Local fracture toughness measurements in polycrystalline cubic zirconia using micro-cantilever bending tests

Autor: Sylvain Meille, Jean-Marie Gatt, Armel Descamps-Mandine, Thierry Blay, Ronan Henry, Thierry Douillard, Cyril Langlois, Isabelle Zacharie-Aubrun
Přispěvatelé: Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département d'Etudes des Combustibles (DEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Consortium Lyon Saint-Etienne de Microscopie (CLYM), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM), Centre de microcaractérisation Raimond Castaing (CMCR), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM), Centre de microcaractérisation Raimond Castaing (Centre Castaing), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Mechanics of Materials
Mechanics of Materials, Elsevier, 2019, 136, pp.103086. ⟨10.1016/j.mechmat.2019.103086⟩
Mechanics of Materials, 2019, 136, pp.103086. ⟨10.1016/j.mechmat.2019.103086⟩
ISSN: 0167-6636
1872-7743
Popis: Local fracture toughness of a polycristalline ceramic was characterized with the micro-cantilever bending method. Beams were milled in single grains of cubic zirconia using a Focused Ion Beam (FIB) microscope. Grains with specific crystallographic orientations were chosen using Electron Backscatter Diffraction (EBSD) measurements to test specific plane families. Notched micro-cantilever beams were loaded up to fracture using a nano-indenter. For fracture toughness evaluation, three different methods were considered: an analytical solution, an isotropic Finite Element Method (FEM) calculation, and an anisotropic FEM model. These three methods gave similar toughness values. A good agreement was found with literature data measured on cubic zirconia single crystals at a macroscopic scale. In this work, no significant difference was noticed for fracture toughness between {100}, {110} and {111} crystallographic plane families. Such method could be used to characterize the local fracture properties of a sample showing extensive cracking such as irradiated nuclear fuel.
Databáze: OpenAIRE
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