In der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelten „ASTM C1368-18 Standardtestmethode zur Bestimmung langsamer Risswachstumsparameter von Hochleistungskeramik durch Festigkeitstest mit konstanter Spannungsrate bei Umgebungstemperatur“ wird der rechteckige Balkenbiegetest mit konstanter Spannungsrate durchgeführt wird mit Ring-Ring-Biaxialversuchen durchgeführt. Es werden Testmethoden zur Bestimmung langsamer Risswachstumsparameter von Hochleistungskeramiken mittels Scheibenbiegeversuch oder direkter Zugfestigkeit beschrieben. Hierbei wird die Festigkeit als Funktion der in einer bestimmten Umgebung bei Umgebungstemperatur ausgeübten Spannungsrate bestimmt. Die Festigkeitsverschlechterung, die durch eine Verringerung der angewandten Spannungsrate in einer bestimmten Umgebung auftritt, bildet die Grundlage dieser Testmethode, die die Bewertung langsamer Risswachstumsparameter eines Materials ermöglicht.
Diese Prüfmethode wird oft als dynamische Ermüdungsprüfung bezeichnet. Der Begriff Ermüdung wird hier synonym mit dem Begriff langsames Risswachstum verwendet. Die Terminologie ist in der Norm „ASTM E1823-13 Standardterminologie für Ermüdungs- und Bruchtests“ definiert. Um eine mögliche Verwechslung mit dem Ermüdungsphänomen eines Materials zu vermeiden, das nur unter zyklischer Belastung auftritt, wird diese Testmethode nicht als dynamische, sondern als konstante Dehnungsratenprüfung bezeichnet Ermüdungstests.
In der Glas- und Keramiktechnik werden statische Langzeitprüfungen als statische Ermüdungsprüfungen bezeichnet, diese Art der Prüfungen als Spannungsbruch.
Bei vielen im Einsatz befindlichen strukturellen Keramikbauteilen ist ihre Verwendung im Allgemeinen auf die Lebensdauer begrenzt, die durch den langsamen Prozess des Risswachstums gesteuert wird. Diese Testmethode liefert experimentelle Parameter zur Bewertung der Anfälligkeit keramischer Materialien gegenüber relativ langsamem Risswachstum in bestimmten Umgebungen. Darüber hinaus kann diese Prüfmethode die Auswirkungen von Verarbeitungsvariablen und Zusammensetzung auf das langsame Risswachstum und das Festigkeitsverhalten neu entwickelter oder bestehender Materialien ermitteln und so die Materialverarbeitung für weitere Modifikationen anpassen und optimieren.
Kurz gesagt, diese Testmethode kann für die Materialentwicklung, Qualitätskontrolle, Charakterisierung und begrenzte Zwecke der Konstruktionsdatengenerierung verwendet werden. Die traditionelle Analyse von Tests mit konstantem Stressverhältnis basiert auf einer Reihe wichtiger Annahmen.
Die Berechnung der Biegespannung für Prüfkörper mit rechteckigen Trägern oder Prüfkörpern mit gleichachsiger Scheibenbiegung basiert auf der einfachen Balkentheorie mit der Annahme, dass das Material isotrop und homogen ist, die Elastizitätsmoduli bei Zug und Druck gleich sind und das Material linear elastisch ist. Die durchschnittliche Korngröße sollte nicht größer als ein Fünfzigstel der Balkendicke sein.
Die Abmessungen und Befestigungen der Prüfkörper für Prüfkörper mit rechteckigen Trägern müssen der in der Norm „ASTM C1161-18 Standardtestmethode für die Biegefestigkeit von Hochleistungskeramik bei Umgebungstemperatur“ definierten Prüfmethode entsprechen, die ein Gleichgewicht zwischen praktischen Konfigurationen und eingeführten Fehlern bietet. Bei dieser Prüfmethode ist für rechteckige Trägerproben nur eine Vierpunkt-Prüfkonfiguration zulässig, Dreipunkt-Prüfkonfigurationen sind nicht zulässig.
Der mathematische Zusammenhang zwischen Festigkeit und Spannungsverhältnis wird auf der Grundlage der Annahme abgeleitet, dass der Parameter für das langsame Risswachstum mindestens 5 und höher beträgt. Wenn daher ein Material eine sehr hohe Empfindlichkeit gegenüber langsamem Risswachstum aufweist, d. h. unter 5, ist bei der Interpretation der Ergebnisse besondere Vorsicht geboten.
Das langsame Risswachstumsverhalten von Keramikmaterialien, die spannungskorrosiven Gasen oder flüssigen Umgebungen ausgesetzt sind, kann je nach mechanischen, materialbezogenen und elektrochemischen Variablen variieren. Daher ist es wichtig, dass die Testergebnisse die Auswirkungen der spezifischen untersuchten Variablen genau widerspiegeln. Nur dann können die Daten auf valider Basis von Studie zu Studie verglichen oder als valide Grundlage für die Charakterisierung von Materialien und die Bewertung des Strukturverhaltens verwendet werden.
Unter den zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die für Unternehmen in verschiedenen Branchen durchgeführt wurden, hat unsere Organisation mit ihrem geschulten und fachkundigen Personal und ihrer fortschrittlichen technologischen Ausrüstung den „ASTM C1368-18 Constant Stress Rate Strength Test bei Umgebungstemperatur“ entwickelt die Bestimmung langsamer Risswachstumsparameter von Hochleistungskeramik". Es bietet auch Prüfdienstleistungen an, die in der Norm „Standardtestmethode" definiert sind.
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