Investigations of cohesive zone properties of the interface between metal film and ceramic substrate at nano- and micro-scales

Cohesive zone characterizations of the interface between metal film and ceramic substrate at micro- and nano-scales are performed in the present research. At the nano-scale, a special potential for special material interface (Ag/MgO) is adopted to investigate the interface separation mechanism by using MD simulation, and stress-separation relationship will be obtained. At the micro-scale, peeling experiment is performed for the Al film/Al2O3 substrate system with an adhesive layer at the interface. Adhesive is a mixture of epoxy and polyimide with mass ratio 1:1, by which a brittle cohesive property is obtained. The relationships between energy release rate, the film thickness and the adhesive layer thickness are measured during the steady-state peeling. The experimental result has a similar trend as modeling result for a weak adhesion interface case.

Tracing the Basque presence in eastern Canada during the 16th and 17th centuries, through ceramic remains: the example of the glazed pottery produced in Bilbao

Poster presentado en Society for Post-Medieval Archaeology Conference, in St John's, Newfoundland,(Canadá)(June 2010)

Determination Of Interfacial Properties Between Metal Film And Ceramic Substrate With An Adhesive Layer

Peel test measurements and inverse analysis to determine the interfacial mechanical parameters for the metal film/ceramic system are performed, considering that there exist an epoxy interface layer between film and ceramic. In the present investigation, Al films with a series of thicknesses between 20 and 250 mu m and three peel angles of 90, 135 and 180 degrees are considered. A finite element model with the cohesive zone elements is used to simulate the peel test process. The finite element results are taken as the training data of a neural network in the inverse analysis. The interfacial cohesive energy and the separation strength can be determined based on the inverse analysis and peel experimental result. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mechanisms of thermal shock failure for ultra-high temperature ceramic

The materials considered in our analysis were ZrB2 ceramic matrix composites. Effect of two different additives (graphite and AlN) on thermal shock stability for the materials was measured by water quench test. It showed that it may provide more stable thermal shock properties with additives of graphite. It was explained by different thermal properties and crack resistance of the two materials in detail. Surface oxidation was one of main reasons for strength degradation of ceramic with additives of graphite after quenched in water, and surface crack was one of main reasons for strength degradation of ceramic with additives of AlN after quenched in water. It was presented that it was a potential method for improving thermal shock stability of ZrB2 ceramic matrix composites by introducing proper quantities of graphite.

Experimental Study Of Multi-Hole Cooling For Integrally-Woven, Ceramic Matrix Composite Walls For Gas Turbine Applications

In this paper, multi-hole cooling is studied for an oxide/oxide ceramic specimen with normal injection holes and for a SiC/SiC ceramic specimen with oblique injection holes. A special purpose heat transfer tunnel was designed and built, which can provide a wide range of Reynolds numbers (10(5)similar to 10(7)) and a large temperature ratio of the primary flow to the coolant (up to 2.5). Cooling effectiveness determined by the measured surface temperature for the two types of ceramic specimens is investigated. It is found that the multi-hole cooling system for both specimens has a high cooling efficiency and it is higher for the SiC/SiC specimen than for the oxide/oxide specimen. Effects on the cooling effectiveness of parameters including blowing ratio, Reynolds number and temperature ratio, are studied. In addition, profiles of the mean velocity and temperature above the cooling surface are measured to provide further understanding of the cooling process. Duplication of the key parameters for multi-hole cooling, for a representative combustor flow condition (without radiation effects), is achieved with parameter scaling and the results show the high efficiency of multi-hole cooling for the oblique hole, SiC/SiC specimen. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Resistência à flexão e microestrutura de vidro-cerâmicas feldspáticas processadas por injeção em moldes à alta temperatura

