陶瓷材料断裂韧性的测试.doc

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1、常用的有单边缺口梁法、双扭法、山形切口图1CMT5105型微机控制万能材料试验机尖锐裂纹，用三点弯曲法施加压力，由下式计算:图2切口梁试件及其受力图陶瓷材料断裂韧性的测试实验一、试验的目的、意义陶瓷材料在室温下甚至在T/TmWO.5的温度范I韦I很难产生塑性变形，因此其断裂方式为脆性断裂，所以陶瓷材料的裂纹敏感性很强。基于陶瓷材料的这种特性，断裂力学性能是评价陶瓷材料力学性能的重要指标，同时也正是由于这种特性，其断裂行为非常适合于用线弹性断裂力学来描述。最普遍来评价陶瓷材料韧性的断裂力学参数是断裂韧性。陶瓷材料的断裂韧性的测试方

2、法有很多种,劈裂试件法、压痕法等。本试验是采用单边缺口梁法进行断裂韧性的测试。本试验的目的：%1掌握单边缺II梁法进行断裂韧性测试试件的制备方法；%1掌握陶瓷单边缺口梁法进行断裂韧性测试的原理与测试方法；%1了解影响陶瓷材料断裂韧性的因素。二、实验器材1.材料试验机要求载荷50—lOOkN,本试验采用CMT5105型微机控制万能材料试验机，如图-1所示。2.游标卡尺3.试件若干4.研磨材料三、实验原理单边缺口梁法的试样为矩形截面（如图2）在试样中央一侧开有缺口并由缺口处预制岀式中，Y是几何形状因子，其值可查图表，在0w£w0.6

3、范W围内，也可计算。三点弯曲时可按下式计算—.93—3.07紀14.53（訝—25.07（訝+25•畤）“单边缺口梁法是陶瓷断裂韧性测试采用的最普遍方法，试样加工比较简单，同时也适用在高温或气氛中测试。但预制尖锐裂纹很难控制，而且用这种试样来测定裂纹的稳态扩展也很难做到，这是该方法的不足之处。四、试样制备1.试样的尺寸及要求试验要求试样从待测制品中切取或用与待测制品相同的工艺制成。试样的形状及尺寸如图3所示。「厶厂不小丁•(4W+6)rnm.B=丄W±0.05mm,2W=4〜6nun试样相对而的平行度W0.02mm；横截而的两相

4、邻边夹角为90±0.5试样的表面粗糙度RzW3.2um,试样切口位于跨中，切口深度c在（0.4—0.5）W之间，切口表而与试样底面的垂直度偏差小于2“，切口宽度不得大于0.25mmo每组试样数量为5个。2.试样制备用内圆切割机将烧制的试片切成试条，并在试条中间部位切出缺口，然后进行试条的研磨抛光：首先用200#金刚石砂纸粗磨，再用400—600#砂纸细磨即可满足要求，或用砂纸粗磨后再用研磨粉硏磨。倒角的硏磨用800-1000#砂纸为宜。另外在表面加工时要注意研磨方向应与试样长度方向一致，（平行研磨）。五、实验步骤（1）测量试样

5、中部的宽度和高度，精确至O.Olmmo（2）测量试样缺口的宽度，精确至10um（3）将试样放在支座上，使缺口在压头的正下方。测出支点与负荷点之间的距离。（4）在试样负荷点上，以0.05mm/min的位移速率加荷，记录试样断裂时的最大负荷。（5）测量试样断口处的切口深度，在B方向上取5个点分别测量，以平均值作为切口深度,精确至0.Olmmo六、计算结果（1）确定实验的有效性试样未断在缺口处的试验无效；试样断口的裂纹扩展面与切口表面间的最大夹角＞10°的实验无效。（2）按公式计算每个试样的平面断裂韧性值。并将有关的试验测试数据及计算

6、结果记入下表中。陶瓷材料断裂韧性测定记录试样名称测定人测定日期试样处理试样编号wXtXL(mm)a(mm)Y压力测定值（N）Kic(MPa.m,/2)舍弃情况备注123oOCOOO最终结果注：*为两支点间的距离在计算屮，各种数据按修约规测处理。舍弃异常数据。以一组试样的平均值为断裂韧性的最终结果。七、实验报告要求1.试验的目的和基本原理；2.测定纪录及计算结果；3.实验操作步骤：4.思考题：给出影响断裂韧性的主要因素。