氧化鋁陶瓷的制備實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)一 氧化鋁陶瓷的制備結(jié)構(gòu)陶瓷的制備通常由所需起始物料的細(xì)粉，加入一定的結(jié)合劑，根據(jù)合適的配比混合后，選擇適當(dāng)?shù)某尚头椒?，制成坯體。坯體經(jīng)干燥處理后，進(jìn)行燒結(jié)而得到。坯體經(jīng)燒結(jié)后，宏觀上的反映為坯體有一定程度的收縮，強(qiáng)度增大，體積密度上升，氣孔率下降，物理性能得到提高。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.選用氧化鋁粉體，通過干法成型，制備氧化鋁陶瓷。2.選用合適的燒結(jié)助劑，促進(jìn)氧化鋁陶瓷的燒結(jié)，加深對(duì)陶瓷燒結(jié)的理解。3.熟悉陶瓷常用物理性能的測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)原理：氧化物粉體經(jīng)成型后得到的生坯，顆粒間只有點(diǎn)接觸，強(qiáng)度很很低，但通過燒結(jié)，雖在燒結(jié)時(shí)既無外力又無化學(xué)反應(yīng)，但能使點(diǎn)接觸的顆粒緊密結(jié)成堅(jiān)硬而強(qiáng)度很高的瓷體，其驅(qū)

2、動(dòng)力為粉體具有較高的表面能。但純氧化鋁陶瓷的燒結(jié)需要的溫度很高，為在較低的溫度下完成燒結(jié)，需要向體系中加入一定的助燒劑，使其能在相對(duì)較低的溫度下出現(xiàn)液相而實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)。本實(shí)驗(yàn)中，采用向氧化鋁粉體中加入適量的二氧化硅粉體以促進(jìn)燒結(jié)，而達(dá)到氧化鋁陶瓷燒結(jié)的目的。實(shí)驗(yàn)儀器：天平、燒杯、壓力機(jī)、模具、游標(biāo)卡尺、電爐等實(shí)驗(yàn)步驟：1.配料。將氧化鋁、氧化鋯粉體按80：20的質(zhì)量比例混合均勻，并外加入5%的水起結(jié)合作用。2.制樣。稱取適量混合好的粉體，倒入模具內(nèi)，壓制成型。并量尺寸，計(jì)算生坯的體積密度。3.干燥。將成型好的生坯充分干燥。4.燒結(jié)。將干燥后的生坯置于電爐內(nèi)，在1600的條件下保溫3小時(shí)。5.檢

3、測(cè)。測(cè)量燒后試樣的尺寸，計(jì)算其體積密度。計(jì)算燒結(jié)前后線變化率。氧化鋁陶瓷的制備實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 實(shí)驗(yàn)儀器3. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理起始物料的配比；結(jié)合劑的加入量；燒結(jié)前后試樣的體積密度及質(zhì)量變化；燒結(jié)前后的線變化率。4. 思考題：1）助燒劑的作用機(jī)理是什么？2）常用體積密度的測(cè)試方法有哪幾種？實(shí)驗(yàn)二 氧化鋁陶瓷材料力學(xué)性能的檢測(cè)為了有效而合理的利用材料，必須對(duì)材料的性能充分的了解。材料的性能包括物理性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能和工藝性能等方面。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。工藝性能指材料的加工性能，如成型性能、燒

4、結(jié)性能、焊接性能、切削性能等。機(jī)械性能亦稱為力學(xué)性能，主要包括強(qiáng)度、彈性模量、塑性、韌性和硬度等。而陶瓷材料通常來說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，本文在此基礎(chǔ)上對(duì)其力學(xué)性能檢測(cè)方法做了簡單介紹。1.彎曲強(qiáng)度彎曲實(shí)驗(yàn)一般分三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲兩種，如圖1-1所示。四點(diǎn)彎曲的試樣中部受到的是純彎曲，彎曲應(yīng)力計(jì)算公式就是在這種條件下建立起來的，因此四點(diǎn)彎曲得到的結(jié)果比較精確。而三點(diǎn)彎曲時(shí)梁各個(gè)部位受到的橫力彎曲，所以計(jì)算的結(jié)果是近似的。但是這種近似滿足大多數(shù)工程要求，并且三點(diǎn)彎曲的夾具簡單