Enquanto os métodos tradicionais de processamento de restaurações cerâmicas tornaram-se notórios por sua complexidade, as técnicas mais modernas vêm privilegiando a simplicidade de execução e a automação. Dentre estas, destaca-se a injeção em moldes, que recentemente, foi associada a métodos CAD-CAM. Estudos anteriores demonstraram a viabilidade de utilização de um vidro feldspático de baixa expansão térmica, Alpha (Vita Zahnfabrik), para injeção, porém, faltam informações quanto às propriedades mecânicas e a microestrutura deste material quando submetido à injeção. Os objetivos deste estudo são: produzir pastilhas vidrocerâmicas para injeção a quente a partir de Alpha e da mistura deste vidro com partículas de alumina e zircônia; avaliar a resistência à flexão dos materiais processados, e compará-la a um material compatível existente no mercado (PM9 - Vita Zahnfabrik); estudar a estrutura microscópica dos materiais e correlacioná-la com suas propriedades mecânicas; identificar por meio de difração de raios X a formação de fases cristalinas durante as diferentes etapas de processamento. A injeção aumentou a resistência do vidro Alpha devido à redução na quantidade e tamanho dos defeitos internos, principalmente porosidades. Apesar de ter sido observada nucleação de cristais nos dois materiais, durante o processamento, não foi possível determinar de que forma este fenômeno afetou as propriedades mecânicas dos materiais. Não foi detectada alteração no padrão de distribuição das fases cristalinas observadas em microscópio eletrônico de varredura antes e depois da injeção. Não foi verificada diferença estatística significante entre a resistência à flexão de Alpha injetado e PM9. A adição de partículas de alumina e zirconia ao vidro Alpha provocou redução da resistência, devido à formação de aglomerados durante a confecção das pastilhas e a incapacidade da injeção em dispersá-los. Tais aglomerados funcionaram como concentradores de tensões, enfraquecendo o material.

Distribuição de tensões em próteses parciais fixas posteriores livres de metal com retentores intracoronários: análise em elementos finitos

Para reabilitar a ausência de um elemento dentário posterior, as próteses parciais fixas (PPF) com retentores intracoronários são uma alternativa aos implantes osseointegrados. O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição de tensões nessas próteses com três combinações de materiais: cerâmica de zircônia parcialmente estabilizada por ítria (ZPEI) revestida por cerâmica de fluorapatita (α), cerâmica de dissilicato de lítio (β) ou compósito fibrorreforçado (γ). Na composição α, foram analisadas a presença ou ausência da cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais e três variações na área total da seção transversal dos conectores (4 mm de largura x 3,2, 4,2 ou 5,2 mm de altura). Em 8 modelos bidimensionais de elementos finitos, uma carga vertical de 500 N foi aplicada na fossa central do pôntico e as tensões principais máximas (tração) e mínimas (compressão) foram apontadas em MPa. Inicialmente foram avaliados os 6 modelos com PPF de ZPEI e suas variações. Os maiores valores das tensões de tração foram encontrados no terço cervical dos conectores. Quando presente nestas regiões, a cerâmica de revestimento recebeu tensões acima do limite de sua resistência à flexão. Na comparação entre os modelos sem cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais, mesmo aquele com conectores de 3,2 x 4 mm, cuja infraestrutura apresentava 2,5 x 3 mm, poderia ser recomendado para uso clínico. Altos valores de tensões de compressão foram registrados entre o terço oclusal e médio dos conectores, correspondente à união entre as cerâmicas, o que poderia ocasionar, devido à flexão, falhas adesivas. Posteriormente, o modelo de ZPEI com a cerâmica de fluorapatita ausente da parede cervical das caixas proximais e área total dos conectores de 4,2 x 4 mm foi comparado aos dois outros materiais com conectores de mesma área. Na PPF de dissilicato de lítio, os valores representaram uma provável violação do limite de sua resistência à flexão. A PPF de compósito fibrorreforçado apresentou tensões bem abaixo do limite de resistência à flexão de sua infraestrutura, mas, como no modelo de ZPEI, tensões compressivas se concentraram com alto valor entre o terço oclusal e médio dos conectores, local de união entre a resina composta e a infraestrutura de fibras. Os resultados mostraram que a cerâmica de dissilicato de lítio e a presença da cerâmica de fluorapatita na parede cervical das caixas proximais deveriam ser contraindicadas para a condição proposta. Parece viável uma área de conectores na infraestrutura de ZPEI com no mínimo 2,5 x 3 mm. A PPF de compósito fibrorreforçado apresenta resistência estrutural para a situação estudada, mas, como também aquelas compostas de ZPEI, aparenta ter como pontos fracos a adesão entre a infraestrutura e o material de cobertura e a própria resistência deste último.

Experimental investigation of optical beam deflection based on PLZT electro-optic ceramic

Based on the optical characteristics of PLZT electro-optic ceramic, two kinds of electro-optic deflectors, triangular electrode structure and optical phased array technology, are studied in detail by using transverse electro-optic effect. Theoretically, the electro-optic deflection characteristics and mechanisms of the deflectors are analyzed. Experimentally, the optical characteristics of ceramic wafer, such as the phase modulation, the hysteresis and the electro-induced loss characteristics, are measured firstly, and then the beam deflection experiments are designed to verify the theoretical results. Moreover, the effect of temperature on the performance of triangular electrode deflector is investigated. The characteristics of both deflectors are also compared and illuminated. (c) 2007 Optical Society of America.