Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 67, Issue: 2, 2015
  • pp: 113-116

download: article (PL)

The material constants of anisotropic Al2O3-hBN composites.

Abstract (EN)

This paper presents the results of determination of elastic and material constants of hot pressed aluminium oxide matrix composites containing from 0% to 30% of hexagonal boron nitride. The measurements of ultrasonic waves velocities with required polarization allowed determining all elastic and material constants for the tested samples both isotropic and anisotropic due to the presence of the hexagonal phase. This gave a possibility to verify and supplement formulas used for determining all the elastic constants of ceramic materials with hexagonal anisotropy. For alumina composite with 30% hBN, the following material constants were determined: Young's moduli E║ = 93,5 GPa and E┴ = 181,3 GPa, moduli of rigidity G║ = 52,9 GPa and G┴ = 74,4 GPa, in a direction parallel and perpendicular to the pressing, respectively; Poisson ratios had values of μ12 = 0,219; μ13 = 0,162; μ31 = 0,084. Regarding anisotropic materials fabricated by pressing and belonging to the hexagonal system, there is an option of determining some material constants using the formulas usually used for isotropic materials.

Keywords (EN): Material constants, Al2O3-hBN composites, Anisotropy, Ultrasounds

Stałe materiałowe anizotropowych kompozytów Al2O3–hBN

Piekarczyk W., Rutkowski P., Górny G.

Abstract (PL)

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących wyznaczania stałych sprężystości i stałych materiałowych tworzyw kompozytowych złożonych z tlenku glinu i heksagonalnego azotku boru o udziale objętościowym od 0% do 30%. Na podstawie pomiarów prędkości rozchodzenia fal podłużnych i odpowiednio spolaryzowanych poprzecznych fal ultradźwiękowych wyznaczono wszystkie stałe sprężystości i stałe materiałowe próbek o charakterze izotropowym i wykazujących anizotropię analogiczną do układu heksagonalnego. Pozwoliło to na weryfikację i uzupełnienie wzorów służących do wyznaczania wszystkich stałych sprężystości anizotropowych materiałów ceramicznych. W przypadku kompozytu Al2O3 z dodatkiem 30% hBN, wykazującego największą anizotropię, moduł Younga w kierunku równoległym do kierunku prasowania na gorąco miał wartość E║ = 93,5 GPa, a w kierunku prostopadłym E┴ = 181,3 GPa; moduł sztywności G║ = 52,9 GPa i G┴ = 74,4 GPa; liczby Poissona wynosiły µ12 = 0,219; µ13 = 0,162; µ31 = 0,084. W pracy stwierdzono, że w przypadku kompozytów o anizotropii związanej z układem heksagonalnym składowych faz, otrzymywanych przez prasowanie, istnieje możliwość wyznaczania niektórych stałych materiałowych w sposób szybki i uproszczony, korzystając z wzorów obowiązujących dla materiałów izotropowych.

Keywords (PL): stałe materiałowe, kompozyty Al2O3-hBN, anizotropia, ultradźwięki

return…