5、，測(cè)試方便，因而也得到廣泛應(yīng)用。圖1-1 三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲示意圖由材料力學(xué)得到，在純彎曲且彈性變形范圍內(nèi)，如果指定截面的彎矩為M，該截面對(duì)中性軸的慣性矩為Iz，那么距中性軸距離為y點(diǎn)的應(yīng)力大小為：在圖1-1的四點(diǎn)彎曲中，最大應(yīng)力出現(xiàn)在兩加載點(diǎn)之間的截面上離中性軸最遠(yuǎn)的點(diǎn)，其大小為：其中P為載荷的大小，a為兩個(gè)加載點(diǎn)中的任何一個(gè)距支點(diǎn)的距離，b和h分別為矩形截面試樣的寬度和高度，而D為圓形截面試樣的直徑。因此當(dāng)材料斷裂時(shí)所施加載荷所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力就材料的抗彎強(qiáng)度。而對(duì)于三點(diǎn)彎曲，最大應(yīng)力出現(xiàn)在梁的中間，也就是與加載點(diǎn)重合的截面上離中性軸最遠(yuǎn)的點(diǎn)，其大小為：式中l(wèi)為兩個(gè)支點(diǎn)之間的距離（也稱為試樣的跨

6、度）。上述的應(yīng)力計(jì)算公式僅適用于線彈性變形階段。脆性材料一般塑性變形非常小，同彈性變形比較可以忽略不計(jì)，因此在斷裂前都遵循上述公式。斷裂載荷所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為試樣的彎曲強(qiáng)度。需要注意的是，一般我們要求試樣的長度和直徑比約為10，并且在支點(diǎn)的外伸部分留足夠的長度，否則可能影響測(cè)試精度。另外，彎曲試樣下表面的光潔度對(duì)結(jié)果可能也會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。粗糙表面可能成為應(yīng)力集中源而產(chǎn)生早期斷裂。所以一般要求表面要進(jìn)行磨拋處理。當(dāng)采用矩形試樣時(shí)，也必須注意試樣的放置方向，避免使計(jì)算中b、h換位得到錯(cuò)誤的結(jié)果。2.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，

7、用應(yīng)力強(qiáng)度因子（K）表示。尖端呈張開型（I型）的裂紋最危險(xiǎn)，其應(yīng)力強(qiáng)度因子用KI表示，恰好使材料產(chǎn)生脆性斷裂的KI稱為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，用KIC表示。金屬材料的KIC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)展長度與材料的斷裂韌性KIC存在一定的關(guān)系，因此可以通過測(cè)量裂紋的長度來測(cè)定KIC。其突出的優(yōu)點(diǎn)在于快速、簡單、可

8、使用非常小的試樣。如果以PC作為可使壓痕產(chǎn)生雷文的臨界負(fù)荷，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：2a2c圖2-1 PPC（左）和PPC（右）時(shí)壓痕KIC是I型應(yīng)力強(qiáng)度因子，也就是斷裂韌性；為一常數(shù)，約等于3；HV是維氏硬度；a為壓痕對(duì)角線長度的一半；c為表面裂紋長度的一半，見圖2-1。經(jīng)過大量的研究表明，該公式至少在下列范圍內(nèi)是使用的：硬度（HV）=130GPa，斷裂韌性（KIC）=0.916MPa·m1/2及泊松比（）=0.20.3。

9、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)上無法實(shí)現(xiàn)，并且使壓頭極易損壞，增加測(cè)試費(fèi)用。后來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）。L2a2c2a圖2-2 Palmqvist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)

