Grietas pequeñas y resistencia a la rotura de materiales cerámicos tenaces

Abstract

La tenacidad de fractura, KIc, de 3Y-ZrO2 con dos diferentes tamaños de grano (177 and 330 nm) y la de 12Ce-ZrO2 se han determinado por medio de un ensayo de flexión en cuatro puntos en probetas prismáticas con grietas superficiales cortas. Las grietas se han inducido aplicando una carga a la zona micro-agrietada no transformada que aparece delante de una entalla producida mediante ablación por láser de pulso ultracorto. De esta manera se inducen grietas de alrededor de 50 m de profundidad y se encuentra que la tensión de rotura de todos los materiales ensayados con estas grietas es comparable, a pesar de tener curvas R significativamente diferentes. Los resultados de KIc se discuten en base a un modelo simple de curva R. Se concluye que para el desarrollo de materiales compuestos con 12Ce-ZrO2 como matriz, el valor relevante de KIc que controla la tensión de rotura de la matriz con grietas pequeñas está mucho más cercana a la tenacidad intrínseca que a la tenacidad determinada por indentación KIc o al valor determinado con grietas grandes.