陶瓷力學(xué)性能檢測

陶瓷力學(xué)性能檢測之?dāng)嗔秧g性檢測一、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單介紹，供企業(yè)個人做為參考。陶瓷材料的檢測性能包括物理性能、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重點。物理性能包括密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性能、磁性等。化學(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，因此對陶瓷材料而言，人們對其力學(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)檢測為例來介紹下陶瓷力學(xué)性能中彎曲強(qiáng)度檢測的相關(guān)原理，科標(biāo)檢測專業(yè)提供相應(yīng)的陶瓷材料檢測，檢測結(jié)果精準(zhǔn)，出具報告，因此有一定的參考價值！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。尖端呈張開型（I型）的裂紋最危險，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Ki稱為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，用孔表示。金屬材料的孔一般用帶邊裂紋的三點彎曲實驗測定，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，就會產(chǎn)生裂紋。以維氏硬度壓頭壓入這些材料時，在足夠大的外力下，壓痕的對角線的方向上就會產(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，因此可以通過測量裂紋的長度來測定kic。其突出的優(yōu)點在于快速、簡單、可使用非常小的試樣。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，人們對它進(jìn)行了大量的理論和實驗研究。推導(dǎo)出了各種半經(jīng)驗的理論公式。其中Blendell結(jié)合理論分析和實驗數(shù)據(jù)擬合，給出下列方程：［以［H］5=0.055?lgf8.4-'

IHa2IE”"°)圖2-1PVPc（左）和P〉七（右）時壓痕kic是I型應(yīng)力強(qiáng)度因子，也就是斷裂韌性；w為一常數(shù)，約等于3；HV是維氏硬度；a為壓痕對角線長度的一半；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）=1~30GPa，斷裂韌性（Kic）=0.9~16MPa?mi/2

及泊松比（以）=0.2~0.3。一系列的實驗發(fā)現(xiàn)，這一公式和實驗數(shù)據(jù)具有非常好的吻合。當(dāng)使用這一方程時，一般所加的負(fù)荷要足夠大，使力孔大于3左右。但是在某些時候，這意味著要加很高的負(fù)荷，在一般的顯微硬度計上無法實現(xiàn)，并且使壓頭極易損壞，增加測試費用。后來Niihara等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所加負(fù)荷較小時，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，所出現(xiàn)的裂紋稱Palmqvist裂紋（左圖），而在負(fù)荷較高時，出現(xiàn)的裂紋稱為Median裂紋（右圖）。f2a|L圖2-2Palmqvist裂紋（左）和Median裂紋（右）陰影部分為裂紋擴(kuò)展區(qū)f2a|L理論分析和實驗結(jié)果擬合表明，對于Palmqvist裂紋（0.25WL/aW25或1.25Wc/aW3.5），用下列公式計算斷裂韌性：［耙］^15=。。35?。?I"掘而對于Median裂紋（c/a，2.5），用下列公式計算：

(c￥—IC1Ha—IC1Ha2也就是說只要能確定裂紋的形式，就可以用這些公式計算斷裂韌性，并且曲線同實驗數(shù)據(jù)吻合非常好。因