DIN EN ISO 15732-2005 Fine ceramics (advanced ceramics advanced technical ceramics) - Test method for fracture toughness of monolithic ceramics at room temperature by single edge p.pdf

1、September 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialpr fung (NMP) im DINPreisgruppe 13DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 81.060.30F* 9643611www.din.deXDIN EN

2、 ISO 15732Hochleistungskeramik Pr fverfahren zur Bestimmung der Bruchz higkeit monolithischer Keramik bei Raumtemperatur an einseitig gekerbten Biegeproben (SEPBVerfahren) (ISO 15732:2003);Deutsche Fassung EN ISO 15732:2005Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) Test method fo

3、r fracture toughness of monolithic ceramics at room temperature by single edge precracked beam (SEPB) method (ISO 15732:2003);German version EN ISO 15732:2005Cramiques techniques Mthode d essai de tnacit la rupture des cramiques monolithiques temprature ambiante sur prouvette prfissure sur une seule

4、 face (mthode SEPB) (ISO 15732:2003);Version allemande EN ISO 15732:2005Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 28 SeitenDIN EN ISO 15732:2005-092Nationales VorwortDie Europische Norm EN ISO 15732 ist im Komitee CEN/TC 184 Hochleistungskeramik ausgearb

5、eitetworden. Fr die deutsche Mitarbeit ist der Arbeitsausschuss NMP 291 Prfung von Hochleistungskeramik Monolithische Werkstoffe des Normenausschusses Materialprfung (NMP) verantwortlich.Fr die im Abschnitt 2 zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden DeutschenNormen h

6、ingewiesen:ISO 1101 siehe DIN ISO 1101ISO 3312 siehe DIN ISO 3312ISO 4287 siehe DIN EN ISO 4287ISO 6507-1 siehe DIN EN ISO 6507-1Nationaler Anhang NA(informativ)LiteraturhinweiseDIN ISO 1101, Technische Zeichnungen Form- und Lagetolerierung Form-, Richtungs-, Orts- und Lauf-toleranzen Allgemeines, D

7、efinitionen, Symbole, ZeichnungseintragungenDIN ISO 3312, Sintermetalle und Hartmetalle Ermittlung des ElastizittsmodulsDIN EN ISO 4287, Geometrische Produktspezifikationen (GPS) Oberflchenbeschaffenheit: Tastschnittver-fahren Benennungen, Definitionen und Kenngren der OberflchenbeschaffenheitDIN EN

8、 ISO 6507-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Vickers Teil 1: PrfverfahrenEUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN ISO 15732 Juni 2005 ICS 81.060.30 Deutsche Fassung Hochleistungskeramik Prfverfahren zur Bestimmung der Bruchzhigkeit monolithischer Keramik bei Raumtemperatur an eins

9、eitig gekerbten Biegeproben (SEPB-Verfahren) (ISO 15732:2003) Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) Test method for fracture toughness of monolithic ceramics at room temperature by single edge precracked beam (SEPB) method (ISO 15732:2003) Cramiques techniques Mthode dessai

10、de tnacit la rupture des cramiques monolithiques temprature ambiante sur prouvette prfissure sur une seule face (mthode SEPB) (ISO 15732:2003) Diese Europische Norm wurde vom CEN am 2. Juni 2005 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedi

11、ngungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erh

12、ltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gl

13、eichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schw

14、eden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2005 CEN Alle Recht

15、e der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN ISO 15732:2005 DEN ISO 15732:2005 (D) 2 Vorwort Der Text von ISO 15732:2003 wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 206 Fine ceramics” der Internationalen Organisa

16、tion fr Normung (ISO) erarbeitet und als EN ISO 15732:2005 durch das Technische Komitee CEN/TC 184 Hochleistungskeramik” bernommen, dessen Sekretariat vom BSI gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes

