5.3.3.5
Spannungsintensitätsfaktor
Keramische Werkstoffe brechen spröde.
Eine duktile Deformation wie bei Metallen ist nur bei Temperaturen
nahe der Erweichungstemperatur möglich. Zur Beurteilung
des Verhaltens spröder Werkstoffe in Bezug auf Rissverlängerung
ist im Rahmen der Bruchmechanik der Spannungsintensitätsfaktor
KI herausgearbeitet
worden.
Bild 86: Belastungsdiagramm von Technischer Keramik
Der kritische Spannungsintensitätsfaktor KIC
[MPa* m]
ist ein Maß für die Rissanfälligkeit bzw.
die Sprödigkeit eines Werkstoffes (Risszähigkeit).
Das Risswachstumsverhalten ist nicht alleine von der Belastung
abhängig, sondern von einer Kombination aus Belastung
und Rissgröße. Erst wenn der kritische Wert KIC
erreicht ist, tritt Versagen auf.
KIC ist im Wesentlichen das Produkt
der durch äußere Kräfte hervorgerufenen, senkrecht
zur Rissebene wirkenden Spannung
und der Wurzel der Ausdehnung des gefährlichsten Risses,
der Risstiefe a. Darüber hinaus hängt er von der
Geometrie des Bauteils und des Risses und somit von einer
Korrekturfunktion Y ab.
Vereinfacht lässt sich feststellen, dass Werkstoffe mit
hohem KIC-Wert (z. B. SN oder Zirkoniumoxid PZT -> KIC
= bis 10,5) der Rissfortpflanzung einen hohen Widerstand entgegensetzen.
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