Caracterización mecánica de materiales cerámicos mediante ensayos de fractura estable

Abstract

El objetivo principal de este trabajo ha sido el desarrollo de un nuevo dispositivo experimental y una metodología de ensayo y análisis de resultados para determinar la tenacidad de fractura de materiales cerámicos, que puedan ser utilizados como forma de caracterización de rutina en el laboratorio. Se ha planteado como hipótesis básica la adecuación de los ensayos de fractura estable para la determinación de la tenacidad de fractura de los materiales. Se ha propuesto la utilización de la apertura de los labios de la grieta como parámetro de control puesto que, junto con el tamaño de la grieta, crece de manera monótona durante todo el ensayo (carga y fractura). Hasta la fecha de inicio de este trabajo sólo se habían reportado ensayos de fractura estable con control por apertura de los labios de la grieta en el caso de materiales no frágiles como ytria (Y-PSZ) y hormigones de alta resistencia. El dispositivo experimental consta de un micrómetro óptico asociado a un dispositivo de flexión en tres puntos y se ensayan probetas prismáticas con entallas rectas en forma de V (SEVNB). Con el fin de demostrar la validez del dispositivo experimental y la metodología de ensayo y análisis de resultados desarrollados, se ensayaron materiales cerámicos con comportamientos mecánicos muy diferentes: Espinela de aluminio-magnesio (MgAl2O4), con comportamiento frágil. Alúmina (Al2O3) de grano fino, con comportamiento frágil. Mullita (3Al2O3 .2SiO2), con comportamiento frágil y crecimiento subcrítico de grietas en aire significativo. Refractarios comerciales, en los cuales ocurren mecanismos de refuerzo durante la fractura.