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該怎么對陶瓷材料進行硬度測試?
2020年05月13日 發布 分類:粉體入門 點擊量:1369
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在許多領域,我們都能看到特種陶瓷材料的身影,它們一般都具有有限的熱膨脹系數、低密度、低斷裂韌性、高硬度、高彈性模量等特性,因此常被用于制作軸承、刀具、研磨球、閥門、承載梁等工程結構材料,以及各種部件的硬質涂層。

 

陶瓷軸承

對于容易受磨損影響的陶瓷工件來說,硬度測試是檢驗其機械強度的關鍵,比如說陶瓷軸承零件的硬度就對其性能有很大影響——這是因為軸承的硬度會影響陶瓷材料耐磨性能,而耐磨性差所導致的磨損會導致精密機械的精度大大降低。

關于“硬度”

“硬度”在應用技術上的意思是一種材料受著另一種受力的更硬的物體壓入所呈現的阻力大小。通常礦物的宏觀硬度是按十級標準用莫氏硬度計確定。莫氏硬度中,每一種硬度高的礦物,都能用其尖刻傷前面的礦物。但因為莫氏硬度的等級極不均衡,通常除用莫氏硬度測定陶瓷硬度外,還會用顯微硬度計進行測定。

顯微硬度試驗是一種微觀的靜態試驗方法,最常用的有維氏(Vickers)和努普(Knoop)兩種,它們均是通過光學放大,測出在一定試驗力下的金剛石角錐體壓頭壓入被測物后所殘留的壓痕的對角線長度來求出被測物的硬度。具體可看下方介紹:

維氏測量法:

維氏硬度試驗是將兩相對面夾角為136°(兩相對棱夾角為148°6’42’’)的金剛石正四棱錐壓頭,在一定的試驗力作用下壓入試樣表面,保持一定的時間后,卸除試驗力,測量壓痕對角線長度,算出壓痕表面積,得出材料的維氏硬度值。

維氏測量法的優點是荷重小,可測定細小的試樣壓痕;對樣品無損壞,缺點則是測量精度較低,誤差較大。

 

維氏法表面縮進10倍顯微鏡鏡頭

努普硬度測量法:

努普硬度試驗基本原理是將兩長棱夾角為172°30’、短棱夾角為130°的底面為菱形的金剛石四棱錐體壓頭,在一定的試驗力作用下壓入試樣表面,保持一定的時間后,卸除試驗力,測量壓痕長對角線的長度,算出投影面積,得出材料的努普硬度值。

努普硬度測量法的荷重也小,也可測定細小的試樣壓痕,但由于壓痕長,更易測量,因此測量精度較高,誤差較小。

 

努普表面縮進40倍顯微鏡鏡頭

不過需要注意的是,材料和晶粒尺寸的幾何偏差是影響表面光潔度的重要因素。因此為了獲得適合硬度測試的表面質量,建議先對測試樣品進行研磨或精細拋光,以確保陶瓷材料中的硬度測試凹痕清晰可見。

粉體圈 小榆

 

 


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