10、結(jié)果擬合表明，對(duì)于Palmqvist裂紋（0.25L/a25或1.25c/a3.5），用下列公式計(jì)算斷裂韌性：而對(duì)于Median裂紋（c/a2.5），用下列公式計(jì)算：也就是說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。因而可以使用小負(fù)荷測(cè)斷裂韌性，避免高負(fù)荷所帶來的一系列技術(shù)上的困難。目前當(dāng)確定裂紋的擴(kuò)展方式困難或麻煩時(shí)，依舊傾向于使用高的負(fù)荷，使裂紋呈Median擴(kuò)展形式。3.硬度陶瓷材料中，通常采用的是維氏硬度與莫氏硬度。維氏硬度的測(cè)量是將一個(gè)相對(duì)夾角為136°的正四棱錐金剛石壓頭在一定的負(fù)荷下壓入試樣表面，經(jīng)過一定時(shí)間的保持后卸載，測(cè)定壓痕

11、兩對(duì)面線的長度并取其平均值（d）計(jì)算壓痕的實(shí)際面積，負(fù)荷和所測(cè)面積的比值就是維氏硬度，用HV表示。經(jīng)幾何換算后得到：壓痕的對(duì)角線長度一般通過顯微鏡測(cè)量，工作面要和底面平行，粗糙度分別在Ra0.1和Ra0.8以下，而實(shí)驗(yàn)力根據(jù)試樣的厚度和硬度一般在9.8980N。一般要求試樣的最小厚度至少為壓痕對(duì)角線長度的1.5倍，否則結(jié)果會(huì)有誤差。為了保證所測(cè)數(shù)值的準(zhǔn)確性，要求兩對(duì)角線長度相差較小，加壓保持時(shí)間在1030s之間。另外，在陶瓷材料中經(jīng)常使用到的硬度還有莫氏硬度。莫氏硬度是應(yīng)用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試試樣的表面而發(fā)生劃痕，其硬度值并非絕對(duì)硬度值，而是按硬度的順序表示的值。莫氏硬度現(xiàn)在一般認(rèn)定

12、有15級(jí)，其中1級(jí)滑石最軟，15級(jí)金剛石最硬，各級(jí)代表材料如表3-1所示：表3-1 莫氏硬度表分級(jí)代表材料分級(jí)代表材料分級(jí)代表材料1滑石2石膏3方解石4螢石5磷灰石6正長石7石英玻璃8石英9黃玉10石榴石11熔融氧化鋁12剛玉13碳化硅14碳化硼15金剛石實(shí)驗(yàn)1  材料機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶沾墒且环N脆性材料，在檢選、加工、搬運(yùn)和使用的過程中容易破損。因此，測(cè)定陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度對(duì)陶瓷材料的科學(xué)研究、生產(chǎn)質(zhì)量控制及使用都有重要的意義。測(cè)定陶瓷強(qiáng)度的負(fù)荷形式，一般用彎曲、拉伸或者壓縮。本實(shí)驗(yàn)的目的：1、了解影響陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度的各種因素。2、掌握陶瓷材料強(qiáng)度的測(cè)試

13、原理與測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理陶瓷材料中含有結(jié)晶顆粒、玻璃相及氣孔，這使陶瓷結(jié)構(gòu)中存在許多缺陷。特別是組成陶瓷材料的主要晶體和玻璃相多是脆性的，因此，陶瓷在室溫下呈現(xiàn)脆性，在外力的作用下會(huì)突然斷裂。在測(cè)定陶瓷強(qiáng)度的方法中，最容易進(jìn)行分析的是兩種方法，即將試樣的張力負(fù)荷或壓力負(fù)荷不斷增加至試樣斷裂。將斷裂時(shí)的負(fù)荷除以試樣的橫截面積就可得出抗張強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度。但是，在做張力試驗(yàn)時(shí)，試樣的兩端不易夾緊，所以常常用抗彎（抗折）強(qiáng)度測(cè)定來代替?？箯潱拐郏?qiáng)度是陶瓷制品和陶瓷材料或陶瓷原料的重要力學(xué)之一，通過這一性能的測(cè)定，可以直觀地了解制品的強(qiáng)度，為發(fā)展新品種，調(diào)整配方，改進(jìn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量提供依據(jù)。

