脆性材料彎曲測試?yán)鲜??關(guān)鍵在加載方法
陶瓷、玻璃、石英等脆性材料,在三點(diǎn)四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上做彎曲測試時(shí),常因應(yīng)力集中、加載不當(dāng)突發(fā)斷裂,導(dǎo)致測試白費(fèi)。其實(shí)只要找對技巧,就能既保樣品完整又獲精準(zhǔn)數(shù)據(jù),核心圍繞“減沖擊、勻受力、控速率"展開。
一、測試前:做好“防裂鋪墊"
脆性材料斷裂多從缺陷開始,前期準(zhǔn)備要消除隱患。樣品需用800#砂紙打磨邊緣,做成R1mm左右的圓角,避免直角應(yīng)力集中;表面有劃痕、氣泡的試樣直接剔除,測試面選光潔度高的一面朝上。
試驗(yàn)機(jī)夾具也得適配:用圓弧半徑5-10mm的硬質(zhì)合金夾具,玻璃類超脆材料可裹一層聚四氟乙烯緩沖。跨距按“樣品厚度×16"設(shè)定,比如5mm厚陶瓷,三點(diǎn)彎曲跨距設(shè)80mm,四點(diǎn)彎曲則外跨距100mm、內(nèi)跨距50mm,防止跨距不當(dāng)引發(fā)局部過載。


二、加載中:核心技巧穩(wěn)住力
1. 速率別貪快,按材料“脾氣"調(diào)
加載速率是防裂關(guān)鍵。普通陶瓷選1-2mm/min,玻璃降至0.5-1mm/min,石英等超脆材料再減半到0.2-0.5mm/min。啟動前先把壓頭降到離樣品1-2mm處,再緩慢加載,避免壓頭沖擊樣品。
2. 優(yōu)先力控模式,避開位移控陷阱
脆性材料變形極小,位移控易導(dǎo)致載荷驟增。建議初期用“力控",以0.5N/s慢速率加載;載荷達(dá)預(yù)期值30%-80%時(shí),切換力-位移聯(lián)合控;接近斷裂前,試驗(yàn)機(jī)自動進(jìn)入峰值保持,就算突發(fā)斷裂也能精準(zhǔn)抓數(shù)據(jù)。
3. 實(shí)時(shí)盯曲線,異常早處理
盯著試驗(yàn)機(jī)應(yīng)力-應(yīng)變曲線,出現(xiàn)鋸齒波動說明樣品滑動,需重新固定或墊石墨紙?jiān)瞿Σ粒惠d荷增長慢則調(diào)小跨距;曲線突然斷崖下降且未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)值,就是樣品有隱性缺陷,換樣重測更靠譜。
三、測試后:數(shù)據(jù)與設(shè)備雙保障
同批次樣品若有斷裂載荷遠(yuǎn)低于平均值的,直接剔除取其余數(shù)據(jù)平均。按標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算抗彎強(qiáng)度:三點(diǎn)彎曲用σ=3FL/(2bh2),四點(diǎn)彎曲用σ=FL/(bh2),確保結(jié)果精準(zhǔn)。
測試完及時(shí)用軟毛刷清理夾具上的陶瓷、玻璃碎屑,每周校準(zhǔn)一次力傳感器,誤差控制在±0.5%內(nèi),為下次測試留好基礎(chǔ)。
說到底,脆性材料彎曲測試的關(guān)鍵是“溫柔對待、精準(zhǔn)控制"。掌握這些技巧,三點(diǎn)四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)就能輕松拿下陶瓷、玻璃等材料的測試,既減少樣品浪費(fèi),又讓數(shù)據(jù)經(jīng)得起檢驗(yàn)。


