Le module d'Young mesure la rigidit\u00e9 d'un mat\u00e9riau et sa r\u00e9sistance \u00e0 la d\u00e9formation par application d'une force.<\/p>\n
Le module d'Young mesure la rigidit\u00e9 des mat\u00e9riaux et leur r\u00e9sistance \u00e0 l'\u00e9tirement. \u00c9tant donn\u00e9 que les syst\u00e8mes r\u00e9els sont rarement soumis \u00e0 des conditions de charge uni-axiale, les essais de torsion doivent \u00e9galement \u00eatre pris en compte lors de la d\u00e9termination des valeurs du module d'Young.<\/p>\n
Le module d'Young mesure le rapport entre la d\u00e9formation \u00e9lastique et la contrainte pour un mat\u00e9riau donn\u00e9, fournissant une indication de sa d\u00e9formation sous tension ou compression et de l'importance de la d\u00e9flexion lorsqu'il est soumis \u00e0 des charges en des points sp\u00e9cifiques entre les supports. Le module d'Young joue un r\u00f4le essentiel dans les applications d'ing\u00e9nierie telles que la conception de ponts et de b\u00e2timents, car il permet de pr\u00e9dire l'extension d'une barre isotrope sous tension ou sa compression sous compression - des propri\u00e9t\u00e9s essentielles pour les applications d'ing\u00e9nierie qui utilisent des mat\u00e9riaux comme \u00e9l\u00e9ments de conception structurelle, tels que les ponts et les b\u00e2timents ; il joue \u00e9galement un r\u00f4le essentiel dans la mesure de la d\u00e9flexion lors de la soumission \u00e0 des charges entre des points d'appui - des propri\u00e9t\u00e9s sur lesquelles les ing\u00e9nieurs s'appuient fortement.<\/p>\n
Le module d'Young varie en fonction de la temp\u00e9rature, ce qui en fait un atout inestimable pour les mat\u00e9riaux et les r\u00e9fractaires utilis\u00e9s dans les essais non destructifs (END). Les dommages caus\u00e9s par les chocs induits par la temp\u00e9rature entra\u00eenent une diminution des modules d'\u00e9lasticit\u00e9 et du coefficient de Poisson, tandis que l'amortissement augmente. Les syst\u00e8mes Sonelastic(r) sont capables de mesurer les param\u00e8tres \u00e9lastiques dynamiques (module d'Young, module de cisaillement et coefficient de Poisson) et l'amortissement des b\u00e9tons et des mat\u00e9riaux r\u00e9fractaires \u00e0 basse et \u00e0 haute temp\u00e9rature.<\/p>\n
La caract\u00e9risation m\u00e9canique de l'alumine ALD a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 l'aide de plusieurs techniques de mesure telles que la nanoindentation instrument\u00e9e, l'essai de bombement et la rotation du pointeur. Ces mesures ont permis aux chercheurs de calculer le module d'Young, la duret\u00e9 Berkovitch, la duret\u00e9 universelle ainsi que les valeurs de contraintes intrins\u00e8ques dans le plan de ce mat\u00e9riau.<\/p>\n
Le module d'\u00e9lasticit\u00e9 d'un mat\u00e9riau d\u00e9pend de sa structure et de sa composition, en particulier de la liaison interatomique des atomes qui le composent, qui peut \u00eatre calcul\u00e9e \u00e0 l'aide de l'\u00e9quation E=B(E-B(E)). Le module d'Young des m\u00e9taux change avec la temp\u00e9rature en raison des modifications de la fonction de travail des \u00e9lectrons.<\/p>\n
Les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques des mat\u00e9riaux composites peuvent \u00eatre modifi\u00e9es de mani\u00e8re significative par la direction de la force appliqu\u00e9e, ce que l'on appelle l'anisotropie, caract\u00e9ristique de nombreux mat\u00e9riaux. Le module d'Young de la fibre de carbone augmente lorsqu'elle est soumise \u00e0 une charge parall\u00e8le \u00e0 sa structure granulaire par rapport \u00e0 une charge perpendiculaire ; des principes similaires s'appliquent aux r\u00e9fractaires et aux b\u00e9tons - il est donc essentiel de savoir si un mat\u00e9riau donn\u00e9 est anisotrope ou non.<\/p>\n
Le module d'\u00e9lasticit\u00e9 est une propri\u00e9t\u00e9 des mat\u00e9riaux qui mesure leur rigidit\u00e9 ou leur r\u00e9sistance \u00e0 la d\u00e9formation \u00e9lastique sous l'effet d'une contrainte. Cette constante peut \u00eatre calcul\u00e9e \u00e0 partir de la pente de la courbe contrainte-d\u00e9formation d'un mat\u00e9riau et exprim\u00e9e en pression par unit\u00e9 de surface (Pa ou psi). Un module d'\u00e9lasticit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9 signifie une plus grande r\u00e9sistance \u00e0 la d\u00e9formation sans qu'il y ait de dommages.<\/p>\n
