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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 11/2015

01.11.2015

Indentation Fracture Resistance Vs Conventional Fracture Toughness of Carbon Nanotube/Alumina Nanocomposites

verfasst von: Soumya Sarkar, Probal Kumar Das

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 11/2015

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Abstract

Multiwalled carbon nanotube (MWCNT)/alumina (Al2O3) nanocomposites were fabricated using two varieties of CNT to access the effect of morphological variation of the filler on fracture resistance (K R)/toughness (K IC) of studied specimens. Special attention was also given to compare K R and K IC values for tracing out the primary selection criterion of appropriate indentation fracture (IF) equation used in relatively faster and simpler ‘direct crack measurement’ (DCM) technique to evaluate K R values close to stringent ‘single edge notched beam’ (SENB) derived K IC data. While K IC was calculated using the unique expression suitable for specimens tested under four-point flexure, K R values were evaluated using a series of IF equations suitable for Palmqvist and/or median crack systems. As far as change in K R and/or K IC of nanocomposites was concerned, it was noticed that for longer/thicker CNTs having relatively higher internal bamboo structures, much lower amount (0.15 vol pct) was adequate to achieve the highest improvement in K R (~87 pct) or K IC (~50 pct) over pure Al2O3 (Laugier K R ≈ 3.83 MPa-m0.5; K IC ≈ 3.48 MPa-m0.5) than that required for smaller/thinner CNTs (≥0.3 vol pct). On contrary, resistance to fracture up to 1.2 vol pct CNT loading was much enhanced in specimens fabricated with smaller/thinner CNTs over those fabricated using longer/thicker CNTs. Comparatively better morphology, adequate CNT dispersion, and higher population of bridging elements in specimens containing smaller/thinner CNTs were the key factors behind such toughness retention.

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Metadaten
Titel
Indentation Fracture Resistance Vs Conventional Fracture Toughness of Carbon Nanotube/Alumina Nanocomposites
verfasst von
Soumya Sarkar
Probal Kumar Das
Publikationsdatum
01.11.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 11/2015
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-015-3086-y

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