Nonlinear Stress-Strain Behavior of Plasma Sprayed Ceramic Coatings

0030922 - ÚFP 2006 RIV CZ eng J - Journal Article
Nohava, Jiří - Kroupa, František
Nonlinear Stress-Strain Behavior of Plasma Sprayed Ceramic Coatings.
[Nelineární závislost napětí-deformace plazmově nanášených keramických povlaků.]
Acta Technica CSAV. Roč. 50, č. 3 (2005), s. 251-262. ISSN 0001-7043
R&D Projects: GA AV ČR KSK1010104
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20430508
Keywords : plasma spraying * ceramic coatings * Young’s modulus * nonlinear behavior * microcracks
Subject RIV: JH - Ceramics, Fire-Resistant Materials and Glass

Stress-strain curves of selected plasma-sprayed ceramic coatings were measured by the four-point bending method, with the coating deposited on the compressive or tensile side of the substrate. Uniaxial stress s and deformation e in the central plane of the coating were determined. For deformations |e| < 0.1% Young's moduli can be considered constant and were found to be from 18 to 52 GPa. For deformations 0.1% < |e| < 0.4% the measured curves show that Young's modulus increases with the compressive deformation and decreases with the tensile deformation. The contribution of intrasplat microcracks to the nonlinearity is discussed. In tensile loading, microcracks are opening and Young's modulus is decreasing whereas in compression closing of microcracks leads to increase in Young's modulus. Two-parametric equation containing linear and quadratic term was successfully used to describe the nonlinear stress-strain curves of plasma sprayed ceramic coatings.

Křivky napětí-deformace vybraných plazmově nanášených keramických povlaků byly měřeny metodou čtyřbodového ohybu, přičemž povlak byl nanesen na tlakovou nebo tahovou stranu podkladu. Byly určeny jednoosé namáhání s a deformace e ve střední rovině povlaku. Pro deformace |e| < 0.1% lze považovat Youngovy moduly za konstantní s velikostmi od 18 do 52 GPa. Pro deformace 0.1% < |e| < 0.4% z naměřených křivek plyne, že Youngův modul roste s tlakovou deformací a klesá s deformací tahovou. Je diskutován přínos mikroskopických trhlin uvnitř splatů k této nelinearitě. Při tahovém zatížení se mikroskopické trhliny otevírají a Youngův modul klesá, zatímco při tlaku vede uzavírání trhlin k růstu Youngova modulu. K popisu nelineárních křivek napětí-deformace plazmově nanášených keramických povlaků byly úspěšně užity dvouparametrické rovnice obsahující lineární a kvadratický člen.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0131726