硬度测试对于验证严重磨损的陶瓷工件,特别是摩擦轴承、制动盘和涡轮叶片的力学性能尤为重要。陶瓷常用的测试方法是小载荷下的维氏硬度法。同时,由于陶瓷的压痕深度和裂纹形成较小,努氏硬度法也将应用于陶瓷涂层的硬度测试。
制备用于硬度测试的陶瓷样品
光学硬度测试方法(如维氏和努氏)对于样品的制样效果十分敏感。大多数情况下陶瓷表面没有规则的结构。因此,材料表面的光洁度质量很大程度上受材料晶粒尺寸以及几何偏差的影响。
为了获得一个适合于硬度测试的表面,建议使用精磨或者抛光来做表面处理,以降低硬度压痕能在陶瓷表面清晰显示的困难。由于陶瓷材料的特性,样品表面很可能会很暗或者发黑,这使得在光学显微镜头下进行压痕测量变得十分困难。
硬度测试的程序以及方法
维氏和努氏是经典的也适用于1000HV以上的材料例如陶瓷的硬度测试程序。不过由于材料成分不同,陶瓷的硬度有时可能会接近2000HV。
挑战:
高硬度值导致的压痕较小,难以识别,载荷较低(0.3~5kg)和高的放大倍率导致压痕的识别度很低。材料表面很暗导致压痕的清晰度很低,对于横截面,需准确地将测试点定位在涂层样品的中心。
较低的载荷力和较差的测试表面,有可能会导致自动测量压痕对角线时不准确,需要手动修正。此时如果光学测量系统能够提供良好对比度,可以提高自动化水平、降低手动修正的概率。
努氏测量方法的优势:
在相同的载荷下,努氏硬度的压痕要比维氏更小、更浅,但是测量努氏压痕长方向对角线会更容易一些。
KIC断裂韧性测试模块
测试材料的断裂韧性时,常规的做法是将样品制备成规定的形状,使用三点弯曲法。但是对于脆性较大的材料比如陶瓷,制备三点弯曲试样的成功率较低,此时可考虑使用硬度法进行断裂韧性的测试。QATM硬度计上可选的KIC模块可准确测量压痕裂纹长度,由软件自动显示KIC测量结果(基于如下的Shetty计算公式,也可按需求在软件中加入其它公式算法),方便快捷。
QATM(Qness)Q10/30/60和Q150系列硬度计具有先进的光学系统质量,可简化对陶瓷材料样品的日常硬度测试,甚至可以检测带有陶瓷涂层的零件-根据样品表面的情况和放大倍率,在复杂的样品表面情况下进行测试时,也能实现压痕图像的自动识别。
Q10/30/60系列
试验力范围从0.25g至62.5kg(维氏、努氏、布氏)
定位准确
6位转塔(可同时配备努氏和维氏压头)
Q150系列-Q150A或A+型常用于生产监管
试验力范围从1kg至250kg(适用维氏、努氏、布氏)
超坚固,结构紧凑
先进的光学系统可以提供更好的图像质量
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