dureza





Determinación de la tenacidad
a la fractura mediante
indentación Vickers
Enrique Rocha Rangel
Departamento de Materiales, Universidad Autónoma Metropolitana
rre@correo.azc.uam.mx
Sebastián Díaz de la Torre
Centro de Investigación e Innovación Tecnológica CIITEC. IPN
Isediazt@yahoo.com.mx


RESUMEN
La determinación de la tenacidad a la fractura (KIC) de materiales frágiles,tales como los cerámicos y algunos materiales compuestos, a través de métodos
convencionales resulta muy laboriosa. De algunos años a la fecha se ha venido
utilizando un método alternativo conocido como fractura por indentación.
Diversos autores han propuesto ecuaciones basadas en la teoría mecánica
de la fractura lineal para determinar KIC por medio de este método. En este
trabajo sepresenta el método de fractura por indentación tomando en cuenta
sus procedimientos y analizando los principales problemas que se presentan al
aplicarlo, para lo cual se utiliza como material de estudio un compósito cerámico
de mullita-zirconia fabricado por medio de sinterización asistida con plasma.
PALABRAS CLAVE
Tenacidad a la fractura, indentación, compósito, mullita, zirconia.

ABSTRACTThe assessment of fracture toughness (KIC) on fragile materials such as
ceramics or composites trough conventional methods can be arduous. Recently,
an alternative route known as the Indentation Fracture technique has been
applied to this purpose. Several authors have proposed math equations based
on the lineal mechanical fracture theory for determining KIC. The indentation
fracture methodand its application procedure are described in this work,
whereas typical problems involved in the test are shown. A mullite-zirconia
ceramic composite fabricated by the spark plasma sintering method was used
as studied material.
KEYWORDS
Fracture toughness, indentation, composite, mullite, zirconia.










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Ingenierías, Abril-Junio 2008, Vol. XI, No. 39INTRODUCCIÓN
Determinación de la tenacidad a la fractura mediante indentación Vickers / Enrique Rocha Rangel, et al.


En conclusión el problema de aplicar estos
Los materiales cerámicos presentan propiedades
de gran interés en diversas aplicaciones estructurales,
específi camente aquellas en que se aprovecha su alta
dureza, estabilidad química y térmica, además de su
elevadarigidez. Sin embargo, su gran fragilidad ha
limitado considerablemente sus aplicaciones, a pesar
de que se han desarrollado cerámicos con materiales
de refuerzo precisamente para incrementar la
tenacidad de los mismos. Una de las propiedades
macroscópicas que caracteriza la fragilidad de un
cerámico es la tenacidad a la fractura (KIC).
La tenacidad a la fractura describe la facilidad
conla cual se propaga una grieta o defecto en un
material. Esta propiedad se puede evaluar a través de
diversos métodos como lo son: Solución analítica,
solución por métodos numéricos (elemento fi nito,
integral de límite, etc.), métodos experimentales
(complianza, fotoelasticidad, extensometría, etc.),
y métodos indirectos (propagación de grietas
por fatiga, indentación, fractográfi cos,etc.). La
selección del método de determinación de la
tenacidad a la fractura depende de la disponibilidad
de tiempo, recursos y nivel requerido de precisión
para la aplicación.
En la práctica, las mediciones de KIC requieren
de ciertas condiciones microestructurales en el
material que permitan la propagación de las grietas
a través del mismo de una manera homogénea.
La resistencia demateriales está gobernada por
la conocida teoría de Griffi th, la cual relaciona la
resistencia (S) con el tamaño del defecto o grieta
(c) mediante S = YKIC/c1/2.
Esta expresión sugiere la necesidad de reducir
el tamaño de grano y cualquier defecto de
procesamiento en la microestructura fi nal para
optimizar la resistencia mecánica del material.
Aún más, conforme aumenta la tenacidad...