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陶瓷硬度檢測(cè)
2012-10-08
bypi
陶瓷的硬度檢測(cè)，目前常用的方法是使用維氏硬度計(jì)和洛氏硬度計(jì)來(lái)檢測(cè)。洛氏硬度使用的負(fù)荷較大，易損壞壓頭，因此工程陶瓷硬度測(cè)定方法選用了小負(fù)荷維氏硬度測(cè)定方法。維氏硬度測(cè)定結(jié)果不僅取決于試樣的材料特性，同時(shí)與試驗(yàn)條件密切相關(guān)，因此在進(jìn)行測(cè)定時(shí)必須嚴(yán)格遵照有關(guān)各項(xiàng)規(guī)定。試驗(yàn)條件包括試樣表面的制備加工，試驗(yàn)負(fù)荷的選擇、負(fù)荷的施加速度、壓痕的測(cè)量這些都有一定的要標(biāo)，如果有疏忽，都將導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的失真。
一、試樣的制備
被測(cè)材料試樣的選擇是相當(dāng)重要的一環(huán)，不合規(guī)格的試樣，將會(huì)導(dǎo)致虛假的試驗(yàn)結(jié)果。在進(jìn)行硬度測(cè)定時(shí)，試樣兩面須要平行，表面平整、光潔，才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。試樣表面最后加工程度，可以隨負(fù)荷和試驗(yàn)中使用的放大倍數(shù)而改變，最終目的是達(dá)到壓痕在顯微鏡視域中能清晰可見(jiàn)，便于測(cè)量。試樣表面粗糙度規(guī)定為0.8μm以下，一般用1μm的研磨膏拋光方可達(dá)到要求。
試樣試驗(yàn)面與相對(duì)面要平行，若試驗(yàn)面處于傾斜狀態(tài)，其壓痕會(huì)出現(xiàn)明顯的不對(duì)稱(chēng)（圖2），兩對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度誤差太大，給硬度測(cè)量帶來(lái)誤差。本試驗(yàn)中規(guī)定試樣的平行度為±0.005mm/cm2。
試樣的厚度一般規(guī)定為不小于壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度的1.5倍或不小于壓痕深度的10倍。過(guò)薄的試樣在一定負(fù)荷作用下會(huì)出現(xiàn)變形。在試驗(yàn)中，試樣最低允許厚度與其硬度值和所選取的試驗(yàn)負(fù)荷之間的關(guān)系曲線(xiàn)（見(jiàn)圖3）。
從圖中看出負(fù)荷愈大所需試樣愈厚，才能獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。曾用厚度為1mm的Sialon試樣在49N的負(fù)荷下進(jìn)行了維氏硬度試驗(yàn)，試樣未出現(xiàn)變形。由此可見(jiàn)在負(fù)荷49N的作用下試樣厚度1mm即可達(dá)到試驗(yàn)要求。
二、負(fù)荷大小的選擇
一般選用負(fù)荷所得壓痕深度（h）不得大于試樣厚度的十分之一。壓痕深度（h）約為壓痕對(duì)角線(xiàn)（d）的七分之一。在試樣厚度允許的范圍內(nèi)，盡量采用較大負(fù)荷，以便獲得較大尺寸的壓痕，從而減小測(cè)量的相對(duì)誤差。選取試驗(yàn)負(fù)荷時(shí)不僅要針對(duì)被測(cè)材料的厚度而定，同時(shí)，還應(yīng)考慮材料的硬度范圍（圖4）。對(duì)于硬度較低的材料用小負(fù)荷，而對(duì)于硬度較高的碳化物和氮化物試樣則需選用較大負(fù)荷。本試驗(yàn)對(duì)Sialon、復(fù)合氮化硅材料、碳化硅、氧化鋁、氧化鋯等材料的試樣經(jīng)加工、拋光、制成光潔表面，采用4.9、9.8、29.4、49、98N（0.5、1、3、5、10kgf）的負(fù)荷，對(duì)每個(gè)試樣在不同的負(fù)荷下制作五個(gè)壓痕點(diǎn)，試驗(yàn)力保持時(shí)間為10秒，放大倍數(shù)為200倍，取其對(duì)角線(xiàn)的平均值計(jì)算硬度值。
