陶瓷抗折强度实验方法.doc

精细陶瓷弯曲强度试验方法1 范围本标 准 规定了精细陶瓷和纤维增强或颗粒增强陶瓷复合材料的室温弯曲强度试验方法本标准适用于材料开发、质量控制、性能表征以及设计数据的改进等目的2 规范性引用文件下 列 标 准中的条文，通过本部分的引用而构成本部分的条文凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，使用本部分的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分GB / T 1216-2004 外径千分尺(neqI SO 3611)ISO 75 00.1 :1999 金属材料— 单轴拉压试验机— 测力系统的标定与认证3 术语和定义下 列 术 语和定义适用于本标准3. 1弯 曲强 度 flexuralst rength一 个 特 定的弹性梁受弯曲载荷断裂时的最大应力3,2四点 弯 曲 four-pointf lexure一 种 测 量弯曲强度的受力结构，试样被定位在两个下辊棒和两个上辊棒之间，上下辊棒相对运动使试样产生弯曲〔见图1(a)和(b)]注 :辊 棒 可以是圆捧或是圆柱形的轴承3.3四点 1/ 4弯曲 four-point-1/4p ointf lexure四点 弯 曲的结构之一，指试样同一侧的下辊棒与上辊棒的距离为跨距的1/4仁见图 1(a)],3.4四点 1/ 3弯曲 four-point-1/3p ointf lexure四点 弯 曲的结构之一，指试样同一侧的下辊棒与上辊棒的距离为跨距的1/3[见图1(b)口3.5三 点 弯 曲 three一pointf lexure一 种 测 量弯曲强度的受力结构，试样被定位在两个下辊棒和一个上辊棒之间，上辊棒位于跨中，上下辊棒相对运动使试样产生弯曲[见图1(c)],4 原理对 矩 形 截面的梁试样施加弯曲载荷直到试样断裂。

假定试样材料为各向同性和线弹性通过断裂时的临界载荷、夹具和试样的尺寸可以计算试样的弯曲强度1GB/T 6569-2006/ISO 14704:20005 试验设备5. 1 试验机具 有 均 匀的横梁位移速度的材料试验机应符合 ISO 7500-1:1999一级的规定，显示断裂时的载荷误差小于1%L=30 mm士0. 1 .-或L=40 mm士0. 1 m-1— 上压辊棒;2— 支撑辊棒.注:四点弯曲较常用，因为通过此种方法能测得更均匀的最大应力(查看附录A可得到更详细的信息)图 1 弯 曲 强 度 测 试 结 构5.2 试验夹具5.2. 1 概述三 点 或 四点弯曲试验应采用图 1所示的结构推荐使用四点 1/4弯曲结构如果试样的平行度满足6. 1的要求，则使用半可调夹具否则应使用全可调夹具经过加工的试样应使用全可调夹具注 1: 对 于烧结、热处理以及氧化过的试样通常不具备平整和相互平行的表面试样的扭曲会给强度评价带来严重影 响 ，应 使 用 全 可 调 夹 具使用可调夹具的目的是保证夹具与试样表面保持良好接触注 2: 有 轴承的全可调夹具能自由滚动以消除摩擦每根辊棒与试样保持紧密接触见图B.1 和图 B.2 .)注 3: 半 可调夹具的一对辊棒能自由滑动与试样保持紧密接触.(见图 B.1 和图B.2.)5.2.2 辊棒试 样 由 辊棒来支撑和加载。

辊棒可以是圆柱形的轴承或圆棒使用金属辊棒时，对于强度可达到1 400 MPa的试样，棍棒的洛氏硬度不应低于HRC40:对于强度可达到2 000 MPa的试样，辊棒的洛氏硬度不应低于HRC46对于陶瓷辊棒，弹性模量应在200 GPa到500 GPa之间，弯曲强度大于275 MPa,辊棒长度应大于等于12 mm.辊棒的直径约为试样厚度的1. 5倍辊棒表面光滑，直径的均匀性误差在士0.0 15m m.辊棒应可以自由滚动以消除摩擦注 1 ;摩 擦会影响到强度计算.辊棒滚动可以通过各种方法实现 图2所示的让辊棒在夹具表面上滚动就是其中一 种 简 单 可 行 的 方 法 1— 试样;2— 可滚动的辊棒;3-— 可滚动的加载压头.图2 辊棒的运动注 2 ;辊 棒的直径不应太大，以免试样弯曲加载时接触点沿切向变化使弯曲力臂产生过多的变化 同时也不能太小 ，以 免 在 试 样 接 触 表 面产生楔型压力或产生损害夹具的接触应力注 3: 高 强度和硬度的陶瓷试样应采用更硬的辊棒如果辊棒的弹性模量大于500G Pa，建议延长辊棒长度和夹具的 宽 度 到 12 m m 以 上 ，以便分散辊棒压力在更大面积上.5.2.3 四点弯曲结构:半可调夹具附 录 B 中的图B.1 (a)显示了该结构中辊棒的运动。

