Mixed Mode Crack Propagation of Zirconia/Nickel Functionally Graded Materials

مواد عامل دار دانه بندي شده نيكل- زيركونيوم توسط روش فلزكاري گردي بدست آمده است. ميكروساختار، استرس باقيمانده، سفتي ترك و سختي ويكرز مورد بررسي قرار گرفت. پاسخ ترك حالت مركب مواد عامل دار دانه بندي شدهYSZ/Ni با استفاده از آزمايش خمش سه نقطه اي و روش جز محدود (Cosmos/M 2.7) بررسي شد. نتايج نشان داد كه شدت پارامترهاي استرس(KI, KII) براي FGM كمتر از آن چپزي است كه براي تركيبات غير دانه بندي نشده (NGCs) تحت شرايط بارگذاري حالت مركب وجود دارد. تعدادي اختلال محلي در مسيرهاي انتشار شكست نمونه هاي FGM و NGC وجود دارد. اغلب اختلال هاي محلي در لايه هايي با ميزان نيكل بالا مانند%30، %40 و %50 نشان داده مي شوند. اين باور وجود دارد كه اختلال هاي محلي توسط غير همگون بودن ميكروساختارها بوجود مي آيند. استرس باقيمانده ( استرس كششي بيشينه) براي NGC (YSZ/50%Ni) برابر با MPa 122 بود كه با مقاله هاي چاپ شده مطابقت داشت.

Zirconia-nickel functionally graded materials were obtained by powder metallurgy technique. The microstructure, residual stress, fracture toughness and Vickers hardness were investigated. Mixed-mode fracture response of YSZ /Ni functionally graded materials was examined utilizing the three point bending test and ?nite element method (Cosmos/M 2.7). The results show that the stress intensity factors (KI, KII) for the FGM are less than those for non-graded composite (NGCs) under mixed mode loading conditions. There are some local perturbations in the crack propagation paths of the FGM and NGC specimens. Most of local perturbations exhibit in the layers with high Ni content such as the layers with 30%, 40% and 50% Ni, respectively. The local perturbations are believed to be caused by the local heterogeneity of the microstructure. The residual stress (maximum tensile stress) of the NGC (YSZ/50%Ni) was 122 MPa and was in agreement with the published paper.