวความเหนื่อยล้าความร้อน ในกรณีของวัสดุเซรามิกการทำงาน, การจัดเก็บความร้อนในปริมาณพื้นผิวขนาดเล็กอาจสร้างอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในท้องถิ่นใกล้กับข้างต้นหรือแม้กระทั่งจุดหลอมละลาย; นี้ในความร่วมมือกับความเครียด multiaxial ทำให้เสียรูปพลาสติกสังเกตเข้าใจ ดังนั้นการนำความร้อนเป็นปัจจัยที่สำคัญมากสำหรับการบังคับใช้ของการสวมใส่ทน จากรูปที่ 1.10 จะเห็นได้ชัดว่าเพชรเป็นวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนที่สูงที่สุดเนื่องจากพันธะโควาเลนต์ที่สมบูรณ์แบบ มันตามมาด้วยอลูมิเนียมไนไตรด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง (A1N) ซึ่งถูกพัฒนาขึ้นสำหรับพื้นผิวอิเล็กทรอนิกส์และอ่างล้างมือความร้อน แต่ไม่เหมาะสมเป็นวัสดุที่แข็ง ต่อไปในการจัดอันดับเป็นที่มีความบริสุทธิ์สูงซิลิกอนคาร์ไบด์ตามด้วยการเปลี่ยนคาร์ไบด์โลหะและ borides ซึ่งมีคุณสมบัติการขนส่งเช่นโลหะ ที่สามารถเห็นได้จากแผนภาพนี้การนำความร้อนไม่ได้เป็นฟังก์ชั่นที่บริสุทธิ์ของโครงสร้างผลึกของสารโดยเฉพาะอย่างยิ่ง แต่ยังได้รับอิทธิพลจากสิ่งสกปรกและในกรณีของวัสดุ polycrystalline โดยข้าวเขตแดนทำหน้าที่เป็นอุปสรรคสำหรับการขนส่ง phonon ในลักษณะเดียวกับรูขุมขนอาจกระจายโฟนันส์และดังนั้นจึงก่อให้เกิดการลดลงที่แข็งแกร่งในการนำความร้อน เมื่อเทียบกับการถูกผูกมัด metallically และ covalently borides, คาร์ไบด์และไนไตร, การนำความร้อนของออกไซด์น้อย Zirconia ทำหน้าที่แม้จะเป็นฉนวนกันความร้อนมากขึ้นหรือน้อยกว่าที่สมบูรณ์แบบที่ จำกัด การประยุกต์ใช้เป็นวัสดุที่ทนการสึกหรอแม้ว่าแตกหักที่เป็นเลิศ. รูปที่ 1.10. การนำความร้อนของสารประกอบเซรามิกส์ หมายเหตุการนำเล็ก ๆ น้อย ๆ ของออกไซด์เมื่อเทียบกับ borides, คาร์ไบด์และ nitrides

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ความเหนียวแตก
ที่แท้จริง การแตกหักของเฟสเดียว ในแง่ของการแยกอนุภาคจึงยังขึ้นอยู่กับแลตทิซผลึกและ interatomic บังคับกำหนดพันธะของเครื่องบินที่แยกออกมาเฉพาะเครื่องบินที่ถูกครอบครองโดยเฉพาะตาข่ายหนาแน่นเป็นยอด electrostatically เทียบเท่าแอนไอออนและไอออน ( โดยทั่วไปหินเกลือ ) หรือ weakly ผูกมัดเครื่องบินแยกหน่วย substructural อิ่มตัวพันธบัตร ( โดยทั่วไปใช้กับภายใน สำหรับดินเหนียวและไมกา ) อาจเป็นเส้นทางพิเศษสำหรับการแยกออก อะลูมินา เช่น การแสดงพิเศษมากกว่าปกติตามเครื่องบิน ,ในขณะที่เครื่องบินอื่น ๆ มีผิวแตก conchoidal ไม่เรียบเหมือนกระจก นี้สามารถสังเกตได้ในบางครั้งเมื่อบดของอลูมินาเซรามิกส์ถ้าอนุภาคเดี่ยวมีบางส่วนออกมา โบรอนคาร์ไบด์ซิลิกอนคาร์ไบด์ , เซอร์โคเนีย และอนุภาคซิลิคอนไนไตรด์มักจะแสดงพื้นผิวการแตกหัก conchoidal ที่ไหน เช่นอุณหภูมิสูง แสดงการออกเสียงตามระนาบพื้นฐาน ในเครื่องมือบดเม็ดเพชรเม็ดเดี่ยวโดยการล้มเหลวในบางครั้งที่สมบูรณ์แบบพร้อมเสี้ยม ( 111 ) เครื่องบินและ CBN กระดูกหัก preferentially ตามรอมโบฮีดรอล ( 101 ) เครื่องบิน ในกรณีของผลึกเซรามิก , อย่างไรก็ตาม , การแตกหักเป็นอย่างยิ่งที่ได้รับผลกระทบจากโครงสร้างจุลภาค เช่นขนาด เม็ด เม็ด รูปร่าง ระยะขอบเกรน และความเค้นตกค้างมีอิทธิพลต่อร้าว ขยายพันธุ์โดยการเพาะเมล็ด นอกจากนี้ มาตรการของการแตกหักเป็นแสนขึ้นอยู่กับขั้นตอนการทดสอบ ตารางที่ 1.3 , ข้อมูลบางส่วนของความเครียดความเข้มมีปัจจัยเคซีอยู่วัสดุเฟสเดียว ค่าสูงเป็นพิเศษมีรายงาน CBN , เพชร , ทังสเตนคาร์ไบด์และไทเทเนียมคาร์ไบด์ ในกรณีของวัสดุ superhard ข้อมูลนี้จะถูกคำนวณโดยวิธีทางอ้อมหรือวัดตั้งแต่ที่เหมาะสมทดสอบตัวอย่างของเพชรหรือ Cubic โบรอนไนไตรด์จะไม่สามารถใช้ได้ ในการเปรียบเทียบกับโลหะหนัก ( Co ผูกมัดห้องสุขา ) , การแตกหักของวัสดุที่บริสุทธิ์ยากเช่น SiC , Si3N4 และ a12o3 ค่อนข้างยากจน ตามที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้การเพิ่มขึ้นของการแตกหักได้ โดยปรับแต่งโครงสร้างจุลภาคในองค์ประกอบการออกแบบเซรามิกส์ที่สองเท่าของค่าไม่ได้ผิดปกติ นี้คือ ตัวอย่าง ที่เห็นได้ชัดในกรณีของอลูมินาเซรามิกเซอร์โคเนียที่ถูกเสริมด้วย หรือในกรณีของ sic-tib2 คอมโพสิต ( ตารางที่ 1.3 ) .
ตารางที่ 1.3 .