17、oder durch Anerkennung bis Dezember 2005, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Dezember 2005 zurckgezogen werden. Diese Norm ist Teil einer Reihe: CEN/TS 14425-1, Hochleistungskeramik Prfverfahren zur Bestimmung der Bruchzhigkeit von monolithischer Keramik Teil 1: Leitlinie zur Au

18、swahl des Prfverfahrens CEN/TS 14425-3, Hochleistungskeramik Prfverfahren zur Bestimmung der Bruchzhigkeit von monolithischer Keramik Teil 3: Verfahren fr Biegeproben mit Chevron-Kerb (CNB-Verfahren) CEN/TS 14425-5, Hochleistungskeramik Prfverfahren zur Bestimmung der Bruchzhigkeit von monolithische

19、r Keramik Teil 5: Verfahren fr Biegeproben mit V-Kerb (SEVNB-Verfahren) (verffentlicht) EN ISO 15732, Hochleistungskeramik Prfverfahren zur Bestimmung der Bruchzhigkeit monolithischer Keramik bei Raumtemperatur an einseitig gekerbten Biegeproben (SEPB-Verfahren) (ISO 15732:2003) EN ISO 18756, Hochle

20、istungskeramik Bestimmung der Bruchzhigkeit monolithischer Keramik bei Raumtemperatur fr Biegeproben mit Oberflchenriss (Knoop-Riss) (SCF-Verfahren) Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Be

21、lgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern.

22、 Anerkennungsnotiz Der Text von ISO 15732:2003 wurde vom CEN als EN ISO 15732:2005 ohne irgendeine Abnderung genehmigt. EN ISO 15732:2005 (D) 3 Inhalt Seite Vorwort 2 1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen4 3 Begriffe .4 4 Formelzeichen und Bezeichnungen6 5 Kurzbeschreibung des Verfahrens6

23、6 Prfgerte.6 7 Proben 10 8 Prfverfahren .11 9 Bewertung der Gltigkeit des gemessenen Werts 16 10 Berechnung18 11 Prfbericht .19 Anhang A (informativ) Einrichtung zur Erzeugung des Anrisses20 Anhang B (informativ) Fr das SEPB-Verfahren empfohlene Vorgehensweise.23 Literaturhinweise26 EN ISO 15732:200

24、5 (D) 4 1 Anwendungsbereich Diese Internationale Norm legt ein Prfverfahren zur Bestimmung der Bruchzhigkeit monolithischer keramischer Werkstoffe fest, das bei Raumtemperatur an einseitig gekerbten Biegeproben (SEPB-Verfahren) durchgefhrt wird. Diese Internationale Norm ist fr die Anwendung auf mon

25、olithische Keramiken und durch Whisker oder Teilchen verstrkte Keramiken vorgesehen, die makroskopisch als homogen angesehen werden. Keramische Verbundwerkstoffe mit Endlosfaserverstrkung werden nicht erfasst. Die vorliegende Internationale Norm ist zur Entwicklung dieser keramischen Werkstoffe, fr

26、Vergleiche zwischen keramischen Werkstoffen, zur Qualittssicherung, fr Beschreibungen, fr die Zuverlssigkeit und die Gestaltung der ermittelten Daten anwendbar. Bruchzhigkeitswerte, die nach anderen Prfverfahren bestimmt werden, knnen nicht gegen den in dieser Internationalen Norm definierten Bruchz

27、higkeitswert Klpbausgetauscht werden, und es kann sein, dass sie berhaupt nicht miteinander austauschbar sind. Die in dieser Internationalen Norm angegebenen Werte entsprechen dem Internationalen Einheitensystem (SI). 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung d

28、ieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen) ISO 1101:1983, Technical drawings Geometrical tolerancing Tolerancing of form, orie

29、ntation, location and run-out Generalities, definitions, symbols, indications on drawings ISO 3312:1987, Sintered metal materials and hardmetals Determination of Young modulus ISO 4287:1997, Geometrical Product Specifications (GPS) Surface texture: Profile method Terms, definitions and surface textu

