5.3.4.4 Risswachstum
Ein keramisches Bauteil muss nicht nur bezüglich
der maximalen Belastung, sondern auch für eine bestimmte
Betriebszeit ausgelegt werden. Hierzu sind auch Kenntnisse
über das Festigkeit/Zeit-Verhalten von Keramiken notwendig.
Das Versagen geht in der Regel von Einzelfehlern aus, die
(häufig) an oder in der Nähe der Oberfläche
liegen, da hier meist die höchsten Spannungen auftreten.
Wird das Bauteil unterhalb seiner Festigkeit belastet, und
ist eventuell noch Wasser oder feuchte Luft als Umgebungsmedium
vorhanden, so wächst, ausgehend von einem kritischen
Fehler, erst sehr langsam und dann bei weiterer Belastung
immer schneller ein Riss, bis das Bauteil letztendlich versagt.
Dieses Verhalten wird als unterkritisches
Risswachstum
(URW = Spannungsrisskorrosion) bezeichnet. Es tritt vorwiegend
bei Oxidkeramiken auf, aber auch bei nichtoxidischen Keramiken,
die eine amorphe oxidische Korngrenzenphase besitzen. Mit
den Methoden der „Linear-Elastischen
Bruchmechanik“ (LEBM) kann
das Risswachstumsverhalten der meisten Hochleistungskeramiken
gut beschrieben werden.
Bild 88: SPT-Diagramm für Zirkoniumoxid
Unter Einbezug des unterkritischen Risswachstums
kann bei keramischen Werkstoffen der Zusammenhang zwischen
Festigkeit (Strength), Überlebenswahrscheinlichkeit (Probability)
und Lebensdauer (Time) durch das so genannte SPT-Diagramm
dargestellt werden.
Prüfverfahren zur Bestimmung der Parameter des unterkritischen
Risswachstums sind in DIN EN 843-3 festgelegt.
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