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Manufacturing and deformation behavior of alumina and zirconia helical springs at room temperature

  • Ceramic helical springs with identical dimensions were produced by hard machining from alumina, alumina toughened zirconia (ATZ), and tetragonal zirconia polycrystals (TZP) stabilized with different oxides. According to the results of the spring constant determination under deformation rates of 3 mm/min, the deformation behavior of all ceramic springs obeys to Hook’s law. However, variation of the deformation rate, tests under constant load, and spring recovery behavior revealed differences in the deformation behavior of alumina, TZP, and ATZ springs. Alumina springs exhibited time-independent deformation in all tests. In contrast, anelastic deformation at room temperature was demonstrated in all springs containing TZP. This deformation is completely reversible over a period of several days. Anelastic behavior is particularly pronounced in Y-TZP springs, whereas Ce-TZP springs exhibit comparatively very low but still reliably detectable anelasticity. Oxygen vacancies in the TZP ceramicCeramic helical springs with identical dimensions were produced by hard machining from alumina, alumina toughened zirconia (ATZ), and tetragonal zirconia polycrystals (TZP) stabilized with different oxides. According to the results of the spring constant determination under deformation rates of 3 mm/min, the deformation behavior of all ceramic springs obeys to Hook’s law. However, variation of the deformation rate, tests under constant load, and spring recovery behavior revealed differences in the deformation behavior of alumina, TZP, and ATZ springs. Alumina springs exhibited time-independent deformation in all tests. In contrast, anelastic deformation at room temperature was demonstrated in all springs containing TZP. This deformation is completely reversible over a period of several days. Anelastic behavior is particularly pronounced in Y-TZP springs, whereas Ce-TZP springs exhibit comparatively very low but still reliably detectable anelasticity. Oxygen vacancies in the TZP ceramic are considered the most likely explanation for the anelastic behavior of TZP springs at room temperature.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:T. Rabe, Gerhard Kalinka, Björn MiellerORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of the American Ceramic Society
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe
5 Werkstofftechnik / 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley-Blackwell
Verlagsort:Oxford [u.a.]
Aufsatznummer:jace.19085
Erste Seite:1
Letzte Seite:14
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Alumina; Creep; Elastic properties; Zirconia
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
DOI:10.1111/jace.19085
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-571858
ISSN:0002-7820
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:21.03.2023
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:03.04.2023
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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