Crack-Healing Ability of Structural Ceramics and Methodology to Guarantee the Reliability of Ceramic Components

Takahashi, Koji; Ando, Kotoji; Nakao, Wataru

doi:10.5772/22893

Cited by 9 publications

(8 citation statements)

References 37 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Filler loading volume fraction ϕ MAX is supposed to have a strong impact on the healing kinetics as indicated by values of m ranging from 2.5 (700°C and 900°C) and 1.6 (1100°C). Compared to the activation energies reported for the oxidation of MAX phase ceramics (Cr 2 AlC E a ≈ 300 kJ/mol, Ti 3 (Al,Si)C 2 E a ≈ 151.7 kJ/mol) and oxidation induced crack healing of a variety of ceramics and ceramic composites (Si 3 N 4 E a ≈ 130–150 kJ/mol, and SiC repair filler loaded Si 3 N 4 E a ≈ 280 kJ/mol, Al 2 O 3 E a ≈ 330 J/mol, Al 6 Si 2 O 13 E a ≈ 410 kJ/mol, respectively). The values of apparent E a derived from our experimental data are an order of magnitude smaller.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Crack Healing in Ti₂Al_0.5Sn_0.5C–Al₂O₃ Composites

et al. 2015

View full text Add to dashboard Cite

The oxidation‐induced crack healing of an Al2O3 composite loaded with various volume fractions of Ti2Al0.5Sn0.5C repair filler particles was investigated by annealing in air at a relatively low temperature of 700°C. After annealing a composite with 20 vol.% repair fillers (with a particle size of ~5.6 µm) for 48 hours, artificial indentation cracks prepared on the surface, as well as pores near the surface, were completely healed by filling with condensed oxidation products. Additionally, minor fraction of metallic Sn was detected. A complementary study by X‐ray diffraction, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, and energy dispersive X‐ray spectroscopy revealed that nano‐sized oxidation products (SnO2, TiO2, and α‐Al2O3 phase) were formed as major crack‐filling species. After healing, the strength recovery of the Al2O3 composites was significantly improved in the composites loaded with more than 10 vol.% repair fillers and achieved 107% at 700 for 48 hours.

show abstract

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Crack Healing in Ti₂Al_0.5Sn_0.5C–Al₂O₃ Composites

et al. 2015

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Literatürdeki çalışmalarda [13][14][15][16][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36], ikinci faz olarak genellikle partikül veya visker morfolojisinde olan silisyum karbür (SiC) kullanıldığı görülmektedir. Matris olarak ise çoğunlukla alümina (Al2O3) veya oksitli seramikler kullanılmaktadır.…”

Section: Seramiklerde Kendini Iyileştirme Mekanizmasıunclassified

“…Matris içerisine dağıtılmış (disperse edilmiş) olan SiC partikülleri, malzemenin kırılma tokluğunu iyileştirme etkisinin yanında kendini onarabilme (self-healing) özelliği de kazandırmaktadır. Yapıdaki disperse edilmiş silisyum karbürün yüksek sıcaklıkta (1000 -1300 °C) oksidasyonu sonucunda seramik bünyesindeki çatlakların tamamen kapandığı ve malzemenin tekrar dayanım kazandığı belirtilmektedir [13,14,[25][26][27][28]37]. Bu mekanizma Şekil 2'de şematik olarak özetlemiştir.…”