14、陶瓷抗壓強(qiáng)度的測(cè)定一般采用軸心受壓的形式。陶瓷材料的破裂往往從表面開始，因此試樣大小和形狀對(duì)測(cè)量結(jié)果又較大的影響。試樣的尺寸增大，存在缺陷的概率也增大，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值偏低。因此，試樣的尺寸應(yīng)當(dāng)小一點(diǎn)，以降低缺陷的概率。三、實(shí)驗(yàn)儀器與材料1、實(shí)驗(yàn)儀器：萬能材料試驗(yàn)機(jī)、切片機(jī)、研磨拋光機(jī)、游標(biāo)卡尺等。2、實(shí)驗(yàn)材料：購買的建筑陶瓷樣品。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、測(cè)試樣品的處理：先進(jìn)行樣品的切割、研磨與拋光處理，再將樣品清洗干凈，剔除有可見缺陷的試樣，干燥后待用（注：同類試樣不應(yīng)少于10個(gè)）；2、用游標(biāo)卡尺測(cè)量好樣品的長、寬、高等尺寸；3、將樣品放置于試驗(yàn)臺(tái)上，并打開材料試驗(yàn)機(jī)的電源開關(guān)；4、打開電腦上的操作

15、軟件，設(shè)置好操作軟件上的相關(guān)參數(shù)（如試驗(yàn)力、加載速度等）；5、點(diǎn)擊操作軟件上的“開始”鍵，儀器將開始自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試；6、選擇相應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)，可以進(jìn)行抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試。五、數(shù)據(jù)記錄    根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別以列表的形式記錄測(cè)試抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度中的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。六、測(cè)試結(jié)果處理1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，舍棄異常數(shù)據(jù)，以5個(gè)試樣的平均值為抗彎強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度的最終結(jié)果。2、根據(jù)平均值求出標(biāo)準(zhǔn)偏差。七、思考題1、影響陶瓷抗彎強(qiáng)度的因素有哪些？2、影響陶瓷抗壓強(qiáng)度測(cè)定的因素是什么？實(shí)驗(yàn)2  材料硬度的測(cè)定一、   &

16、#160;       實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解材料硬度測(cè)試的意義；2、了解影響材料硬度的因素；3、掌握靜載壓入法測(cè)定材料維氏硬度與洛氏硬度的原理和方法。二、           實(shí)驗(yàn)原理硬度是材料的一種重要力學(xué)性能，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于測(cè)量方法不同，測(cè)得的硬度所代表的材料性能也各異，所以硬度沒有統(tǒng)一的意義，各種硬度單位也不同，彼此間沒有固定的換算關(guān)系。礦物、晶體和陶瓷材料的硬度取決于其組成和結(jié)構(gòu)。離子半徑越小，離子電價(jià)愈高

17、，配位數(shù)越小，結(jié)合能就越大，抵抗外力摩擦、刻劃和壓入的能力也就愈強(qiáng)，所以硬度就較大。陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)、裂紋、雜質(zhì)等都對(duì)硬度有影響。升高溫度，硬度將下降。陶瓷及礦物材料常用刻劃硬度表示，也叫劃痕硬度、莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的順序或反映材料抵抗破壞的能力，不表示軟硬的程度，后面的礦物可劃破前面的礦物表面。目前莫氏硬度可分為15級(jí)。另外兩類測(cè)定硬度的方法是：回跳硬度和靜載壓入硬度?；靥捕确从硰椥宰冃喂Φ拇笮?，但應(yīng)用最廣泛的是靜載壓入硬度。靜載壓入的硬度試驗(yàn)法種類很多，常用布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度及努普硬度法。這些方法的原理都是在靜壓下將一硬的物體壓入被測(cè)物體表面，使材料產(chǎn)生局部的塑性

18、變形并產(chǎn)生壓痕，根據(jù)壓痕的大小或深度來確定硬度值；壓痕大則材料較軟，壓痕小則材料較硬。布氏硬度法主要用來測(cè)定金屬材料中較軟及中等硬度的材料，很少用于陶瓷；維氏硬度法及努普硬度法都適用于較硬的材料，也用于測(cè)量陶瓷的硬度；洛氏硬度法測(cè)量的范圍較廣，采用不同的壓頭和負(fù)荷可以得到15種標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度。此外，還有15種表面洛氏硬度。其中，HRA，HRC能用來測(cè)量陶瓷的硬度。一般無機(jī)材料也常用顯微硬度法測(cè)量，其原理和維氏硬度法一樣，但其負(fù)荷載只有11000 g，其d值只有幾個(gè)微米，故較適用于測(cè)量脆性材料。三、        &#

