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氧化铝陶瓷的硬度检测方法有哪些?

时间:2025-04-20

  氧化铝陶瓷的硬度检测方法有哪些?氧化铝陶瓷硬度检测方法有多种,以下是一些常见的方法:

  洛氏硬度测试

  原理:采用金刚石圆锥体或一定直径的钢球作为压头,在规定的载荷作用下,将压头压入被测材料表面,测量压痕深度来确定硬度值。

  操作:先将氧化铝陶瓷样品放置在硬度计的工作台上,确保样品表面平整且与压头垂直。选择合适的洛氏硬度标尺,通常对于氧化铝陶瓷,会选用 HRA 标尺(金刚石圆锥压头,主载荷 588.4N)或 HRB 标尺(直径 1.588mm 钢球压头,主载荷 980.7N)。施加初始载荷,然后再施加主载荷,保持规定时间后,卸除主载荷,根据硬度计的读数装置读取硬度值。

  特点:操作简便、快捷,可直接从硬度计上读出硬度值,效率较高。适用于多种硬度范围的材料,对于氧化铝陶瓷,不同的标尺可以覆盖其不同的硬度区间。但测试结果受样品表面粗糙度和形状的影响较大,要求样品表面平整、光洁,且厚度不能太薄。

  维氏硬度测试

  原理:以相对面夹角为 136° 的金刚石正四棱锥体为压头,在一定载荷作用下,将压头压入被测材料表面,保持规定时间后,测量压痕对角线长度,通过计算得出硬度值。

  操作:将氧化铝陶瓷样品固定在硬度计的工作台上,保证样品表面水平。选择合适的载荷,一般对于氧化铝陶瓷,载荷可在 1 - 10kgf 之间选择。施加载荷并保持 10 - 15 秒,然后卸除载荷,使用硬度计附带的测量装置测量压痕对角线长度,根据公式计算出维氏硬度值。

陶瓷阀座.jpg

  特点:维氏硬度测试的压痕是正方形,对角线长度测量准确,硬度值较为精确,适用于各种硬度材料,尤其对于高硬度的氧化铝陶瓷能给出准确的硬度值。而且载荷可以根据样品的具体情况进行选择,对不同厚度和硬度的氧化铝陶瓷都能适用。但测试过程相对复杂,需要测量压痕对角线长度并进行计算,效率相对较低。显微硬度测试

  原理:与维氏硬度测试原理相似,也是利用金刚石压头在规定载荷下压入样品表面,通过测量压痕尺寸来计算硬度。不过显微硬度测试的载荷更小,通常在 1 - 1000gf 之间,适用于测量微小区域的硬度,如氧化铝陶瓷的晶粒、晶界等微观结构的硬度。

  操作:首先将氧化铝陶瓷样品进行精细研磨和抛光,制备出光滑的测试表面。将样品放置在显微硬度计的载物台上,通过显微镜观察并选择要测试的微小区域。施加微小载荷,保持一定时间后卸除载荷,利用显微镜下的测量系统测量压痕尺寸,计算出显微硬度值。

  特点:能够精确测量氧化铝陶瓷微观结构不同部位的硬度,对于研究陶瓷的组织结构与性能关系具有重要意义。可以在不破坏样品整体性能的前提下,对局部微小区域进行硬度测试。但对样品制备要求高,测试过程较为繁琐,需要好的操作人员和设备。

电真空陶瓷件.jpg

  努氏硬度测试

  原理:采用长对角线与短对角线长度比为 7.11:1 的菱形金刚石压头,在一定载荷作用下,压入被测材料表面,测量压痕的长对角线长度来确定硬度值。

  操作:将氧化铝陶瓷样品置于硬度计工作台上,调整样品位置,使压头与样品表面垂直。选择合适的载荷,一般根据氧化铝陶瓷的硬度和样品厚度来确定,通常在 1 - 2000gf 之间。施加载荷并保持规定时间(如 15 - 30 秒),然后卸除载荷,使用硬度计的测量装置测量压痕长对角线长度,根据公式计算出努氏硬度值。

  特点:努氏硬度测试的压痕形状特殊,长对角线与短对角线长度比固定,对于硬度不均匀的材料,压痕更能反映材料的真实硬度。由于压痕细长,对样品表面粗糙度要求相对较低。但测试过程需要准确测量压痕长对角线长度,对测量精度要求较高,且计算硬度值相对复杂。


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