四个辊棒都能自由滚动 每对平行辊棒的距离误差不应大于 0 15m m上下辊棒相互独立并垂直于试样放置5.2.4 四点弯曲结构:全可调夹具附 录 B 中的图B.1( b)显示了该结构中辊棒的运动四个辊棒都能自由滚动其中一个辊棒不需调节另外三个辊棒应独立可调以保证与试样紧密接触辊棒应垂直于试样放置5.2.5 三点弯曲结构:半可调夹具附 录 B 中的图B.2 (a)显示了该结构中辊棒的运动中间的上辊棒应固定不能滚动，两个支撑辊棒应能自由向外滚动辊棒之间的平行度误差不应大于0. 015 mm所有辊棒应垂直于试样放置，保证与试样紧密接触5.2.6 三点弯曲结构:全可调夹具附 录 B 中的图B.2 (b)显示了该结构中辊棒的运动中间的辊棒应固定不能滚动飞两个支持(外侧的)辊棒应能自由向外滚动两支撑辊棒中的任意一个均独立可调以保证与试样紧密接触所有辊棒应垂直于试样放置5.2.7 辊棒的定位辊 棒 定 位应精确到士1 m m 三点弯曲结构中，中间的辊棒应被定位在两个支撑辊棒中间位置，四点弯曲装置中两个上辊棒应放在两个支撑辊棒之间注 :辊 棒 的位置可通过使用定位装置来确定跨距用卡尺或其他仪表测量精确到 。

1 m m也可以通过测量定位装 置 之 间 的 距 离 然后加上(对于外测辊棒)或减去(对于内侧辊棒)辊棒的半径来确定跨距5.2.8 夹具的材料夹 具 应 有足够硬度以免产生永久变形注 :线 接 触载荷可能使夹具产生变形 夹具的硬度要求跟尺寸有关如果辊棒至少 12m m长，夹具宽度是 12m m或 更 宽 ，那 么 夹 具 应采用洛氏硬度至少为25的金属5.3 千分尺使 用 IS O 3611规定精度为0.0 02m m 的千分尺来测量试样的尺寸可以使用精度为 002m m或更高的其他测量仪器6 试样6.1 试样尺寸6.1.1 试样的机加工试 样 的 尺寸在图3中已标明梁试样的横截面的长宽公差为士2 m m纵向表面平行度公差为0. 015 mm6. 1.2 自然烧结或热处理过的试样试 样 的 尺寸可能会跟所规定的有差异，但凡与 6.1.1和图3的规定有偏离，都应在报告中注明6.2 试样的加工处理6.2. 1 概述试 样 外 表加工可有不同的选择 至少受拉面的两条长边缘应像图 3那样进行倒角建议所有的四个长的侧面都要抛光研磨在各种的情况中，试样的末端表面不需要特殊处理虽然表面的处理过程不是本标准的主要部分，但建议对表面的粗糙度进行测量和报告。

单 位 : mm倒 角 (0 .12士0.05)mmx450士50;或 倒 圆 角(0.1 5士0.05 )m m;对 于 跨 距 30m m的试验夹具，试样长度)35m m;对 于跨 距40m m的试验夹具，试样长度)45m m.圈 3 试 样 尺 寸 示 意 图6.2.2 自然烧结的试样(无机械加工)烧结 后 的 试样未经过任何机械加工此时可以用烧结出的试样直接测试应在烧结前做表面的研磨注 :烧 结 后试样特别容易扭曲和翘曲可能不符合 6.1.1中提出的平行度要求，此时应使用全可调的夹具6.2.3 常规的加工采 用 常规 的加工方法时要力求使样品的损伤达到最小(使加工过程导致的表面损伤和残余应力尽可能最小)试样的受拉面的长边缘应像图3中那样倒角处理6.2.4 构件匹配试样 的 表 面应与待测构件的表面有相同的加工工序测试报告中应包括详细的试样加工步骤特别是磨料(树脂的、金属的、玻璃的还是其他的)和每次循环的磨削量试样的长棱应像图3中那样倒角处理6.2.5 基本的加工方式如 果 6. 2 .2 到6.2.4中的加工程序难以实现，则可以使用下面的工序注 :下 面 提到的加工工序只是一个参考。