19、160;  實(shí)驗(yàn)儀器與原料1、實(shí)驗(yàn)儀器：切片機(jī)、研磨拋光機(jī)、HVS-50型維氏硬度計(jì)、HRS-150數(shù)顯洛氏硬度計(jì)。2、實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)塊樣品、購買的建筑陶瓷樣品。四、           實(shí)驗(yàn)步驟（一）維氏硬度測(cè)定1、儀器使用預(yù)備工作“零位”檢驗(yàn)：檢驗(yàn)“零位”的實(shí)質(zhì)是使在Ogf狀態(tài)時(shí)的金剛石角錐體壓頭頂端正好處在顯微鏡40倍物鏡的物平面上。用“零位”校正顯微鏡觀察壓頭像，若偏高或偏低可通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)。儀器調(diào)平：調(diào)節(jié)三只安平螺絲，使圓水泡居中，這時(shí)工作臺(tái)處于水

20、平位置，也表示加荷主軸處于沿垂位置，這是顯微硬度計(jì)進(jìn)行正常工作所必須的。照明調(diào)節(jié)：照明調(diào)節(jié)的目的是要使顯微鏡視場(chǎng)中看到的試樣工作面既明亮又均勻?qū)ΨQ。為此可調(diào)節(jié)照明燈抱的位置及照明亮度旋鈕。2、試樣安放：對(duì)于厚試樣可直接放在工作臺(tái)上進(jìn)行測(cè)定，對(duì)薄試樣則需要加墊輔助工作臺(tái)。比較方整的試樣或圓柱體可用平口鉗夾緊，需保證被測(cè)試樣的表面與鉗口的上平面共面。薄片試樣可將薄片夾緊器進(jìn)行裝夾，測(cè)定0.2-4mm圓柱體試樣的端面的硬度時(shí)可用圓柱體夾緊器。對(duì)于形狀比較復(fù)雜的零件可用橡皮泥粘在壓平臺(tái)上，然后在壓平機(jī)上制平，以保證試樣表面與工作臺(tái)的平行度。3、硬度測(cè)定(1)選擇好欲加載荷后，按下硬度計(jì)電源開關(guān)，選擇合

21、適的保荷時(shí)間。(2)安置試樣：將試樣選擇適當(dāng)?shù)难b夾工具安置在儀器工作臺(tái)上，并將工作臺(tái)移到左端。(3）調(diào)焦：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，可看到視場(chǎng)逐漸變得明亮，先看到模糊的燈絲象，然后再看到試樣的表面象，直調(diào)至最清晰為止。(4)轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)上縱橫向微分筒，在視場(chǎng)里找出試樣需測(cè)試部位。(5)推動(dòng)中平臺(tái)使工作臺(tái)移至右端，這時(shí)試樣從顯微鏡視場(chǎng)中平緩移到加荷機(jī)構(gòu)的金剛石角錐體壓頭下面。(6）加荷：按下加荷按鈕，當(dāng)指示綠燈亮，表示開始加荷，紅燈亮?xí)r表示進(jìn)入負(fù)荷保持時(shí)間，當(dāng)自動(dòng)卸荷完畢后綠燈熄滅，窗口顯示又恢復(fù)到原先設(shè)定的時(shí)間，即加荷全過程完成。(7)將工作臺(tái)推回原來位置進(jìn)行壓痕對(duì)角線的測(cè)定。旋轉(zhuǎn)測(cè)微目鏡可用同樣方法測(cè)得另

