Mechanical behaviour of structural ceramics

Resumen

El uso de los materiales ceramicos en aplicaciones estructurales esta limitado por la falta de fiabilidad asociada a su comportamiento fragil durante la fractura. Para extender su aplicacion se ha propuesto el diseno de microestructuras que presenten tolerancia a los defectos debido a la actuacion de mecanismos de refuerzo. Este trabajo es una puesta al dia sobre el estudio del comportamiento mecanico de los materiales ceramicos estructurales y su caracterizacion. En primer lugar, se revisan los parametros de fractura utilizados para caracterizar materiales fragiles y los criterios de control estadistico que permiten determinar la probabilidad de que se sobrepasen los factores de seguridad exigidos en cada aplicacion. A continuacion, se discuten los mecanismos de refuerzo que se pueden desarrollar en los materiales ceramicos a traves del diseno microestructural. En los materiales ceramicos en los que la actuacion de mecanismos de refuerzo conduce a un comportamiento significativamente distinto del puramente fragil, los parametros derivados del tratamiento lineal elastico (factor critico de intensidad de tensiones, KIC, y tasa critica de liberacion de energia, GIC), determinados experimentalmente, dejan de ser propiedades intrinsecas del material, independientes del tamano de grieta y el sistema de carga. El presente trabajo revisa los parametros mecanicos propuestos para la evaluacion de la tenacidad de fractura de los materiales ceramicos reforzados y los metodos utilizados para su determinacion. Se analizan los siguientes parametros mecanicos: trabajo de fractura (¿ÁWOF), valor critico de la integral J (JIC) y curva R. Para su determinacion se proponen ensayos de fractura estable, que aseguran que la energia suministrada durante el ensayo se emplea unicamente en la propagacion de la grieta.