The influence of the co-additive concentration (0 - 45 wt% with an interval of 5 wt%) of MgO-$TiO_2$ on the phase formation, microstructure and fracture toughness of MgO-$TiO_2$-reinforced dental porcelain nanocomposites derived from a one-step sintering technique were examined using a combination of X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Vickers indentation. It was found that MgO-$TiO_2$-reinforced dental porcelain nanocomposites exhibited significantly higher fracture toughness values than those observed in single-additive (MgO or $TiO_2$)-reinforced dental porcelain composites at any given sintering temperature. The amount of MgO-$TiO_2$ as a co-additive was found to be one of the key factors controlling the phase formation, microstructure and fracture toughness of these nanocomposites. It is likely that 30 wt% of MgO-$TiO_2$ as a co-additive is the optimal amount for $MgTi_2O_5$ and $Mg_2SiO_4$ crystalline phase formation to obtain the maximum relative density (96.80%) and fracture toughness ($2.60{\pm}0.07MPa{\cdot}m^{1/2}$) at a sintering temperature of $1000^{\circ}C$.
Alumina/silver nanocomposites were fabricated using a soaking method through a sol-gel route to construct an intra-type nanostructure. The pulse electric-current sintering (PECS) technique was used to sinter the nanocomposites. Several specimens were annealed after sintering. The microstructure, mechanical properties, critical frontal process zone (FPZ) size, and thermo-mechanical properties of the nanocomposites were estimated. The relative densities of the specimens sintered at 1350 and $1450^{\circ}C$ were 95% and 99%, respectively. The maximum value of the three-point bending strength was found to be 780 MPa for the $2{\times}2{\times}10 mm$ specimen sintered at $1350^{\circ}C$. The fracture toughness of the specimen sintered at $1350^{\circ}C$ was measured to be $3.60 MPa{\cdot}m^{1/2}$ using the single-edge V-notched beam (SEVNB) technique. The fracture mode of the nanocomposites was transgranular, in contrast to the intergranular mode of monolithic alumina. The fracture morphology suggested that dislocations were generated around the silver nanoparticles dispersed within the alumina matrix. The specimens sintered at $1350^{\circ}C$ were annealed at $800^{\circ}C$ for 5 min, following which the maximum fracture strength became 810 MPa and the fracture toughness improved to $4.21 MPam^{1/2}$. The critical FPZ size was the largest for the specimen annealed at $800^{\circ}C$ for 5 min. Thermal conductivity of the alumina/silver nanocomposites sintered at $1350^{\circ}C$ was 38 W/mK at room temperature, which was higher than the value obtained with the law of mixture.
CVD-SiC coating has been introduced as a protective layer in TRISO nuclear fuel particle of high temperature gas cooled reactor (HTGR) due to its excellent mechanical stability at high temperature. In order to prevent the failure of the TRISO particles, it is important to evaluate the fracture strength of the SiC coating layer. It is needed to develop a new simple characterization technique to evaluate the mechanical properties of the coating layer as a pre-irradiation step. In present work, direct strength measurement method with the specimen of hem i-spherical shell configuration was suggested. The indentation experiment on a hemisphere shell with a plate indenter was conducted. The fracture strength of the coating layer is related with the critical load for radial cracking of the shell. The finite element analysis was used to drive the semi-empirical equation for the strength measurement. The SiC hemispherical shells were successfully recovered from the section-grinding of TRISO coated particle and successive heat treatment in air. The strength of CVD-SiC coating layer was evaluated from the experimentally measured critical load during the indentation on SiC hemisphere shell. Weibull diagram of fracture strength was also constructed. This study suggested a new strength equation and experimental method to measure the fracture strength of CVD-SiC coating of TRISO coated fuel particles.
Park, D.S.;Lee, S.Y.;Kim, H.D.;Park, W.S.;D.S. Lim;B.D. Han
The Korean Journal of Ceramics
/
v.1
no.1
/
pp.45-54
/
1995
Four kinds of silicon nitride based ceramic materials have been hot pressed. Effect of the sintering additives on the phase transformation, microstructural development and mechanical properties was investigated. While sintering under the same condition a big difference among the microstructures of the specimens, they appeared alike if sintered to have a similiar $\alpha$-$\beta$ phase ratio. The specimen of the stoichiometric $\alpha$-$\beta$ sialon composition showed very limited amount of the intergranular glassy phase and a significant degree of the residual stress. It exhibited almost no strength degradation up to $1300^{\circ}C$, and the strength of the specimen degraded more as its composition deviated from the stoichiometry.
With the availability of ceramics (Al2O3, Al2O3-TiC), it is possible to machine very hard steel at different cutting conditions. When hardened steel STD 11 is turned using ceramic tools, chip formation is observed conical-herical and arc chips with a cyclic saw toothed type. The main cause of saw toothed chip formation is observed conical-herical and arc chips with a cyclic saw toothed type. The main cause of saw toothed chip formation is found to be periodic gross shear fracture extending from the free surface of the chip toward the tool tip. In regard to chip control, ceramic Al2O3 is superior to the other cutting tools. The roughness of machined surface was getting worse with increasing of cutting speed and feed.
