Superplasticitatea
Reprezinta proprietatea materialului de a se deforma sub eforturi de tractiune fara a exista pericolul de a se rupe. Acest fenomen a fost descoperit in 1934 pentru metale, care au proprietatea de a se deforma foarte mult, isi pot mari dimensiunea de 140 ori. Pentru ceramica, acest fenomen a fost descoperit in 1985 de catre Wakai. Pentru acest lucru trebuie 434d35e sa fie indeplinite 2 conditii:
-legatura chimica intre particule sa fie puternic ionica sau covalenta
-pentru materialele ceramice superplasticitatea se manifesta numai la temperatura ridicata si caracterizarea acesteia se poate face prin curba tensiune-deformatie inregistrata la tractiune.
s e
În ceea ce priveste viteza de aplicare a tensiunii se constata ca aceasta trebuie sa fie mica, astfel ca, daca se reprezinta grafic curba tensiune-deformatie la diferite viteze de aplicare a sarcinii se obtine:
-la 0,5 se largeste zona de deformatie plastica
- la 0,05 creste sensibil zona de deform plastica. Deci in concluzie, pentru a se realiza superplasticitatea trebuie sa se aplice forta cu o viteza redusa. La ora actuala superplasticitatea materialelor ceramice si a compozitelor poate duce la marirea dimensiunii epruvetei de cca. 10 ori.
3YTZP (zirconia stabilizata cu 3%Y2O3) deformata la 1450șC
Factorii care pot influenta superplasticitatea:
-textura materialelor compozite care trebuie sa fie foarte fina, si de asemenea, nu trebuie sa se modifice in procesul de deformare superplastica. Acest fapt contravine conditiei referitoare la temperatura, deoarece odata cu cresterea temperaturii, apare si o crestere a dimensiunii cristalelor. De aceea, se aleg astfel componentele materialului compozit, astfel incat, sa fie constituit din 2 faze dintre care una poate duce la limitarea cresterii granulelor pentru cealalta faza. Matricea sa aiba coeficient de dilatare mai mare decat al materialului din care se realizeaza armatura. Aceste lucru se poate controla si prin alegerea corespunzatoare a oxidului stabilizator, adica dau o tendinta buna la deformare plastica acei oxizi stabilizatori care au raza ionica mai mica decat ionul Zr4+ si care duc la scaderea parametrului de retea (ex. Mg2+, Ca2+, Y3+).
Teoriile care incearca sa explice superplasticitatea:
-o teorie considera ca superplasticitatea apare ca urmare a deplasarii granulelor unele in raport cu altele prin alunecare la limita dintre ele. Aceasta teorie se bazeaza pe faptul ca, studiile de microscopie electronica au aratat ca toate impuritatile din materiile prime se situeaza la limita dintre granule unde formeaza o pelicula de faza lichida.
-Alti autori arata ca aceste granule se rotesc in procesul de deformare, iar dimensiunile si forma raman constante. Forma nu se modifica doar pozitia lor relativa.
-alta teorie considera ca, la limita dintre granule se pot forma prin difuziune goluri care permit deplasarea granulelor. În punctele triple se depune faza vitroasa, care permite deplasarea granulelor unele fata de altele, fara aparitia fisurilor sau a ruperii.
Fenomenul de superplasticitate a trezit un interes deosebit datorita faptului ca se pot adopta noi metode de fasonare care sa duca la obtinerea de produse cu suprafata neteda putandu-se elimina partial prelucrarea mecanica, care introduce defecte superficiale pentru produse.
De asemenea cu ajutorul acestei proprietati se pot realiza sudurile metal-ceramica si respectiv ceramica-ceramica.
Tenacitatea
Este o marime care arata cantitatea de energie acumulata într-un material prin deformare plastica înainte de a se rupe.
KIC se numeste factor de intensitate critica (depinde de dimensiunea fisurii). O retea fina de microfisuri într-un produs duce la cresterea KIC apoi acest factor ramâne constant, apoi atinge un maxim. Fisurile se unesc între ele, apare propagarea fisurii care duce la rupere. Microfisurile apar înainte de maximul solicitarii si ruperea se face chiar în momentul atingerii KIC.
Comportarea acestor materiale compozite (cu comportare la rupere modificata) se mai poate aprecia si prin curba de variatie a vitezei de propagare a fisurii in functie de tenacitate (vezi figura de mai jos).
Se observa ca aceasta curba este trimodala. In prima zona se constata ca valoarea tenacitatii creste datorita aparitiei fenomenului de armare. Apoi urmeaza o perioada II in care viteza de propagare a fisurii este constanta, dupa care se atinge o valoare critica care provoaca ruperea. Comportarea mecanica a materialului este controlata prin cresterea fisurii in zona I, deoarece in zona II desi este constanta, viteza de propagare este prea mare.
Variatia vitezei de propagare a fisurii in functie de tenacitatea materialului
|
