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陶瓷力學(xué)性能檢測(cè)之?dāng)嗔秧g性檢測(cè)一、 概述陶瓷材料及制品在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要的作用,因其重要性,陶瓷檢測(cè)也顯得重要。下面就陶瓷的化學(xué)性能、力學(xué)性能等方面做一下簡(jiǎn)單介紹,供企業(yè)個(gè)人做為參考。陶瓷材料的檢測(cè)性能包括物理性能、化學(xué)性能、熱學(xué)性能、電學(xué)性能等方面,其中物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能是其主要的檢測(cè)重點(diǎn)。物理性能包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性能、磁性等?;瘜W(xué)性能包括耐氧化性、耐磨蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性等。而陶瓷材料通常來(lái)說(shuō)在彈性變形后立即發(fā)生脆性斷裂,不出現(xiàn)塑性變形或很難發(fā)生塑性變形,因此對(duì)陶瓷材料而言,人們對(duì)其力學(xué)性能的分析主要集中在彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性和硬度上,下文主要以科標(biāo)檢測(cè)為例來(lái)介紹下陶瓷力學(xué)性能中彎曲強(qiáng)度檢測(cè)的相關(guān)原理,科標(biāo)檢測(cè)專業(yè)提供相應(yīng)的陶瓷材料檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn),出具報(bào)告,因此有一定的參考價(jià)值!二、 斷裂韌性應(yīng)力集中是導(dǎo)致材料脆性斷裂的主要原因之一,而反映材料抵抗應(yīng)力集中而發(fā)生斷裂的指標(biāo)是斷裂韌性,用應(yīng)力強(qiáng)度因子(K)表示。尖端呈張開(kāi)型(I型)的裂紋最危險(xiǎn),其應(yīng)力強(qiáng)度因子用K表示,恰I好使材料產(chǎn)生脆性斷裂的K稱為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子,用K表示。金I IC屬材料的K一般用帶邊裂紋的三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)定,但在陶瓷材料中IC由于試樣中預(yù)制裂紋比較困難,因此人們通常用維氏硬度法來(lái)測(cè)量陶瓷材料的斷裂韌性。

陶瓷等脆性材料在斷裂前幾乎不產(chǎn)生塑性變形,因此當(dāng)外界的壓力達(dá)到斷裂應(yīng)力時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂紋。以維氏硬度壓頭壓入這些材料時(shí),在足夠大的外力下,壓痕的對(duì)角線的方向上就會(huì)產(chǎn)生裂紋,如圖2-1所示。裂紋的擴(kuò)展長(zhǎng)度與材料的斷裂韌性K存在一定的關(guān)系,因此IC可以通過(guò)測(cè)量裂紋的長(zhǎng)度來(lái)測(cè)定K。其突出的優(yōu)點(diǎn)在于快速、簡(jiǎn)單、IC可使用非常小的試樣。如果以P作為可使壓痕產(chǎn)生雷文的臨界負(fù)荷,C那么圖中顯示了不同負(fù)荷下的裂紋情況。由于硬度法突出的優(yōu)點(diǎn),人們對(duì)它進(jìn)行了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究。推導(dǎo)出了各種半經(jīng)驗(yàn)的理論公式。其中Blendell結(jié)合理論分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合,給出下列方程:25=0.055?25=0.055?lgf8.4QIc丿圖2-1PVP(左)和P〉P(右)時(shí)壓痕C CK是I型應(yīng)力強(qiáng)度因子,也就是斷裂韌性;卩為一常數(shù),約等于IC3;HV是維氏硬度;a為壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度的一半;c為表面裂紋長(zhǎng)度的一半,見(jiàn)圖2-1。經(jīng)過(guò)大量的研究表明,該公式至少在下列范圍內(nèi)是使用的:硬度(HV)=1~30GPa,斷裂韌性(K)=0.9~16MPa?mi/2IC

及泊松比(“)=0.2~0.3。一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這一公式和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有非常好的吻合。當(dāng)使用這一方程時(shí),一般所加的負(fù)荷要足夠大,使c/a大于3左右。但是在某些時(shí)候,這意味著要加很高的負(fù)荷,在一般的顯微硬度計(jì)上無(wú)法實(shí)現(xiàn),并且使壓頭極易損壞,增加測(cè)試費(fèi)用。后來(lái)Niihara等發(fā)現(xiàn),當(dāng)所加負(fù)荷較小時(shí),上述的公式經(jīng)過(guò)修正后仍舊適用。在脆性材料中,壓痕下材料的斷裂方式根據(jù)所加負(fù)荷的不同呈現(xiàn)兩種形式,如圖2-2所示。當(dāng)負(fù)荷小時(shí),所出現(xiàn)的裂紋稱Palmqvist裂紋(左圖),而在負(fù)荷較高時(shí),出現(xiàn)的裂紋稱為Median裂紋(右圖)。呵2a|呵2a|L匕圖2-2Palmqvist裂紋(左)和Median裂紋(右)陰影部分為裂紋擴(kuò)展區(qū)理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合表明,對(duì)于Palmqvist裂紋(0.25WL/a、2=0.035W25或、2=0.035KH—IC-丄Ha2而對(duì)于Median裂紋(c/a$2.5),用下列公式計(jì)算:

K?K?『H―IC-

丄Ha2=0.129〔-也就是說(shuō)只要能確定裂紋的形式,就可以用這些公式計(jì)算斷裂韌性,并且曲線同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合非常好。因

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