22、一條對(duì)角線長度(8)重復(fù)510的測(cè)量步驟，可對(duì)同一物體測(cè)量不超過9點(diǎn)硬度值。（二）洛氏硬度測(cè)定1、轉(zhuǎn)動(dòng)變荷手輪，確定試驗(yàn)力（HRA轉(zhuǎn)到60(588N)處，HRB轉(zhuǎn)到100(980N)處，HRC轉(zhuǎn)到150(1471N)處）。    2、裝壓頭，將插入壓頭柄缺口上，擰緊止緊螺釘（HRA和HRC用金剛石壓頭，HRB用直徑1.5875mm硬質(zhì)合金球形壓頭）。    3、將硬度塊或工件放入工作臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)表盤使長指針指準(zhǔn)“C”處（測(cè)試HRB時(shí)，長指針指向“B”處）。轉(zhuǎn)動(dòng)旋輪使螺桿上升，試件緩慢無沖擊地與壓頭接觸，此時(shí)觀察表盤并慢

23、慢上升螺桿，使長指針轉(zhuǎn)過三圈基本指向“C”處（注：長指針的指向誤差不能超5個(gè)分度值，若超此范圍，應(yīng)換測(cè)點(diǎn)重做）。此時(shí)已施加了98.07N初試驗(yàn)力。轉(zhuǎn)動(dòng)表盤，使長指針對(duì)準(zhǔn)“C”位。    4、加卸荷手柄。后推后推手柄加載試驗(yàn)力。手柄應(yīng)在2-8秒內(nèi)推至。總試驗(yàn)力保持時(shí)間為5秒（加載試驗(yàn)力后觀察表盤，等到長指針靜止不動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí)）。時(shí)間到后將加卸荷手柄平穩(wěn)的向前拉（即：卸除主試驗(yàn)力）。    5、此時(shí)，表盤長指針指向的數(shù)據(jù)即為被測(cè)試件的硬度值（當(dāng)測(cè)試HRB時(shí)，硬度示值從內(nèi)圈數(shù)值中讀?。?。   

24、; 6、反向旋轉(zhuǎn)旋輪，試臺(tái)下降，更換測(cè)試點(diǎn)，重復(fù)上述操作。    7、在每個(gè)試件上的測(cè)試點(diǎn)不少于5點(diǎn)。對(duì)大批量零件檢驗(yàn)，測(cè)試點(diǎn)可適當(dāng)減少。8、試驗(yàn)結(jié)束后用防塵罩將機(jī)器蓋好。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算1、維氏硬度： 式中：Hv維氏硬度（kgf/mm2）；P 負(fù)荷（kgf）；S 壓痕面積（mm2）；d 壓痕對(duì)角線長度（mm2）； 壓頭二相對(duì)棱面的夾角（136）。2、平均值A(chǔ)VG： =，N為測(cè)量次數(shù)。3、不均勻度DD：DD=，Hmax、Hmin測(cè)量列中的最大值與最小值。4、標(biāo)準(zhǔn)偏差S：S=，Hi為第一

25、個(gè)測(cè)量結(jié)果。六、思考題1、材料硬度測(cè)試有幾種方法？它們的適用對(duì)象是什么？2、維氏硬度與洛氏硬度測(cè)試方法的異同是什么？3、影響材料硬度測(cè)試準(zhǔn)確性的因素是什么？七、注意事項(xiàng)（一）維氏硬度測(cè)試1、試樣表面的規(guī)定。試樣的表面應(yīng)該是光滑平面，不應(yīng)有氧化層及污物。試驗(yàn)面粗糙度必須保證壓痕對(duì)角線能精確地測(cè)量。    2、試樣厚度的規(guī)定。試樣（或試驗(yàn)層）的厚度至少應(yīng)為壓痕對(duì)角線平均長度的1.5倍。試驗(yàn)后，試樣支撐面不應(yīng)出現(xiàn)可見變形痕跡。    3、兩相鄰壓痕中心距離及任一壓痕中心至試樣邊緣距離的規(guī)定。對(duì)黑色金屬，兩相鄰壓痕中心間距

