Determination of the subcritical crack growth parameters in ZrO2-Al2O3 composite under different environmental conditions *

STRESZCZENIE: Obecność wody, również w postaci pary wodnej, może znacząco wpływać na obniżenie wytrzymałości materiałów ceramicznych. Ma to miejsce z powodu występowania zjawiska pękania podkrytycznego. Szczególnie podatne na korozję naprężeniową są materiały tlenkowe. Badania przeprowadzono metodą stałego przyrostu naprężeń, w powietrzu oraz środowisku wodnym, dla kompozytu ZrO₂ – 10 obj. % Al₂O₃.

SŁOWA KLUCZOWE: pękanie podkrytyczne, test stałego przyrostu naprężeń, tetragonalny tlenek cyrkonu, korund

ABSTRACT: The presence of the water, also in the form of water vapour, can significantly decrease the ceramic material strength. It occurs due to subcritical crack growth phenomenon. Especially susceptible to the stress corrosion are oxide materials. Test were carried out by the Constant Stress Rate method, in the air and the water environment, for the ZrO₂ – 10 vol. % Al₂O₃ composite.

KEYWORDS: subcritical crack growth, Constant Stress Rate test, tetragonal zirconia, corundum

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• De Aza A.H, Chevalier J., Fantozzi G., Schehl M., Torrecillas R. „Crack growth resistance of alumina, zirconia and zirconia toughened alumina ceramics for joint prostheses”. Biomaterials. Vol. 23, No. 3 (2002): pp. 937÷945.
• Salem J.A., Jenkins M.G. „The effect of stress rate on slow crack growth parameter estimates”. pp. 213÷227. in: Fracture Resistance Testing of Monolithic and Composite Brittle Materials, ASTM STP 1409, American Society for Testing and Materials, 2002.
• Wojteczko A., Lach R., Wojteczko K., Rutkowski P., Zientara D., Pędzich Z. „Subcritical crack growth in oxide and non-oxide ceramics using the Constant Stress Rate Test". Processing and Application of Ceramics. Vol. 9, No. 4 (2015): pp. 187÷–191.
• ASTM C1421-10, Standard Test Methods for Determination of Fracture Toughness of Advanced Ceramics at Ambient Temperature. 2010.
• ASTM F394-78 Standard: Test Method for Biaxial Flexure Strength (Modulus of Rupture) of Ceramic Substrates. 1996.
• Griggs J.A., Alaqeel S.M, Zhang Y., Miller A.W., Cai Z. „Effects of stress rate and calculation method on subcritical crack growth parameters deduced from constant stress-rate flexural testing”. Dental Materials. Vol. 27, No. 4 (2011): pp. 364÷370.
• ASTM C1161-02c, Standard Test Method for Flexural Strength of Advances Ceramics at Ambient Temperature. 2002.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.5-6.54