国家标准计划《精细陶瓷 断裂韧性试验方法 单边V型切口梁法》由 TC194(全国工业陶瓷标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国建筑材料联合会。
主要起草单位 中国科学院上海硅酸盐研究所 、哈尔滨工业大学 、山东工业陶瓷研究设计院有限公司 。
| 81 玻璃和陶瓷工业 |
| 81.060 陶瓷 |
| 81.060.30 高级陶瓷 |
本标准修改采用ISO国际标准:ISO 23146:2012。
采标中文名称:精细陶瓷 断裂韧性试验方法 单边V型切口梁法。
断裂韧性是陶瓷材料关键力学性能指标,反映材料抵抗裂纹扩展的能力。
目前公认的测试结果最接近断裂韧性真实值的方法是单边预裂纹梁(SEPB)法,该方法虽然已经采标(GB/T 23806 精细陶瓷断裂韧性试验方法 单边预裂纹梁(SEPB)法(GB/T 23806—2009, ISO 15732:2003,MOD)),但实际操作中预裂纹制备时,需要根据声发射或载荷下降的信号来人为停止加载避免裂纹进一步扩展,由于精细陶瓷固有的脆性,这个过程非常难以实现,成功率低。
由于陶瓷极高的耐磨性,陶瓷样品加工困难,低预制裂纹的成功率导致断裂韧性试验成本大大提高。
因此,人们通常仍采用直通切口替代预裂纹,即通过单边切口梁(SENB)法测试陶瓷材料断裂韧性,由于该方法获得的切口顶端半径过大(一般>50μm),导致实验获得的陶瓷材料断裂韧性值明显高于真实值(一般超过30%,甚至更多)。
陶瓷材料断裂韧性的测量值与切口顶端的半径的密切相关,利用超薄的剃须刀片可以制备十微米级尖端半径的单边V型切口梁。
因此采用单边V型切口梁(SEVNB)法用尖锐V型切口替代预裂纹,既能保证测量值准确,操作又简便,是比较理想的陶瓷材料断裂韧性测试方法。
本标准的目的在于提供一种准确、简便、通用和可操作性强的陶瓷材料断裂韧性试验方法,解决目前陶瓷材料断裂韧性难以准确测量的问题。
本标准有望进一步规范陶瓷材料的断裂韧性评价体系,对促进陶瓷材料领域的科学研究和工程应用具有重要意义。
本文件规定了精细陶瓷断裂韧性试验方法,即采用单边V型切口梁在4点弯曲模式下加载直致破坏。本方法适用于晶粒尺寸或主要微观特征结构尺寸大于1 μm的块体陶瓷。 本文件不推荐用于钇稳定四方相氧化锆多晶材料(Y-TZP)。这种方法也可能不适用于V型切口的根部不会形成尖锐裂纹的其他高韧性或“软”陶瓷。 本文件规定了单边V型切口梁法测量精细陶瓷断裂韧性的原理、装置、样品制备、试验步骤和试验报告。对试验结果的精度和偏差进行了估算。 本标准对规范性引用文件中的标准进行了替换。