30、re parameters ISO 6507-1:1997, Metallic materials Vickers hardness test Part 1: Test method 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Spannungsintensittsfaktor KIGre der Singularitt des elastischen Spannungsfeldes an der Spitze eines Risses, der einer Rissffnung

31、sverschiebung unterliegt ANMERKUNG Der Spannungsintensittsfaktor ist eine Funktion der aufgebrachten Kraft und hngt von der Gre der Probe sowie der Geometrie und Lnge des Risses ab; er hat die Einheit der Kraft, multipliziert mit der Lnge hoch 3/2. 3.2 Bruchzhigkeit Oberbegriff fr das Ausma des Wide

32、rstands gegen eine Rissverlngerung EN ISO 15732:2005 (D) 5 3.3 Bruchzhigkeitswert KIpb der nach dem SEPB-Verfahren gemessene Wert fr die Bruchzhigkeit ANMERKUNG Dieser Bruchzhigkeitswert ist der durch Messung ermittelte Spannungsintensittsfaktor, der dem Widerstand eines geradlinig durchgehenden Ris

33、ses mit hohem Anfangsrisswachstum gegen eine Rissverlngerung entspricht, wobei der Riss von einem mit Hilfe des Brckenverfahrens erzeugten Anriss ausgeht, dessen Ausgangspunkt ein Vickers-Eindruck oder ein Sgekerb ist. Die Messung wird nach dem in den Abschnitten 5 und 10 festgelegten Ablaufverfahre

34、n so durchgefhrt, dass alle an die Gltigkeit gestellten Anforderungen erfllt werden. 3.4 Anriss Riss, der in eine vorrangig zur Messung der Bruchzhigkeit vorgesehene Probe knstlich eingebracht wird 3.5 Frontlinie des Anrisses Linie zur Anzeige der Position der Spitze des Anrisses 3.6 Anfangsrisswach

35、stum Erscheinung, bei der nach zunchst pltzlichem und instabilem Wachstum, das eine akustische Signatur veranlasst, eine Risshemmung auftritt 3.7 Drei-Punkt-Biegung Beanspruchungsanordnung, bei der eine Biegeprobe an einer Stelle in der Mitte zwischen zwei Auflagerrollen beansprucht wird 3.8 Vier-Pu

36、nkt-Biegung Beanspruchungsanordnung, bei der eine Biegeprobe symmetrisch an zwei Stellen jeweils in einem Abstand von den beiden ueren Rollen (Auflagerrollen) beansprucht wird, der einem Viertel der Gesamt-Spannweite (Abstand zwischen den Auflagerrollen) entspricht 3.9 Komplianz Reziprokwert fr den

37、Gradienten in der Kraft-Durchbiegungs-Kurve ANMERKUNG Eine zunehmende Durchbiegung fhrt demzufolge in Abhngigkeit von der Verlngerung des Risses zu einer Zunahme der Komplianz. EN ISO 15732:2005 (D) 6 4 Formelzeichen und Bezeichnungen Die in dieser Internationalen Norm angewendeten Symbole und ihre

38、Bezeichnungen sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Formelzeichen und Bezeichnungen Formel-zeichen Einheit Bezeichnung Verweisungen b mm Breite der Mittennut in der Probenauflageflche A.2.3, Bild A.1 d mm Dicke der Probe 7.1, Bild 3 d1mm Abstand zwischen den Auflagerrollen der Biegeprfeinrichtung (

39、untere Spannweite) 6.4, Bild 2 d2mm Abstand zwischen den Belastungsrollen der Einrichtung fr die Vier-Punkt-Biegeprfung (obere Spannweite) 6.4, Bild 2 KIpbMPamKritischer Spannungsintensittsfaktor, gemessen nach dem SEPB-Verfahren Abschnitt 10, Gleichungen (7) und (10)l mm Lnge des Anrisses 8.7.3, Bi

