The acoustic emission analysis of the crack processes in alumina

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The crack processes in single-phase alumina specimens have been investigated by acoustic emission (AE) analysis with regard to the increase of the crack resistance. During loading of a notched specimen, individual AE signals are observed at first, which are probably due to the generation of microcracks in a process zone around the notch. At higher loads signal clusters are found, which should be due to the coalescence of microcracks. By these coalescence events the main crack is formed. At macroscopic crack propagation most AE events are located within the crack tip zone. However, up to about 20% of all events are located within the crack flank zone behind the crack tip. Thus, it can be concluded that there is an energy dissipation at the crack tip at beginning of the loading, which determines the starting value of the crack resistance. At macroscopic crack propagation crack flank interactions contribute to the increase of crack resistance, too. However, it cannot be decided from AE if the contribution of the process zone at the crack tip or of the crack flanks in the wake of the crack tip play the major role in increasing the crack resistance. Die Riβausbreitung in einphasigen Aluminiumoxidproben wurde mit der akustischen Emissionsanalyse (AE) auf die Zunahme des Riβwiderstandes hin untersucht. Bei der Belastung einer gekerbten Probe wurden zunächst einzelne AE-Signale beobachtet, die wahrscheinlich auf die Entstehung von Mikrorissen in der Prozeβzone um die Kerbe zurückzuführen sind. Bei höheren Belastungen treten Signalhäufungen auf, die auf das Zusammenwachsen von Mikrorissen hinweisen. Aus diesem Zusammenwachsen bildet sich der Hauptriβ. Während der makroskopischen Riβausbreitung treten die meisten AE-Signale innerhalb der Riβspitzenzone auf. Jedoch können bis zu 20% aller Signale innerhalb der Riβflankenzone hinter der Riβspitze lokalisiert sein. Es kann somit gefolgert werden, daβ es bei Belastungsbeginn an der Riβspitze zu einer Energiedissipation kommt, die den Ausgangswert des Riβwiderstandes bestimmt. Beim makroskopischen Riβwachstum tragen die Wechselwirkungen mit der Riβflanke ebenfalls zu einer Erhöhung des Riβwiderstandes bei. Es kann jedoch mit AE-Daten nicht geklärt werden, ob die Prozeβzone an der Riβspitze oder die Riβflankenzonen in der Spur der Riβspitze den Hauptteil an der Erhöhung des Riβwiderstandes tragen. On a étudié les mécanismes de fissuration dans des échantillons d'alumine monophasés par émission acoustique (AE), notamment en ce qui concerne l'augmentation de la résistance à la fissuration. Pendant le chargement d'un échantillon entaillé, on observe d'abord des signaux acoustiques isolés, qui sont probablement dûs à la formation de microfissures dans une zone d'endommagement autour de l'entaille. A charge plus élevée, on trouve des groupes de signaux qui s'expliquent certainement par la coalescence des microfissures. La fissure principale est formée par ces phénomènes de coalescence. Lors de la propagation macroscopique de la fissure, la plupart des pulses acoustiques provient de l'extrémité de la fissure. Pourtant, jusqu'à 20% de l'ensemble des événements émanent d'une zone située dans la flanc de la fissure, derrière l'extrémité de la fissure. On en conclut qu'il y a dissipation d'énergie à l'extrémité de la fissure au début du chargement, ce qui détermine la résistance initiale à la fissuration. Puis pendant la propagation macroscopique de la fissure, des interactions provenant des zones discrètes adjacentes à la fissure contribuent également à l'augmentation de la résistance à la fissuration. Toutefois, on ne peut déterminer, à partir des mesures d'émission acoustique, quelle contribution—celle de la zone d'endommagement en avant du front de fissure ou celle de la zone située sur les flancs de la fissure dans le sillage de l'extrémité de la fissure, joue le rôle principal quant à l'augmentation de la résistance à la fissuration.