26、或任一壓痕中心距試樣邊緣距離應(yīng)不小于壓痕對(duì)角線平均值的5倍。    4、測(cè)量壓痕平均對(duì)角線長度的規(guī)定。卸除試驗(yàn)力后，測(cè)量壓痕的對(duì)角線長度。兩對(duì)角線長度之差不應(yīng)超過短對(duì)角線長度的2%。    5、試驗(yàn)力保持時(shí)間的規(guī)定。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)均勻平穩(wěn)地施加試驗(yàn)力，不得有沖擊和震動(dòng)。試驗(yàn)力的保持時(shí)間：黑色金屬為1015s，有色金屬為30±2s，如另有要求時(shí)間可以延長，其偏差為±2s。    6、測(cè)定非平面度的修正規(guī)定。主試驗(yàn)樣為球面式圓柱面時(shí)，則所測(cè)之值應(yīng)加以修正。即需將所得

27、之值乘修正系數(shù)。    7、試驗(yàn)時(shí)，每個(gè)試樣至少測(cè)定三個(gè)點(diǎn)的維氏硬度值。（二）洛氏硬度測(cè)試1、工件的表面狀況對(duì)測(cè)試結(jié)果影響很大, 被測(cè)試的表面應(yīng)比較光滑。2、 測(cè)試工件為曲面時(shí), 產(chǎn)生檢測(cè)誤差，這種誤差可以通過在試件上磨出一個(gè)小平面加以消除。3、熱處理引起的表面軟皮在測(cè)試前必須清除干凈。4、回轉(zhuǎn)體工件, 必須使用V型砧鐵支承，且測(cè)試表面與水平面的夾角不超過5°。5、壁厚很薄的管類零件在測(cè)試時(shí)，可能發(fā)生變形，這時(shí)應(yīng)在管中裝心軸，以避免變形。6、不應(yīng)在試件的邊緣進(jìn)行硬度測(cè)試, 應(yīng)保證壓頭距邊緣至少3

28、mm 以上。實(shí)驗(yàn)3  材料熱穩(wěn)定性的測(cè)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解陶瓷測(cè)定熱穩(wěn)定性的實(shí)際意義。2、了解影響熱穩(wěn)定性的因素及提高熱穩(wěn)定性的措施。3、掌握熱穩(wěn)定性的測(cè)定原理及測(cè)定方法。二、實(shí)驗(yàn)原理熱穩(wěn)定性（抗熱震性）是指陶瓷材料能承受溫度劇烈變化而不破壞的性能。普通陶瓷材料由多種晶體和玻璃相組成，因此在室溫下具有脆性，在外應(yīng)力作用下會(huì)突然斷裂。當(dāng)溫度急劇變化時(shí)，陶瓷材料也會(huì)出現(xiàn)裂紋或損壞。測(cè)定陶瓷的熱穩(wěn)定性可以控制產(chǎn)品的質(zhì)量，為合理應(yīng)用提供依據(jù)。陶瓷的熱穩(wěn)定性取決于坯釉料配方的化學(xué)成分、礦物組成、相組成、顯微結(jié)構(gòu)、坯釉料制備方法、成型條件及燒成制度等工藝因素以及

29、外界環(huán)境。由于陶瓷內(nèi)外層受熱不均勻，坯料與釉料的熱膨脹系數(shù)差異而引起陶瓷內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度降低，甚至發(fā)生分裂現(xiàn)象。一般陶瓷的熱穩(wěn)定性與抗張強(qiáng)度成正比，與彈性模量、熱膨脹系數(shù)成反比。而導(dǎo)熱系數(shù)、熱容、密度也在不同程度上影響熱穩(wěn)定性。釉的熱穩(wěn)定性在較大程度上取決于釉的熱膨脹系數(shù)。要提高陶瓷的熱穩(wěn)定性首先要提高釉的熱穩(wěn)定性。陶瓷坯體的熱穩(wěn)定性則取決于玻璃相、莫來石、石英及氣孔的相對(duì)含量、粒徑大小及其分布狀況等。陶瓷制品的熱穩(wěn)定性在很大程度上取決于坯釉的適應(yīng)性，所以它也是帶釉陶瓷抗后期龜裂性的一種反映。陶瓷熱穩(wěn)定性測(cè)定方法一般是把試樣加熱到一定的溫度，接著放入適當(dāng)溫度的水中，判定方法為：1）