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机械强度的测定

时间:2014-04-17 23:09:08  来源:龙泉青瓷网(老版本)  作者:佚名
 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:δb――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:

            αR=

式中:R――冲击韧性,N.m/m2
     wR――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(d1d2)。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。

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