陶瓷力學(xué)性能檢測(cè)

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(zhuān)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(chēng)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(chēng)Palmqvist裂紋（左圖），而在負(fù)荷較高時(shí)，出現(xiàn)的裂紋稱(chēng)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