Estimacion De La Tenacidad A La Fractura

ESTIMACION DE LA TENACIDAD A LA FRACTURA MEDIANTE EL METODO DE INDENTACION
REPORTE ECHO POR JUAN MEZA INGENIERO MECANICO, UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, FACULTAD DE MINAS MEDELLIN Y CESAR CHAVES PROFESOR ASOCIADO, ESCUELA DE INGENIERIA DE MATERIALES, UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, FACULTAD DE MINAS, MEDELLIN
En si la medición de la tenacidad a la fractura (kIC) en materiales frágiles,mediante métodos convencionales es bastante dispendiosa. Ejemplos claro tenemos los cerámicos, ya que a pesar de presentar propiedades de gran interés en diversas aplicaciones de la ingeniería, en especial por su alta dureza, resistencia al creep y rigidez. Sin embargo su alta fragilidad ha limitado su uso, una de las propiedades que la caracteriza es la tenacidad a la fractura (kIC).
Es por elloque existe un método alternativo referido en la literatura como fractura por indentacion (IF). Las ecuaciones derivadas de este método se fundamentan en la mecánica de la fractura elástica lineal y en el contacto de cuerpos elastoplasticos.
El método IF requiere del conocimiento del valor de la dureza; en si este método tiene por objetivo mostrar el procedimiento usado para medir kIC usando elmétodo IF que a continuación analizaremos.
EL METODO IF
Observamos que cuando aplicamos una carga P a través de un indentador. Vickers a un material frágil se produce una huella y grietas en los vértices de la huella dejada como se muestra en la figura.

Por este metodo se han desarrollado varias ecuaciones, las cuales requieren del conocimiento del valordel mòdulo de Young y del mòdulo de Poisson para su utilizacion.
Son utilizadas las siguientes ecuaciones: teoricas, empiricas y semiempiricas. En las semiempiricas estan las ecuaciones 1 y 2.
kIC= 0.016(E/H)0.5 P/C3/2 (1)
kIC=0.0752P/ C3/2 (2)

En las ecuaciones anteriores, E es el modulo de Young, P las carga aplicada a través del indentador, H la dureza definida como lacarga aplicada sobre el área proyectada, en casos especiales como en la ecuación 1 se desconoce E/H, se puede sustituir por el valor de 25 que es un promedio para materiales cerámicos.
En este trabajo la dureza también será evaluada mediante la definición adoptada por Vickers según la tercera ecuación:
Hv= 1.854*106 *P/(2a)2
Como vemos en este articulo, se describe el método IF y sus procedimientosy se muestran los principales problemas en la aplicación de este, para lo cual se ha utilizado como material a estudiar Titanato de Bario BaTiO3.
Desarrollo experimental
Fabricación del Titanato de Bario
Las probetas se fabricaron siguiendo la ruta convencional de fabricación de cerámicos por el método de reacción en estado sólido mediante prensado en frio, como se describirá en el siguienteesquema:
Pesado de reactivos

Eliminar la humedad de los reactivos
Triturado de reactivos
Adición de Etanol 1:1 en peso
Prensados de reactivos
Hasta 1000 kg/cm2
Calcinado

Triturado de productos calcinados

Adición de Etanol 1:1 en peso

Adición de PVA (aglomerante)
1:10 en peso
ConformadoHasta 3500 kg/cm2
Ruta de convencional (reacción en estado sólido por prensado en frio) para la fabricación de cerámicos. Q.P (Quality Pass, aceptación del producto)
Sinterizado

Terminado y Q.P

Los reactivos departida usados fueron: Carbonato de Bario grado P. A y Dióxido de Titanio grado P. A
Las distintas variables de procesamiento fueron escogidas de acuerdo a los valores empleados por distintos autores (Blamey and Parr, 1993;Callahan and Murray, 1954; Cook, 1956; DeVries and Bruke, 1957; Kluscar, 1956)
Las velocidades del calentamiento y enfriamiento fueron de 5 ºC/min. Los...