此方法的目的是把陶瓷的加工损伤和残余应力消除到最小对于某些材料 ，更 快 和 更 多 的 切削量可能更适合相反，某些特别脆的材料要求更少的切削量6.2.5. 1 试样应像图4那样纵向放置注:如果由于某些原因倒角的尺寸大于了规定的尺寸(例如切削量过大造成)，应该对试样横截面的惯性矩进行修正 文 献 [1]可以作为这个修正的参考.图 4 试 样 轴 向 的 平 行 打 磨6.2.5.2 所有的研磨都应在冷却液下进行，保证工作面和砂轮都能受到冷却液的作用研磨应分两个阶段进行，研磨材料应由粗到细6.2.5.3 粗糙面的打磨应采用金刚石的砂轮，砂轮的圆周误差应小于等于0. 03 mm，粗细不应超过0.120 mm(120目)(D126)，每次研磨深度不应超过0. 03 mm.6.2.5.4 最后的研磨应用金刚石的细砂轮，模数在0.045 mm(320目)到0. 019 mm(800目)(例如D46或更细的)，每次打磨的深度不应大于 0.0 02m m总共应把材料表面至少磨掉 0.0 6m m在样品的对面要进行同样的工序6.2.5.5 长棱边应像图3那样倒角45最深为0.1 2m m士03m m同时，也可以被倒成圆角，半径为0.1 2m m士0.0 5m m。

倒角的表面应和最终陶瓷试样表面相当加工方向应平行于试样的长度方向6.2.5.6 试样的最后尺寸应和图3和6.1.1保持一致6.2.6 试样的取放试 样 应 小心拿放，以避免在试样加工后引人损伤试样应被分隔储存，避免彼此碰撞6.2.7 试样的数f弯 曲 强 度试验的试样不应少于十个如果要进行一个统计强度分析(例如，Weibull统计分析)，则至少要做30个试样注 :使 用 30个以上试样有助于获得可靠的强度分布参数，例如 Weibull模数.使用30个试样也有助于检测材料的含 缺 陷 概 率 试验步骤7. 1用精度为002 mm的千分尺测量试样的宽度(b)和厚度(d)试样的尺寸测量可以在测试前或测试后如果试验前测量试样尺寸，应尽可能在接近中点的地方测量;如果试验后测量试样尺寸，应在试样的断裂处或接近断裂处测量试样尺寸应小心操作避免测量时引人表面损伤7.2 选用合适的三点或四点弯曲夹具进行测试推荐用四点弯曲当试样的平行度不符合要求时，应使用全可调的夹具7.3 在测试中应保证上下辊棒的清洁，保证辊棒没有严重的划痕并能自由的滚动7.4 把试样放在测试夹具的两根下辊棒中间，将4 mm宽的那一面接触辊棒。

如果试样只有两个长边被倒角，放试样的时候应确保倒角在受拉面小b放置试样避免损伤试样两端应伸出支撑辊棒的接触点大约相等的距离前后距离误差小于0.1 m m，见图 5,7.5 测试时，预压力不应大于强度预期值的10%检查试样和所有辊棒的线接触情况以保证一个连续的线性载荷如果加载曲线不是连续均匀的则卸载，并按要求调节夹具以达到连续均匀的加载7.6 必要的时候加载过程中可沿着辊棒画线来对试样做标记，以确定两个加压辊棒(四点弯曲)或中间的辊棒(三点弯曲)的位置是否变化同时也可以判断断裂后残片的受压面或受拉面画线可使用比较软的绘图铅笔或标签笔7.7 在试样的周围放一些棉、纱、泡沫或其他材料，防止试样在断裂时飞出碎片这些材料不应影响加载结构或夹具调节以及辊棒的运动注 :上 面 的做法能避免不必要的二次碎裂，并且能收集第一次断裂时的碎片以便。