Le module d'Young \u00e9lev\u00e9 de l'oxyde d'alumine le rend adapt\u00e9 \u00e0 de nombreuses applications techniques en raison de sa capacit\u00e9 \u00e0 r\u00e9sister \u00e0 des contraintes importantes avant de se rompre. Toutefois, il est essentiel que les ing\u00e9nieurs comprennent parfaitement comment cette propri\u00e9t\u00e9 varie en fonction de la temp\u00e9rature, en raison des impacts potentiels dus aux \u00e9carts entre les \u00e9carts de dilatation thermique des particules de la matrice et des particules de renforcement, aux contraintes r\u00e9siduelles pendant la fabrication ou \u00e0 la fracture des particules due \u00e0 une d\u00e9formation progressive.<\/p>\n
Cet article \u00e9tudie les propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lastiques des c\u00e9ramiques d'oxyde d'alumine et de zircone lorsqu'elles sont chauff\u00e9es, en particulier la variation des modules \u00e9lastiques de traction et de compression. Ces r\u00e9sultats sont ensuite compar\u00e9s aux monocristaux d'alumine et de zircone polycristallins conventionnels \u00e0 des fins de comparaison. En outre, les variables de cuisson sur l'\u00e9lasticit\u00e9 des poudres compactes, telles que le module d'Young ou le coefficient de Poisson, d\u00e9termin\u00e9es par la combinaison temp\u00e9rature maximale\/temps de cuisson, sont explor\u00e9es, en se concentrant sp\u00e9cifiquement sur ce qui a ou n'a pas d'impact sur la densit\u00e9 du mat\u00e9riau.<\/p>\n
Les poudres compactes d'alumine-zircone ont un module d'Young significativement plus \u00e9lev\u00e9 que leurs homologues monocristallins, bien que cette propri\u00e9t\u00e9 semble diminuer avec l'augmentation de la temp\u00e9rature en raison des changements du module \u00e9lastique de la phase zircone lorsqu'elle subit sa transition entre la phase t\u00e9tragonale et la phase monoclinique pendant la cuisson, ainsi que des augmentations du module de cisaillement pour les deux phases.<\/p>\n
Les essais des syst\u00e8mes son\u00e9lastiques \u00e0 temp\u00e9rature ambiante et \u00e9lev\u00e9e permettent une caract\u00e9risation pr\u00e9cise des propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lastiques du verre, les valeurs de module de compression et de cisaillement et le coefficient de Poisson \u00e9tant tous calcul\u00e9s \u00e0 partir des mesures de la vitesse des ondes de compression\/cisaillement effectu\u00e9es lors de ces essais. Ces donn\u00e9es peuvent ensuite \u00eatre utilis\u00e9es \u00e0 des fins de contr\u00f4le de la qualit\u00e9, par exemple pour d\u00e9duire les densit\u00e9s des p\u00e2tes c\u00e9ramiques cuites \u00e0 partir de leurs mesures de vitesse de propagation.<\/p>\n
Le module d'Young et la duret\u00e9 d'un mat\u00e9riau c\u00e9ramique d'alumine sont deux propri\u00e9t\u00e9s essentielles \u00e0 prendre en compte, la duret\u00e9 mesurant la r\u00e9sistance aux contraintes m\u00e9caniques et \u00e0 la d\u00e9formation.<\/p>\n
La duret\u00e9 peut \u00eatre mesur\u00e9e en mesurant la force n\u00e9cessaire pour cr\u00e9er une indentation sur un \u00e9chantillon. Ce test utilise g\u00e9n\u00e9ralement des charges contr\u00f4l\u00e9es (telles que des pointes de diamant) appliqu\u00e9es directement sur la surface du mat\u00e9riau, puis mesure les indentations produites. L'alumine pr\u00e9sente une duret\u00e9 nettement sup\u00e9rieure \u00e0 celle de l'acier ou du carbure de tungst\u00e8ne, ce qui la rend adapt\u00e9e aux applications exigeant une r\u00e9sistance \u00e0 l'abrasion m\u00e9canique et \u00e0 l'usure.<\/p>\n
Hardness of Alumina Ceramics [31], les c\u00e9ramiques partiellement fritt\u00e9es pr\u00e9sentent g\u00e9n\u00e9ralement des microstructures anisom\u00e9triques avec des pores convexes ou concaves qui cr\u00e9ent des hi\u00e9rarchies complexes d'espaces poreux qui composent leur microstructure, ce qui donne \u00e0 la duret\u00e9 de ce mat\u00e9riau une utilit\u00e9 suppl\u00e9mentaire en tant que pr\u00e9dicteur d'autres propri\u00e9t\u00e9s telles que la conductivit\u00e9 thermique [32,33].<\/p>\n
L'alumine est un mat\u00e9riau exceptionnellement dur, comme l'indique son indice 9 sur l'\u00e9chelle de Mohs. Cette duret\u00e9 permet \u00e0 l'alumine de supporter de lourdes charges sans se fissurer ou se fracturer, ce qui en fait un choix populaire pour des utilisations industrielles telles que les rev\u00eatements r\u00e9sistants \u00e0 l'usure des goulottes et des syst\u00e8mes de convoyage.<\/p>\n
