Prakt. Met. Sonderband 46 (2014) 357
Ermüdungs- können die entstandenen losen Partikel ein Aufkeilen des Risses während der Druckphase
n deutliche bewirken, was dann auch in dieser Belastungsphase zu Risswachstum führt. Diese
Beobachtungen decken sich mit Modellen, die für das Ermüdungsrisswachstum in
2(d)) zeigen anderen Keramiken entwickelt wurden [12, 13] und erklären die verkürzte Lebensdauer
der Bruch unter Zug-Druck-Belastung.
tallin durch Die vorliegenden Untersuchungen bei Raumtemperatur sind insofern relevant für
ı Stege der Warmumformwerkzeuge, als gezeigt wurde, dass trotz der hohen Temperaturen des
ausgezogen Walzgutes (etwa 1000°C) in der Keramik nur moderate Temperaturen (200°C — 300°C)
auftreten [4], bei denen die Eigenschaften der Keramik sich nicht wesentlich von den
Raumtemperatureigenschaften unterscheiden. Einen wesentlichen Einfluss auf das
Risswachstum von Oberflachenrissen hat das verwendete Kühlmittel, wie
Ermüdungsversuche in wässrigen Medien zeigten [14]. Für Risse unter der Oberfläche
des Werkstücks sind jedoch die hier präsentierten Ergebnisse ausschlaggebend.
4. ZUSAMMENFASSUNG
An einem kommerziellen Siliziumnitrid wurden in 4-Punkt-Biegung zyklische Ermüdungs-
versuche im Zugschwellbereich und unter Zug-Druck-Belastung durchgeführt. Ergänzende
Untersuchungen der Bruchflächen sollen Details zu den Risswachstumsmechanismen
liefern.
Während für zyklische Zugbelastung eine hohe Dauerfestigkeit von etwa 75% der
Kurzzeitfestigkeit gemessen wurde, zeigte das Material unter Zug-Druck-Belastung ein
deutlich verstärktes Risswachstum und daher bei gleicher Maximalspannung eine kürzere
Lebensdauer. Untersuchungen der Bruchflächen zeigten auf diesen Proben Hinweise auf
Mechanismen, die auch in der Druckphase zu „echtem“ Ermüdungsrisswachstum führen,
während die Bruchflächen der Proben mit Zugschwellbelastung keine Hinweis auf
Mechanismen geben, die über die Hydrolyse der Si-O-Bindungen hinausgehen. Das wird
auch durch die unterschiedlichen Paris-Exponenten für die zwei Belastungsbedingungen
bestätigt.
Danksagung
Die Forschungsarbeiten, die zu diesen Ergebnissen geführt haben, wurden gemäß der
um Finanzhilfevereinbarung Nr. 263476 (RoLiCer) im Zuge des Siebten Rahmenprogramms
mtr der Europäischen Union RP7/2007-2013 gefördert.
(b)
> mit BIBLIOGRAPHIE
aus der
[1] Kailer, A.;Kozlowski, J.;Berroth, K.;Wötting, G.;Zleppnig, W.;Danzer, R.;Lengauer,
M.: Industrie Diamanten Rundschau 37 (2003), 169-172
(Fig. 2(b)) [2] Danzer, R.;Lengauer, M.;Zleppnig, W.;Harrer, W.: International Journal of Materials
reiche in Research 98 (2007), 1104-1114
9 ’ [3] Kailer, A.: Walzen mit Keramik, Fraunhofer Verlag, Stuttgart, 2009
ih 5) und [4] Lengauer, M.;Danzer, R.: Journal of the European Ceramic Society 28 (2008),
Bruchflache 2289-2298 :
ot mehr Zur [5] Lengauer, M.;Danzer, R.;Rubeda, D.;Harrer, W.;Zleppnig, W.: Key Engineering
, Materials 290 (2005), 94-101
1g. Weiters
