Influence of grinding residual stresses on contact loading strength degradation in Y-TZP Influência da tensão residual de polimento na degradação da resistência à carga de contato em Y-TZP

• Main Authors: A. Juy, M. Anglada, H. C. Fals, J. B. Fernandez
• Format: Article
• Language: English
• Published: Associação Brasileira de Cerâmica 2005-09-01
• Series: Cerâmica
• Subjects: fadiga de contato; tensões residuais de polimento; zircônia tetragonal policristalina; Contact fatigue; grinding residual stresses; tetragonal zirconia polycristals
• Online Access: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0366-69132005000300003

The influence of grinding surface stresses in Y-TZP doped with 2.5% molar yttria on the contact loading response has been studied. It is shown that by grinding with different pressures compression residual stresses are induced in a surface layer of about 10 µm in depth. Their effect is manifested by shorter indentation cracks in ground specimens, but they recover the original lengths of annealed specimens after a surface thin layer is removed by polishing. The response to cyclic contact loading with a ball of 1.96 mm in diameter has been studied by looking to the damage that takes place below the indenter, as well as by measuring the flexure biaxial strength after 1, 10³ and 10(5) cycles and for different load amplitudes. It is found that there is a threshold load, that is, a maximum contact load below which there is no degradation in the strength. This threshold is lower when transformability is higher and it depends on the number of contact cycles. But after a given large number of cycles, no further important additional degradation takes place. Under repeated contact loading in annealed specimens at loads for which a marked degradation in strength is detected, nucleation and growth of like-radial cracks is the main cause for the loss of strength, while for of ground specimens the extension of these defects is impeded by the compression surface residual stresses.<br>Foi estudada a influência das tensões de superfícies de polimento em zircônia tetragonal policirstalina (Y-TZP) dopada com 2,5 mol% ítria na resposta à carga de contato. É mostrado que o polimento com diferentes tensões residuais de compressão devidas ao polimento são induzidas em uma camada da superfície de aproximadamente 10 µm de profundidade. O seu efeito é manifestado por meio de pequenas trincas de indentação em amostras polidas, mas seus comprimentos originais são recuperados em amostras tratadas termicamente depois que uma fina camada é removida da superfície por meio de polimento. A resposta à carga de contato cíclica com uma esfera de 1,96 mm de diâmetro foi estudada observando o dano que acontece embaixo do indentador, e também medindo a resistência à flexão biaxial após 1, 10³ e 10(5) ciclos e para diferentes amplitudes de carga. É mostrado que existe uma carga limiar que é a carga de contato máximo abaixo da qual não há degradação na resistência. Este limiar é menos quando a transformabilidade é maior, e depende do número de ciclos de contato. Mas após um certo número de ciclos não acontece nenhuma degradação adicional importante. Sob repetidas cargas de contato em amostras tratadas termicamente sob cargas para as quais é detectada uma degradação acentuada de resistência, a nucleação e o crescimento de trincas radiais é a principal causa para a diminuição de resistência, enquanto em amostras polidas a extensão destes defeitos é impedida pelas tensões residuais de compressão de superfície.