Toughening effects quantification in glass matrix composite reinforced by alumina platelets

0324254 - ÚFM 2009 RIV GB eng J - Journal Article
Kotoul, M. - Pokluda, J. - Šandera, P. - Dlouhý, Ivo - Chlup, Zdeněk - Boccaccini, A. R.
Toughening effects quantification in glass matrix composite reinforced by alumina platelets.
[Kvantifikace zhouževnaťujících účinků v kompozitu tvořeném skelnou matricí vyztuženou korundovými destičkami.]
Acta Materialia. Roč. 56, č. 12 (2008), s. 2908-2918. ISSN 1359-6454. E-ISSN 1873-2453
R&D Projects: GA ČR(CZ) GA106/06/0724
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20410507
Keywords : glass matrix composites * crack deflection * fracture surface toughness * residual stresses
Subject RIV: JH - Ceramics, Fire-Resistant Materials and Glass
Impact factor: 3.729, year: 2008

A borosilicate glass matrix composite containing alumina platelets was considered to investigate toughening mechanisms and crack tip behavior in dispersion reinforced brittle matrix composites. Fracture toughness was determined by applying the chevron notched specimen technique, and fractographic analysis was employed to reveal the active toughening mechanisms with increasing content of reinforcement. A roughness-induced shielding effect has been quantified to prove the relation between fracture toughness and fracture surface roughness. Theoretical calculations of the fracture toughness enhancement based on a modified crack deflection model developed by Faber and Evans, combined with the influence of the increase in Young’s modulus, were found to be in good agreement with experimental data. An effect of residual stresses upon toughening of the investigated composite is discussed.

Borosilikátová skelná matrice obsahující korundové destičky byla využita pro studium zhouževnaťujících mechanismů a chování trhliny u kompozitů s křehkou matricí a disperzí křehkých částic. Lomová houževnatost byla určována za použití techniky chevronových vrubů, za použití fraktografické analýzy byl odhalen aktivní zhouževnaťující mechanismus. Stínící účinky indukované drsností byly kvantifikovány a použity pro vysvětlení relace mezi lomovou houževnatostí a drsností povrchů. Teoretické výpočty navýšení houževnatosti byly založeny na modifikovaném modelu ohybu trhliny navržené Taberen a Evansem, byly kombinovány s vlivem Youngova modulu. Výsledky byly konfrontovány s experimentálním daty. Byl rovněž diskutován vliv zbytkového napětí na úroveň zhouževnatění.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0172001