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Fast crack healing in glass-matrix composites with rigid filler percolation frameworks

  • To ensure the durability of solid oxide fuel cell sealants, the understanding of the microstructural influence on viscous crack healing is essential. To this end, the effect of microstructure with respect to the spatial distribution of filler particles on viscous crack healing was studied with confocal laser scanning microscopy in glass-matrix composites (GMCs) made by mix-milling and sintering of sodalime magnesium silicate glass and Φ ≈ 6 vol% ZrO2 chemically inert rigid filler particles. This way, no change in Φ occurred during the crack healing treatments studied on Vickers indentation-induced radial cracks in polished GMC surfaces. Different microstructures were mimicked using different ZrO2 particle sizes for mix-milling. Unlike coarse ZrO2 particles, similar in size to the glass particle, fine ZrO2 particles, much smaller than the glass particles, form a rigid percolation framework (RPF) of ZrO2 filler particles around the former glass particles or glass particle agglomerates.To ensure the durability of solid oxide fuel cell sealants, the understanding of the microstructural influence on viscous crack healing is essential. To this end, the effect of microstructure with respect to the spatial distribution of filler particles on viscous crack healing was studied with confocal laser scanning microscopy in glass-matrix composites (GMCs) made by mix-milling and sintering of sodalime magnesium silicate glass and Φ ≈ 6 vol% ZrO2 chemically inert rigid filler particles. This way, no change in Φ occurred during the crack healing treatments studied on Vickers indentation-induced radial cracks in polished GMC surfaces. Different microstructures were mimicked using different ZrO2 particle sizes for mix-milling. Unlike coarse ZrO2 particles, similar in size to the glass particle, fine ZrO2 particles, much smaller than the glass particles, form a rigid percolation framework (RPF) of ZrO2 filler particles around the former glass particles or glass particle agglomerates. For this RPF microstructure, crack healing was observed more readily as crack healing retardation phenomena like large-scale crack widening and crack tip rounding were strongly reduced, whereas narrow cracks could still heal locally within the glassy regions.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autor*innen:Carsten BlaeßORCiD, Ralf MüllerORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of the American Ceramic Society
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.6 Glas
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley
Aufsatznummer:e20386
Erste Seite:1
Letzte Seite:10
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Crack healing; Glass matrix composite; Rigid percolation frameworks; Vickers indentation
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1111/jace.20386
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-625921
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:24.02.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:24.02.205
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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