Section: Seramiklerde Kendini Iyileştirme Mekanizmasıunclassified

Kendi Kendini İyileştirebilen Mühendislik Seramikleri

Gök

2020

Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi

View full text Add to dashboard Cite

ÖzYüksek sertlik ve aşınma direncine sahip olan mühendislik seramiklerini eşsiz kılan en önemli özelliği yüksek sıcaklık şartlarına olan dayanımlarıdır. Dolayısıyla bu malzemeler havacılık, uzay, otomotiv, elektronik ve enerji sektörleri gibi birçok alana hitap ederek oldukça geniş uygulama alanlarına sahiptirler. Mühendislik seramiklerinin işlevselliklerini daha da arttırabilmek için birçok yaklaşım geliştirilmiştir. Bunlardan en önemlisi seramiklerin kırılma tokluğunun iyileştirilmesidir. Ayrıca son yıllarda seramiğe yüksek sıcaklıkta kendi kendini iyileştirme özelliği kazandırılarak akıllı seramikler geliştirilmesine yönelik çalışmalar dikkat çekmektedir. Burada "kendini iyileştirme" ifadesinden kasıt; malzeme yüzeyinde kullanım esnasında veya öncesinde oluşan mikro çatlakların yine kullanım esnasında yüksek sıcaklıkta kendiliğinden onarılarak malzemenin yeniden mukavemet kazanması olayıdır. Mühendislik seramiklerinin yüksek sıcaklıkta kullanım esnasında kendiliğinden hasar alması çok karşılaşılan bir problem iken geleneksel yöntemlerle bu hasarın anında ve sistemin çalışması sürecinde saptanması neredeyse imkânsızdır. Dolayısı ile seramik malzemeye yüksek sıcaklıkta çalışma esnasında kendini iyileştirme özelliği kazandırmak bu malzemenin hizmet ömrünü ve kullanıldığı sistemin güvenliğini arttıracaktır. Bu çalışmada ilgili literatür ışığında seramiklerin kırılma tokluğunu arttırmaya yönelik mekanizmalar, kendini iyileştirebilen seramiklerin önemi, kendini iyileştirme mekanizması, bunların üretim yöntemi ve parametreleri, bileşimleri, mekanizmanın aktif hale gelmesi için gerekli olan sıcaklık değerleri, mikroyapı ve mekanik özelliklerindeki değişimler derlenerek sunulmuştur.

show abstract

“…Other work has shown that the use of steel and stainless‐steel fibers in refractory ceramics increased the fracture toughness and resistance to thermal shock . Fibers have also been used as a reinforcing phase and as a material that can promote crack‐healing of damaged ceramics …”

Section: Common Failure Modes Of Precast Monolithicsmentioning

confidence: 99%

Engineering resilience with precast monolithic refractory articles

Goski¹,

Lambert²

2019

Int J Ceramic Engine & Sci

View full text Add to dashboard Cite

Precast refractory ceramic shapes have had well-known benefits over other refractory lining methods: consistent and controlled manufacturing processes with faster turnaround than traditional cast-in-place monolithic refractories, reduced labor cost over classic brick installations, and, if well designed, simple repair assemblies. By analyzing the common failure modes of precast monolithic shapes, a distinct method to enhance these advantages was theorized. Through modeling and in-field testing, the use of multicomponent and heterogeneous composite refractory systems incorporating high-temperature reinforcement structures increased reliability and provided more predictable modes of failure. K E Y W O R D Scastables, mechanical properties, refractories, stress, thermal shock/thermal shock resistance 170 | GOSKI and LaMBERT 2 | COMMON FAILURE MODES OF PRECAST MONOLITHICSThe same modes of failure would be found in precast monolithic shapes as most other refractory materials used in industrial applications. While failure modes vary widely, two of the most prevalent causes for end of service have been found to be corrosion and/or mechanical failure.How to cite this article: Goski D, Lambert M. Engineering resilience with precast monolithic refractory articles. Int J Ceramic Eng Sci. 2019;1: 169-177. https ://doi.

show abstract

Crack-Healing Ability of Structural Ceramics and Methodology to Guarantee the Reliability of Ceramic Components

Cited by 9 publications

References 37 publications

Crack Healing in Ti₂Al_0.5Sn_0.5C–Al₂O₃ Composites

Crack Healing in Ti₂Al_0.5Sn_0.5C–Al₂O₃ Composites

Kendi Kendini İyileştirebilen Mühendislik Seramikleri

Engineering resilience with precast monolithic refractory articles

Contact Info

Product

Resources

About

Crack-Healing Ability of Structural Ceramics and Methodology to Guarantee the Reliability of Ceramic Components

Cited by 9 publications

References 37 publications

Crack Healing in Ti2Al0.5Sn0.5C–Al2O3 Composites

Crack Healing in Ti2Al0.5Sn0.5C–Al2O3 Composites

Kendi Kendini İyileştirebilen Mühendislik Seramikleri

Engineering resilience with precast monolithic refractory articles

Contact Info

Product

Resources

About

Crack Healing in Ti₂Al_0.5Sn_0.5C–Al₂O₃ Composites

Crack Healing in Ti₂Al_0.5Sn_0.5C–Al₂O₃ Composites