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先進(jìn)陶瓷的硬度該如何檢測?


來源:中國粉體網(wǎng)   山川

[導(dǎo)讀]  先進(jìn)陶瓷的硬度該如何檢測?

中國粉體網(wǎng)訊  陶瓷材料作為一種重要的無機(jī)非金屬材料已經(jīng)取得了很大的發(fā)展。尤其是結(jié)構(gòu)陶瓷以其高機(jī)械強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕性、高耐磨性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于冶金、化工及航空航天等領(lǐng)域。

 


 

硬度是結(jié)構(gòu)陶瓷一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)。它與材料的強(qiáng)度、耐磨性、韌性及材料成分、微觀組織結(jié)構(gòu)等有著密切關(guān)系。陶瓷材料的化學(xué)鍵主要有離子鍵和共價(jià)鍵。由于陶瓷材料彈性模量大,其鍵的方向性強(qiáng)而密度小,同時(shí)位錯(cuò)少,故可塑性小。它的顯微結(jié)構(gòu)不同于金屬材料,很少由單一相組成,組成的晶相結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此其硬度測定方法也不同于其它材料!毒(xì)陶瓷室溫硬度試驗(yàn)方法》(GB/T16534-2009)標(biāo)準(zhǔn)列出了維氏和努氏兩種硬度檢測方法。


維氏硬度檢測


什么是維氏硬度?


假設(shè)無變形維氏壓頭在試樣表面加載形成壓痕,載荷除以根據(jù)壓痕對角線長度平均值計(jì)算出的壓痕表面積所得的值就是維氏硬度。

 

注:維氏硬度可以用兩種單位表示:GPa和(維氏硬度數(shù)值)無量綱單位,其中以無量綱單位表示的維氏硬度數(shù)值為載荷(以kgf為單位)與壓痕表面積(以mm2為單位)之比。建議優(yōu)先采用GPa單位。


什么是維氏壓頭?


壓頭為金剛石制成的正四棱錐體,兩相對面間的夾角為136度,如下圖所示。



原理


將維氏壓頭用試驗(yàn)力壓入試樣表面,保持規(guī)定的時(shí)間后,卸除試驗(yàn)力,測量試樣表面壓痕對角線長度,計(jì)算出對角線平均值d。計(jì)算公式如下表所示。




有效的維氏壓痕


以下圖為例,在有較小的壓痕裂紋、弓形邊以及小孔的情況下,由于不影響對角線長度的測定,并且壓痕形狀基本規(guī)則,因此仍是有效壓痕。



有效的維氏壓痕


無效的維氏壓痕


如下圖所示,大的尖端開裂和不對稱壓痕、邊緣破碎和尖端區(qū)移位壓痕、崩裂或粗糙的邊緣和粗糙的邊緣(晶粒位移,拔出)壓痕。



大的尖端開裂



邊緣破碎和尖端區(qū)移位



崩裂或粗糙的邊緣和粗糙的邊緣


努氏硬度檢測


什么是努氏硬度?


答: 假設(shè)無變形努氏壓頭在試樣表面加載形成壓痕,載荷除以根據(jù)壓痕長對角線值計(jì)算出的壓痕投影面積所得的值就是努氏硬度。

 

注:努氏硬度可以用兩種單位表示:GPa和(努氏硬度數(shù)值)無量綱單位,其中以無量綱單位表示的努氏硬度數(shù)值為載荷(以kgf為單位)與壓痕表面積(以mm2為單位)之比。建議優(yōu)先采用GPa單位。


什么是努氏壓頭?


 壓頭為金剛石制成的菱形椎體,其中長棱夾角為172.5度,短棱夾角為130度。


努氏壓頭


原理


將努氏壓頭用試驗(yàn)力壓入試樣表面,保持規(guī)定的時(shí)間后,卸除試驗(yàn)力,測量試樣表面壓痕長對角線長度。




參考來源:

[1]《精細(xì)陶瓷室溫硬度試驗(yàn)方法》

[2]運(yùn)新躍等.精細(xì)陶瓷硬度測試方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川)

注:圖片非商業(yè)用途,存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除


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作者:山川

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