Experiment and computer simulation on microcracking in oxide ceramics due to an anisotropy in thermal expansion

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Die Bildung von Mikrorissen aufgrund anisotroper Wärmedehnung soll für Aluminiumtitanat und Aluminiumoxid experimentell erfaßt werden. Die Auswirkungen der Mikrorisse auf die physikalischen Eigenschaften wie Elastizitätsmodul, Temperaturleitfähigkeit und Wärmedehnung werden gemessen, insbesondere die Hysterese dieser Eigenschaften beim Aufheizen und Abkühlen. Um quantitative Einflüsse des Gefüges einer numerischen Simulation gegenüber stellen zu können, wird insbesondere der Einfluß der Korngröße auf die vollständige Hysterese charakterisiert. Als weiteres Maß für die Mikrorißbildung werden akustische Emissionen beim Abkühlen detektiert; hier ist es insbesondere erstrebenswert, die Temperatur, bei der Mikrorißbildung eingesetzt, theoretisch vorhersagen zu können. Eine experimentelle Bestimmung der Mikrorißdichte an dünnen Präparaten im Durchlicht erlaubt eine Korrelation der effektiven Eigenschaften mit eben der Mikrorißdichte. Die erwähnten numerischen Simulationen der Mikrorißbildung haben zwei Ziele. Einerseits soll der Zusammenhang zwischen Eigendehnung und Mikrorißdichte, andererseits die Relation zwischen der Mikrorißdichte und dem effektiven Elastizitätsmodul simuliert werden. Ein Vergleich zwischen Experiment und Simulation soll zeigen, ob die Schädigung mit bestehenden Ansätzen vorhergesagt werden kann.