Failure mechanisms were investigated for the two layer thermal barrier coatings consisting of NiCrAlY bond coat and $ZrO_2$-8wt.% $Y_2O_3$ ceramic coating during cyclic oxidation. $Al_2O_3$ developed at the ceramic coating/bond coat interface first, followed by the Cr/Ni rich oxides such as $NiCr_2O_4$ and $Ni(Al, Cr)_2O_4$ during cyclic oxidation. It was observed that the spalling of ceramic coatings took place primarily within the NiCrAlY bond coat oxidation products or at the interface between the bond coat oxidation products and zirconia based ceramic coating or the bond coat. It was also observed that the fracture within these oxidation products occurred with the formation of $Ni(Cr, Al)_2O_4$ spinel or Cr/Ni rich oxides. It was therefore concluded that the formation of these oxides was a life-limiting event for the thermal barrier coatings.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
/
v.17
no.12
/
pp.3083-3093
/
1993
Friction and wear at ceramic coated surfaces of aluminum alloy were experimentally studied using a Ring-on-Block wear test machine. Ceramic materials coated on aluminum alloy surfaces were WC, CrC, $Al_{2}O_{3}$ by a plasma spray; and $Al_{2}O_{3}$,$Al_{2}SiO_{5}$, $Na_{2}B_{4}O_{7}$,$Na_{4}P_{2}O_{7}$, and $Al_{2}O_{3}-ZrO_{2}$ composite coating by an Anodic Spark Depositon. They were tested under the sliding wet contact and compared with aluminum alloys and steels. Test results showed that ceramic coated surfaces, in general, have better anti-wear property than those of aluminum alloys due to increase in the surface hardness ; however, they also showed higher coefficients of friction and changes in wear mechanisms, resulting in brittle fractures.
The processing and characterization of ceramic nanocomposites, which produce bulk nanostructures with attractive mechanical properties, have been emphasized and introduced at Prof. Mukherjee's Lab at UC Davis. The following subjects will be introduced in detail in Part II, III, and IV. In Part II, the paper will describe a three-phase alumina-based nanoceramic composite demonstrating superplasticity at a surprisingly lower temperature and higher strain rate. The next part will show that an alumina-carbon nanotube-niobium nanocomposite produced fracture toughness values that are three times higher than that of pure nanocrystalline alumina. It was possible to take advantage of both fiber-toughening and ductile-metal toughening in this investigation. In the fourth section, discussed will be a silicon-nitride/silicon-carbide nanocomposite, produced by pyrolysis of liquid polymer precursors, demonstrating one of the lowest creep rates reported so far in ceramics at the comparable temperature of $1400^{\circ}C$. This was first achieved by avoiding the oxynitride glass phase at the intergrain boundaries. One important factor in the processing of these nanocomposites was the use of the electrical field assisted sintering method. This allowed the sintering to be completed at significantly lower temperatures and during much shorter times. These improvements in mechanical properties will be discussed in the context of the results from the microstructural investigations.
Characteristics of nanocrystalline materials are known substantially dependent on the microstructure such as grain size, crystal orientation, and grain boundary. Thus it is desired to have systematic characterization methods on the various nanomaterials with complex geometries, especially in low dimensional nature. One of the interested nanomaterials would be a pure two-dimensional material, graphene, with superior mechanical, thermal, and electrical properties. In this study, mechanical properties of "polycrystalline" graphene were numerically investigated by molecular dynamics simulations. Subdomains with various sizes would be generated in the polycrystalline graphene during the fabrication such as chemical vapor deposition process. The atomic models of polycrystalline graphene were generated using Voronoi tessellation method. Stress strain curves for tensile deformation were obtained for various grain sizes (5~40 nm) and their mechanical properties were determined. It was found that, as the grain size increases, Young's modulus increases showing the reverse Hall-Petch effect. However, the fracture strain decreases in the same region, while the ultimate tensile strength (UTS) rather shows slight increasing behavior. We found that the polycrystalline graphene shows the reverse Hall-Petch effect over the simulated domain of grain size (< 40 nm).
The self-healing fiber-reinforced composite (abbreviation: shFRC) was made by adding SiC, a self-healing material, between an Al2O3 matrix and an Al2O3 continuous fiber. shFRC has the characteristic of healing the reduced strength by self-healing. The purpose of this study was to evaluate the damage and healing of new composite material, shFRC, and define new failure criteria. The test method used in this study was a high temperature creep test. The interface fracture behavior with time was investigated by analyzing the creep rate. The creep test conditions were 137 MPa and 150 MPa at 1,000 ℃, and 68.5 MPa, 100 MPa, and 137 MPa at 1,200 ℃, respectively. As a result, the crack propagation of 1,000 ℃ was stopped by healing, and the creep rate was zero. The crack healing part was higher than the strength before the crack formation. Due to the rapid hardening of the interface and the decrease in strength of the fiber, delayed fracture behavior was not observed at 1,200 ℃. If the crack is stopped by self-healing at a constant load, shFRC can use that load stress as the allowable stress. However, when the reaction rate of the interface is markedly rapid, crack propagation is difficult to control.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.