Rißlängenauswertung an keramischen Verbundwerkstoffen
J. Hemptenmacher, M. Majdic, R. Wagner
Deutsche Forschungsanstalt fur Luft- und Raumfahrt (DLR), Institut fir Werkstoff-
Forschung, KdIn-Porz
Kurzfassung
In monolithischem, partikel- und whiskerverstirktem Mullit wurden die mittels
Härteeindruck eingebrachten Rißlängen vergleichend untersucht. Die Ergebnisse
werden mit mechanischen und strukturellen Eigenschaften korreliert. Der Rißbil-
dungsmechanismus dieser Untersuchungsmethode wird beschrieben und die
Methode kritisch bewertet.
Abstract
Investigation of crack lengths in ceramic composites
The crack lengths introduced by the hardness indentation method were investiga-
ted and compared for the monolithic, particle- and whisker- reinforced mullite. The
results are correlated with the mechanical and structural properties. The crack
forming mecanisms of this method are described and the method is critically dis-
cussed.
1. Einleitung
Bei der Werkstoffoptimierung hat die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften
in Verbindung mit der Gefügecharakterisierung eine entscheidende Bedeutung.
Das ausgeprägt spröde Verhalten keramischer Konstruktionswerkstoffe steht auch
heute noch oft einer breiteren technischen Anwendung entgegen [1]. Ein vielver-
sprechender Weg, diese Sprödigkeit der monolitischen Keramik zu vermindern, ist
die Zugabe einer zweiten Komponente z.B. in Form von Fasern. Whiskern oder
Partikeln [2].
Für derartige Verbundwerkstoffe fehlt eine der Bruchmechanik der Metalle analo-
ge Schadensmechanik. Aber auch die Übertragung der bruchmechanischen Kon-
zepte auf die monolithische Keramik stößt auf erhebliche Schwierigkeiten. Außer-
dem stehen häufig nur kleine Probenvolumina für die Erprobung zur Verfügung.
Diese Umstände haben wesentlich mit zu der Entwicklung empirischer Untersu-
chungsmethoden beigetragen, bei denen mit Hilfe eines Härteeindruckes Mikro-
risse in den spröden Werkstoff eingebracht und ausgewertet werden.
2. Zusammenhang zwischen Bruchzähigkeit und Rißlänge
Bereits in den fünfziger Jahren ging Palmgqvist [3], [4] dem Phänomen nach, daß
von Härteeindrücken in spröden Werkstoffen Risse ausgehen. Er stellte eine erste
Prakt. Met. Sonderbd. 21 (1990)
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