40、ld 6, Gleichung (2) l mm Lnge bei stabilem Risswachstum 8.7.4, Bild 6, Gleichung (3) L mm Lnge der Probe 7.1, Bild 3 Lamm Lnge der Grundflche der Nut, die zur Probenpositionierung auf der Probenauflageflche dient (einschlielich der Breite b der Mittennut) A.2.3, Bild A.1 Lpmm Lnge der unteren Flche

41、der Belastungsplatte A.2.3, Bild A.1 PfN Grte Kraft beim Bruch der Probe 8.6, Bild 5 w mm Hhe der Probe 7.1, Bild 3 l/l 1 nderung der Komplianz 8.6, Gleichung (1) 5 Kurzbeschreibung des Verfahrens Bei diesem Verfahren wird der Bruchzhigkeitswert Klpb, bei der Biegeprfung aus der Lnge des Anrisses, d

42、en Probenmaen und dem Abstand zwischen den Auflagerrollen ermittelt, indem die Bruchkraft der Probe nach der Drei- oder Vier-Punkt-Biegung an einer einseitig gekerbten Biegeprobe bestimmt wird. Ein geradlinig durchgehender Anriss wird in der Probe, ausgehend von einem eingearbeiteten Kerb oder einem

43、 Vickers-Eindruck, mit Hilfe des Brckenverfahrens knstlich erzeugt. Im Allgemeinen wird diese Prfung bei Umgebungstemperatur in der blichen Umgebung durchgefhrt. 6 Prfgerte 6.1 Einrichtung zur Erzeugung des Anrisses Um einen Anriss mit hohem Anfangsrisswachstum in der Probe so zu erzeugen, dass die

44、Rissfront annhernd parallel zur Probenoberflche verluft, wird eine geeignete Einrichtung bentigt. EN ISO 15732:2005 (D) 7 Fr die beim Brckenverfahren angewendete Einrichtung zeigt Bild 1 ein Beispiel fr einen mglichen Aufbau der wichtigsten Bauteile, zu denen eine Belastungsplatte mit einer Aufnahme

45、 fr die Belastungskugel, eine Probenaufnahmeplatte mit einer mittig angeordneten Nut und einer dazu rechtwinkligen Nut zur Positionierung der Probe sowie die Belastungskugel gehren. Die Formen der anzuwendenden Belastungsplatte und der Probenaufnahmeplatte sind von rechts nach links und von vorn nac

46、h hinten symmetrisch und haben eine Tiefe, die mindestens das Dreifache der Probendicke d betrgt. Die waagerecht gemessene Mittenabweichung zwischen Belastungskugel und Probenaufnahmeplatte betrgt weniger als 0,1 mm. ANMERKUNG Anhang A enthlt Empfehlungen fr einen typischen Aufbau einer fr das Brcke

47、nverfahren geeigneten Einrichtung, die sich fr die meisten Arten von keramischen Werkstoffen gut bewhrt hat. Legende 1 Druckkraft 2 Belastungskugel 3 Belastungsplatte 4 Obere Belastungsplatte, z. B. aus gehrtetem Stahl, mit Aufnahme fr die Kugel 5 Untere Belastungsplatte, z. B. aus Siliciumnitrid, m

48、it auf Hochglanz polierter Unterflche (mit der oberen Belastungsplatte fest verbunden) 6 Probe 7 Mittennut 8 Nut zur Probenpositionierung 9 Probenaufnahmeplatte, z. B. aus gehrtetem Stahl (HV 10 5 GPa) Bild 1 Beispiel fr die beim Brckenverfahren zur Anrisserzeugung angewendete Einrichtung EN ISO 157

49、32:2005 (D) 8 6.2 Einrichtung zur Aufbringung einer Kraft, mit der ein Anriss zu erzeugen ist Die Kraftaufbringungs-Einrichtung muss in der Lage sein, allmhlich auf das Brcken-Gert, mit dem der Anriss erzeugt wird, eine Druckbeanspruchung aufzubringen. An die Aufbringung der Kraft werden keine hohen Genauigkeitsa