Les outils de coupe, les bougies d'allumage et les substrats semi-conducteurs \u00e0 couche \u00e9paisse utilisent tous des c\u00e9ramiques techniques de pointe \u00e0 base de zircone pour leurs propri\u00e9t\u00e9s, de sorte que son d\u00e9veloppement est \u00e9galement devenu un facteur essentiel.<\/p>\n
La duret\u00e9 des composites alumine-zircone peut \u00eatre consid\u00e9rablement augment\u00e9e en ajoutant la transformation de la phase zircone dans leur matrice d'alumine, ce qui entra\u00eene une expansion du volume de 3-5% et permet d'inhiber la propagation des fissures de cisaillement dans les mat\u00e9riaux \u00e0 matrice d'alumine. La charge de ZrO2 multiplie par trois la r\u00e9sistance \u00e0 la rupture des c\u00e9ramiques d'alumine-zircone telles que ZTA ou Y-TZP par rapport aux c\u00e9ramiques d'alumine pure, telles que ZTA ou Y-TZP, en raison de la r\u00e9duction de la taille des cristallites due \u00e0 la charge de ZrO2 et de l'action de broyage plus dure, ce qui augmente encore la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure du mat\u00e9riau. En outre, la pr\u00e9sence d'un pontage de grains agit comme un \"absorbeur de chocs\", dispersant les contraintes de tension au sein de la matrice d'alumine pure.<\/p>\n
Le coefficient de frottement d'un mat\u00e9riau est d\u00e9fini comme le rapport entre la force de frottement et la force normale, mesur\u00e9 \u00e0 l'aide d'un tribom\u00e8tre qui applique des forces contr\u00f4l\u00e9es entre deux surfaces, et son interaction r\u00e9sultante ; le coefficient de frottement peut varier en fonction de l'\u00e9tat de la surface, de la temp\u00e9rature, des niveaux de lubrification et d'autres facteurs affectant l'interaction entre les surfaces ; en outre, il affecte directement la perte d'\u00e9nergie dans les syst\u00e8mes m\u00e9caniques. Le coefficient de frottement de l'alumine joue un r\u00f4le particuli\u00e8rement important en raison de cette relation directe avec les performances du syst\u00e8me.<\/p>\n
Dans cette \u00e9tude, cinq qualit\u00e9s de c\u00e9ramiques d'alumine glissant sur de l'acier \u00e0 outils ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9es dans des conditions de lubrification \u00e0 sec et \u00e0 l'eau. Les r\u00e9sultats de l'\u00e9tude ont d\u00e9montr\u00e9 que le comportement de frottement d\u00e9pend de la composition - en particulier de la quantit\u00e9 de phase vitreuse silicat\u00e9e et de zircone ajout\u00e9e -, les c\u00e9ramiques contenant le plus de ces phases ayant des taux d'usure plus faibles que celles qui en contiennent le moins.<\/p>\n
L'alumine \u00e0 forte teneur en phases vitreuses silicat\u00e9es et en zircone pr\u00e9sente une usinabilit\u00e9 sup\u00e9rieure ; de faibles quantit\u00e9s de ces phases augmentent consid\u00e9rablement les forces d'usinage. Les caract\u00e9ristiques de friction d\u00e9pendent \u00e9galement des angles de contact entre la couche tribo et les surfaces d'acier et de la rugosit\u00e9.<\/p>\n
Une excitation par impulsion a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour contr\u00f4ler le module d'Young dynamique de l'alumine partiellement fritt\u00e9e entre 1200 et 1600 degr\u00e9s Celsius et le d\u00e9but de la densification\/frittage, ce qui a donn\u00e9 des r\u00e9sultats r\u00e9v\u00e9lant une diminution lin\u00e9aire du module d'Young avec la temp\u00e9rature jusqu'\u00e0 ce que la temp\u00e9rature de cuisson soit d\u00e9pass\u00e9e. \u00c0 ce stade, la densification\/frittage s'est produite, produisant des variations exponentielles du module d'Young qui s'alignent \u00e9troitement sur les r\u00e9sultats \u00e0 temp\u00e9rature ambiante de c\u00e9ramiques poreuses \u00e9quivalentes.<\/p>\n
Dans des conditions de charge statique, le frottement et l'usure des composites d'alliage de titane \u00e0 base d'alumine ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s avec des \u00e9chantillons B20 et A20 contre de l'acier \u00e0 outils. Les r\u00e9sultats ont montr\u00e9 que le premier avait un coefficient de frottement (COF) plus faible, probablement attribuable \u00e0 la formation d'une couche de transfert entre l'acier et l'alumine.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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