คุณสมบัติเชิงกลของเซรามิกวัสดุการแตกหัก KIC ( mpam ½ ) ดัดσ B ( MPA ) hv1 ความแข็ง ( GPA ) โมดูลัสของ E ( GPA )
Cubic โบรอนไนไตรด์ CBN 15 – 174.5 – 6 700 – 1000 70 – 90 700 - 720
เพชร 9 – 10 1000 – 2000 80 – 100 910 – 1050
โบรอนคาร์ไบด์ b4c 2.5 – 3.6 250 – 450 ( 600 ) 25 – 45 420 - 450
b4c SIC 2.5 – 4.5 300 - 600 ( 1200 ) 25 – 35 420 - 450
b4c tib2 3.5 – 5.5 450 - 800 ( 1100 ) 25 – 35 430 - 450
ซิลิคอนคาร์ไบด์ SiC ร้อนกด 2.5 – 4.0 300 - 450 ( 800 ) 18 – 25 410 – 450 TIC 5.5 – 6.5
SIC 450 - 650 ( 800 ) 18 – 20
SIC tib2 5.5 – 8.0 450 – 800 ( 900 ) 18 – 25 420 – 480
ทังสเตนคาร์ไบด์สุขา ( โดยไม่ต้องประสาน ) 5.5 - 7.5 400 – 500 20 – 28 700 - 720
ไทเทเนียมคาร์ไบด์ TIC ( ประสาน ) 3.5 - 4.5 240 – 280 ( 400 ) 25 – 30 450 – 470
ไทเทเนียม diboride tib2 4.5 – 6.0 450 – 600 22 – 30 550 – 570

ผง : ซิลิคอนไนไตรด์SSN 5 – 5.5 400 และ 650 ( 1 , 100 ) 15 – 18 150 – 320
กดร้อน : hpsn 5 – 8 700 - 1000 ( 1300 ) 15 – 20 250 – 340
แรงดันแก๊สเผา : gpsn 6 – 9 600 - 900 ( 1200 ) 15 – 20 280 – 340
ปฏิกิริยาผูกมัด : คอนกรีตสมรรถนะ 2 – 4 250 – 300 10 – 12 80 – 220

siaion Si3N4 Al2O3 y2o3 8.5 600 – 3 – 12 – 16 900 200 – 320
Si3N4 MgO 3 – 6 400 – 600 12 – 16 200 – 300
มินา a12o3 2.5 – 4.5 250 - 400 ( 600 ) 18 – 20 300 - 330
zta : อะลูมิเนียม ZrO2 40 – 9 ( 15 ) 400 - 800 ( 1200 ) 15 – 18 200 – 250 เซอร์โคเนียม ZrO2

ครับ ZrO2 2.8 – 3 240 260 10 – 15 – 100 – 200
mgpsz 6 – 9 500 – 700 9 – 11 200 - 210
y-tzp 4.5 – 9.0 ( 20 ) 400 - 1200 ( 2000 ) 8 – 12 200 – 210 ตารางตัวเลือก


แตกแรงขึ้นกับอุณหภูมิ ความแข็งแรง คือ การบันทึกสำหรับ บางวัสดุแข็งในรูปที่ 1.9 ค่ารายงานที่นี่จะถูกต้องเฉพาะบางอย่างและ .โดยทั่วไปแรงอุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูงแรงขึ้นแรงมากในการกระจายขนาดของ inhomogeneities โครงสร้างจุลภาคและระยะ intergranual . กรณีเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์เช่น