脆(cui)性(xing)材料(liao)彎曲測試老(lao)失(shi)敗?關鍵(jian)在(zai)加載(zai)方法
陶瓷(ci)、玻璃(li)、石英(ying)等(deng)脆性(xing)材料(liao),在(zai)三點四(si)點(dian)抗彎強度(du)試驗(yan)機上做(zuo)彎曲測試時(shi),常(chang)因(yin)應(ying)力集中(zhong)、加載(zai)不當(dang)突(tu)發斷(duan)裂,導致測試白(bai)費(fei)。其實(shi)只要(yao)找(zhao)對(dui)技巧,就(jiu)能既(ji)保(bao)樣品完(wan)整(zheng)又(you)獲(huo)精(jing)準(zhun)數據,核(he)心圍(wei)繞(rao)“減(jian)沖擊、勻(yun)受(shou)力、控速率(lv)”展(zhan)開。
壹、測試前:做好(hao)“防(fang)裂(lie)鋪墊”
脆性(xing)材料(liao)斷(duan)裂多(duo)從(cong)缺(que)陷(xian)開始,前期準(zhun)備(bei)要(yao)消(xiao)除隱(yin)患。樣(yang)品需(xu)用(yong)800#砂紙打磨(mo)邊(bian)緣,做成R1mm左(zuo)右(you)的(de)圓(yuan)角,避(bi)免直(zhi)角(jiao)應(ying)力集中(zhong);表面有(you)劃痕(hen)、氣泡(pao)的(de)試樣(yang)直(zhi)接(jie)剔(ti)除,測試面選光(guang)潔(jie)度高的(de)壹面朝(chao)上。
試驗(yan)機夾具也得(de)適配(pei):用(yong)圓(yuan)弧半徑(jing)5-10mm的(de)硬質合(he)金(jin)夾具,玻璃(li)類超脆(cui)材(cai)料(liao)可裹(guo)壹(yi)層聚四(si)氟(fu)乙(yi)烯緩沖。跨距(ju)按“樣(yang)品厚(hou)度×16”設(she)定(ding),比如(ru)5mm厚(hou)陶瓷(ci),三點彎曲跨距(ju)設80mm,四(si)點(dian)彎曲則外跨距(ju)100mm、內(nei)跨(kua)距(ju)50mm,防(fang)止(zhi)跨(kua)距(ju)不當(dang)引發(fa)局部過(guo)載(zai)。


二(er)、加載(zai)中(zhong):核心技巧穩(wen)住(zhu)力
1. 速率(lv)別貪(tan)快,按(an)材料(liao)“脾氣”調
加載(zai)速率(lv)是防(fang)裂(lie)關鍵(jian)。普(pu)通陶(tao)瓷(ci)選1-2mm/min,玻璃(li)降至0.5-1mm/min,石英(ying)等(deng)超脆(cui)材料再(zai)減(jian)半到0.2-0.5mm/min。啟動前先把壓(ya)頭降到離樣品1-2mm處(chu),再(zai)緩慢(man)加載(zai),避(bi)免壓(ya)頭沖擊樣(yang)品。
2. 優(you)先力控模式,避(bi)開位移控陷(xian)阱(jing)
脆性(xing)材料(liao)變(bian)形極小(xiao),位移控易(yi)導致載(zai)荷(he)驟增。建議初期(qi)用(yong)“力控”,以0.5N/s慢(man)速率(lv)加載(zai);載荷(he)達(da)預期值30%-80%時(shi),切(qie)換力-位移聯合(he)控;接(jie)近斷(duan)裂前,試驗(yan)機自動(dong)進入(ru)峰(feng)值保(bao)持(chi),就(jiu)算(suan)突(tu)發斷(duan)裂也能(neng)精(jing)準(zhun)抓(zhua)數據。
3. 實(shi)時(shi)盯曲線(xian),異(yi)常(chang)早(zao)處(chu)理(li)
盯著(zhe)試驗(yan)機應(ying)力-應(ying)變(bian)曲線(xian),出現(xian)鋸(ju)齒波(bo)動說明(ming)樣(yang)品滑(hua)動(dong),需重(zhong)新固定(ding)或墊石墨(mo)紙增摩擦;載(zai)荷(he)增長(chang)慢(man)則調(tiao)小(xiao)跨距(ju);曲線(xian)突(tu)然(ran)斷(duan)崖下降且未達(da)標準(zhun)值,就(jiu)是樣(yang)品有(you)隱(yin)性(xing)缺(que)陷(xian),換樣(yang)重(zhong)測更(geng)靠(kao)譜。
三、測試後(hou):數據與設(she)備(bei)雙(shuang)保障
同(tong)批(pi)次樣品若有斷(duan)裂載(zai)荷(he)遠(yuan)低於平(ping)均(jun)值的(de),直(zhi)接(jie)剔(ti)除取(qu)其余數據平(ping)均(jun)。按標準(zhun)公(gong)式(shi)計(ji)算(suan)抗彎強度(du):三點彎曲用(yong)σ=3FL/(2bh²),四(si)點(dian)彎曲用(yong)σ=FL/(bh²),確保結果(guo)精(jing)準(zhun)。
測試完(wan)及(ji)時(shi)用(yong)軟毛(mao)刷(shua)清(qing)理(li)夾(jia)具上的(de)陶瓷(ci)、玻璃(li)碎屑,每周校(xiao)準(zhun)壹(yi)次(ci)力傳感(gan)器,誤差控(kong)制在(zai)±0.5%內(nei),為(wei)下(xia)次(ci)測試留(liu)好(hao)基礎(chu)。
說到底,脆性(xing)材料(liao)彎曲測試的(de)關鍵(jian)是“溫(wen)柔對(dui)待(dai)、精(jing)準(zhun)控(kong)制”。掌(zhang)握(wo)這(zhe)些(xie)技巧,三點四(si)點(dian)抗彎強度(du)試驗(yan)機就(jiu)能輕(qing)松拿(na)下陶瓷(ci)、玻璃(li)等(deng)材料(liao)的(de)測試,既(ji)減(jian)少樣品浪(lang)費(fei),又(you)讓(rang)數據經(jing)得(de)起檢驗(yan)。


