陶瓷机械强度测定

　1．抗压强度的测定
     抗压强度是材料到压缩（挤压）力作用而破损时的最大应力。用Mpa或10⁶N/m² 表示。
     试样最好选用圆柱体，因为圆柱体内部应力较立方体均匀，而立方体试样不同方向的抗压强度是有差异的。试样规整程度（包括试样两面三刀受压面的平行度，侧面与压面的垂直度）、试样表面可见裂纹及其它缺陷等，对抗压度有明显影响。通常要求试样两受压面不平行度要小于0.20mm/cm，表面不准有明显裂纹和其它缺陷。测试设备为万能材料试验机。
     抗压强度测定计算如下：

_c =

    式中： _c ——试样的抗压强度，Mpa或106N/㎡；
     P——试样破坏时的压力值，N；
     A ——试样受压面积，㎜²。
     试样尺寸精确到0。01㎜，载荷值按压力计精度读数。

    2．抗弯强度的测定

    抗弯强度是以试样受到弯曲力作用直到破坏时的最大应力，它是用试样破坏时所受到弯曲力矩M（N.m）与被弯断处的断面模数Z（m³）之比来表示。
     试样的尺寸，断面为长方形，宽厚比通常取1：1，如10±1㎜；15±1㎜；试样长度视跨距而定，通常跨距50㎜和100㎜两种。相应试样的长度取70㎜和120㎜两种。
     测试仪器为万能材料试验机或各种专用抗弯试验机。
     抗弯强度测定计算如下：

    

    式中：δ_b——抗弯强度，Mpa或10⁶N/㎡；
     P——试样弯断时负荷，N；
     L——支撑刀口间距离，㎜；
     b ——试样断口处宽度，㎜；
     h——试样断口处厚度，㎜ ；

    （3）数据处理  当所有试样强度观测值的最大相对误差小于或等于15%时，则以平均值作为测试结果，当最大相对误差大于15%时，则舍去相对误差最大的观察值。然后将剩余值控制到其相对误差小于或等于15%时再取平均值，
     最大相对误差= ×100%

    3、冲击韧性的测定
     目前，大多采用陶瓷材料的冲击韧性来衡量陶瓷材料的冲击强度。
     陶瓷材料的冲击韧性系指一定尺寸和形状的试样，在规定类型的试验机上受冲击负荷的作用下，一次断裂时单位横截面上所消耗的平均功。试验机通常采用平摆锤冲击机，摆锤的原始势能冲断试样后的残余势能等于试样所消耗的冲击功。
     试样尺寸采用厚度4±0.2㎜,宽度4±0.2㎜，长度不小于50㎜，或4㎜×6㎜×50㎜，在中央开2㎜深的槽，使断口截面为4㎜×4㎜正方形。
     冲击韧性计算如下：

            α_R=

式中：ɑ_R——冲击韧性，N.m/m²
     w_R——试样所吸收的冲击功,N.m；
     F——试样断裂处的横截面积,m² 。

4、硬度的测定

硬度代表材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，陶瓷材料的硬度常用维氏硬度、莫氏硬度和显微硬度来评价。
     （1）维氏硬度的测定  维氏硬度试验的压头采用一个相对两面夹角为136°的金刚石正四棱锥压头，在一定负荷P的作用下压入试样表面，经规定的保荷时间后卸除负荷，在试样测试面上压出一个正方形的压痕。在读数显微镜下测量其压痕两对角线d₁和d₂的长度，算出平均值d=1/2(d_1＋d₂)。并算出压痕凹面的面积F，以P/F的数值表示试件的维氏硬度值。单位为Mpa。维氏硬度的符号为HV，计算公式如下：

HV= =1.8544

或中：P——负荷力，N；
     F——压痕凹面面积，㎜。
     d——压痕两对角线长度的平均值，㎜。
     在测试时，负载P的大小可根据试样的大小、厚度和其它条件的不同而定。陶瓷材料从9.807×10^-3N~294.2N中选择。
      试样上下表面需平行。测试表面下得有油污或脏点，需抛光成镜面。试样的厚度至少大于压痕对角线的两倍。同一样上至少测定不同位置的5个点的维氏硬度值，求出其平均值作为该试样的硬度。试验在常温下进行。负荷的保荷时间为10~20s。
     （2）显微硬度的测定  其原理与维氏硬度的测试一样，只是载荷P<9.807N。压痕以μm（微米）为单位，通过以仪器中的光学放大系统用读数显微镜测出压痕的对角线长度，再按下式计算出显微硬度（HM）。

HM=1854.4 ·

    (3)莫氏硬度的测定 下述材料的莫氏硬度依次为：滑石1；石膏2；方解石3；沸石4；磷灰石5；正长石6；熔融石英7；水晶8；黄玉9；石榴石10；氧化铝11；碳化硅13；氮化硼14；金刚石15。