Fracture toughness measurements of LPS-SiC: a comparison of the indentation technique and the SEVNB method

Abstract

Many methods are currently used to measure the fracture toughness of ceramic materials. Methods based on crack-length measurements of cracks introduced into the sample surface by the Vicker's indentor have the advantage that they are easy to use, but are very unreliable due to subcritical crack growth and the difficulty in determining the exact length of the cracks. Furthermore, depending on the crack shape there are many equations to calculate K Ic . Other methods like the Chevron Notch or Single Edge Pre-cracked Beam (SEPB) are often difficult to execute or expensive. The simple and inexpensive Single-Edge-V-Notched Beam (SEVNB) on the other hand gives reliable values of fracture toughness of ceramic materials. In this method a saw cut is tapered to a sharp V-notch using a razor blade sprinkled with diamond paste. Thus, it is possible to introduce a sharp crack with a notch width of less than 20 micrometers, necessary to conduct valid tests. In this investigation, fracture toughness measurements on LPS-SiC materials carried out by the indentation technique and the SEVNB method have been compared.

Melting Temperature and Wetting Angle of AlN/Dy2O3 and AlN/Yb2O3 Mixtures on SiC Substrates

“…Due to the limitations related to the solid phase sintering process of SiC-based products, the search for compounds that can induce liquid generation at high temperatures and, consequently, favor the sintering/densification transformations, is highly recommended in order to develop ceramics with better performance 2 . Furthermore, not only the type but also the amount of additives (used to result in the liquid phase formation) will have a major effect on the mechanical properties of the SiC obtained via liquid phase sintering (LPS).…”

Avaliação da sinterização de SiC via fase líquida com aditivos de Al2O3-Dy2O3 e Al2O3-Yb2O3 e implantação do método SEVNB para medida da tenacidade à fratura

“…Figura 4.19 -Detalhes da amostra para a determinação da tenacidade à fratura pelos métodos SENB e SEVNB: (a) barra e suas respectivas dimensões [50], (b) geometria, dimensões e ângulos ideais para os entalhes quadrado e em V [50] e (c) fotografia de uma amostra real entalhada com disco (entalhe quase quadrado) e com lâmina de barbear usada como carreador da pasta de diamante para produção do entalhe final na forma de "V" [50].…”

“…O objetivo foi a medição de K IC das cerâmicas de mesma espécie, porém, com microestruturas diferentes, além do principal objetivo desse trabalho que foi a instalação da técnica SEVNB no DEMAR/EEL/USP, que inclusive é pioneira no Brasil segundo pesquisa na literatura atual. Existem poucos trabalhos aqui no Brasil enfocando a técnica SEVNB, sendo que alguns foram feitos sem a utilização do equipamento adequado para fazer o entalhe fino, e em outros casos, essa parte foi realizada no exterior [50]. …”

Sinterização e caracterização mecânica e microestrutural de cerâmicas de SiC aditivadas com misturas de AIN/Dy2O3 e AIN/Yb2O3

“…Os principais métodos existentes atualmente para a determinação de K Ic são listados a seguir: IF (Indentation Fracture -fratura por indentação) (72)(73)(74)(75)(76)(77)(78)(79)(80)(81)(82)(83)(84)(85)(86) , IS (Indentation Strength -resistência à indentação) (74,78,79,83,87) , CNB (Chevron Notch Beam -barra entalhada Chevron) (78,79,84,(87)(88)(89)(90)(91) , SCF (Surface Crack in Flexure -superfície da trinca em flexão) (78,79,83,84,88,89,91) , SEPB (Single Edge…”

“…Apesar de que em países europeus o método SEVNB já seja mais utilizado, no Brasil são poucos os artigos publicados sobre a tenacidade à fratura determinada por este método (56,72,91,111,112) .…”