Metal particles constraint in glass matrix composites and its impact on fracture toughness enhancement

0108344 - UFM-A 20043165 RIV NL eng J - Journal Article
Kotoul, M. - Dlouhý, Ivo
Metal particles constraint in glass matrix composites and its impact on fracture toughness enhancement.
[Constraint kovových částic v kompozitu se skelnou matricí a jeho dopad na zvýšení lomové houževnatosti.]
Materials Science and Engineering A Structural Materials Properties Microstructure and Processing. 387-389 (2004), s. 404-408. ISSN 0921-5093. E-ISSN 1873-4936
R&D Projects: GA ČR GA101/02/0683
Institutional research plan: CEZ:AV0Z2041904
Keywords : brittle matrix composites * crack bridging * crack trapping
Subject RIV: JH - Ceramics, Fire-Resistant Materials and Glass
Impact factor: 1.445, year: 2004

Experimental values of the fracture toughness for borosilicate glass reinforced by vanadium or molybdenum particles fall far behind to the theoretical expectations according to the crack bridging view. A theoretical traction/separation law accounting of the stress triaxiality developed in particles due to limited debonding from the matrix was used together with a weight-function-based approach to study the contribution of such tractions on the magnitude of the stress intensity at the crack tip in chevron-notched specimen. The calculated results provide a very short bridging zone of the order of particle size. Yet the corresponding restraining stress intensity twice exceeds the applied stress intensity factor. It is concluded that the crack bridging mechanism does not describe the observed toughening satisfactory. It is suggested that the change of the toughening mechanism from crack bridging to crack trapping can explain the experimental observations

Experimentální hodnoty lomové houževnatosti kompozitů tvořených skelnou matricí a vanadovými, resp. molybdenovými částicemi, jsou z hlediska teorie přemostění trhliny pod úrovní teoretických. Při výpočtu byl použit princip vytahování a oddělování částic uvažující triaxialitu vyvinutou v částicích v důsledku omezeného porušování rozhraní, současně byl aplikován přístup využívající váhových funkcí pro výpočet příspěvku tohoto vytahování na úroveň faktoru intenzity napětí na čele trhliny vzorku s chevronovým vrubem. Získané výsledky ukázaly na velmi krátkou zónu přemostění trhliny řádově velikosti částice. Odpovídající "brzdící" intenzita napětí dvojnásobně převyšuje aplikovanou intenzitu napětí. Z tohoto pohledu mechanismus přemostění trhliny nepopisuje dostatečně pozorované zhouževnatění. Bylo navrženo, že pro vysvětlení experimentálních pozorování bude lépe aplikovat místo zhouževnatění v důsledku přemostění trhliny mechanismus brždění trhliny
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0015478