中國粉體網(wǎng)訊  陶瓷材料作為一種重要的無機(jī)非金屬材料已經(jīng)取得了很大的發(fā)展。尤其是結(jié)構(gòu)陶瓷以其高機(jī)械強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕性、高耐磨性等優(yōu)點被廣泛用于冶金、化工及航空航天等領(lǐng)域。

硬度是結(jié)構(gòu)陶瓷一項重要技術(shù)參數(shù)。它與材料的強(qiáng)度、耐磨性、韌性及材料成分、微觀組織結(jié)構(gòu)等有著密切關(guān)系。陶瓷材料的化學(xué)鍵主要有離子鍵和共價鍵。由于陶瓷材料彈性模量大，其鍵的方向性強(qiáng)而密度小，同時位錯少，故可塑性小。它的顯微結(jié)構(gòu)不同于金屬材料，很少由單一相組成，組成的晶相結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此其硬度測定方法也不同于其它材料。《精細(xì)陶瓷室溫硬度試驗方法》（GB/T16534-2009）標(biāo)準(zhǔn)列出了維氏和努氏兩種硬度檢測方法。

維氏硬度檢測

什么是維氏硬度？

假設(shè)無變形維氏壓頭在試樣表面加載形成壓痕，載荷除以根據(jù)壓痕對角線長度平均值計算出的壓痕表面積所得的值就是維氏硬度。

注：維氏硬度可以用兩種單位表示：GPa和（維氏硬度數(shù)值）無量綱單位，其中以無量綱單位表示的維氏硬度數(shù)值為載荷（以kgf為單位）與壓痕表面積（以mm²為單位）之比。建議優(yōu)先采用GPa單位。

什么是維氏壓頭？

壓頭為金剛石制成的正四棱錐體，兩相對面間的夾角為136度，如下圖所示。

原理

將維氏壓頭用試驗力壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕對角線長度，計算出對角線平均值d。計算公式如下表所示。

有效的維氏壓痕

以下圖為例，在有較小的壓痕裂紋、弓形邊以及小孔的情況下，由于不影響對角線長度的測定，并且壓痕形狀基本規(guī)則，因此仍是有效壓痕。

有效的維氏壓痕

無效的維氏壓痕

如下圖所示，大的尖端開裂和不對稱壓痕、邊緣破碎和尖端區(qū)移位壓痕、崩裂或粗糙的邊緣和粗糙的邊緣（晶粒位移，拔出）壓痕。

大的尖端開裂

邊緣破碎和尖端區(qū)移位

崩裂或粗糙的邊緣和粗糙的邊緣

努氏硬度檢測

什么是努氏硬度？

答： 假設(shè)無變形努氏壓頭在試樣表面加載形成壓痕，載荷除以根據(jù)壓痕長對角線值計算出的壓痕投影面積所得的值就是努氏硬度。

注：努氏硬度可以用兩種單位表示：GPa和（努氏硬度數(shù)值）無量綱單位，其中以無量綱單位表示的努氏硬度數(shù)值為載荷（以kgf為單位）與壓痕表面積（以mm²為單位）之比。建議優(yōu)先采用GPa單位。

什么是努氏壓頭？

 壓頭為金剛石制成的菱形椎體，其中長棱夾角為172.5度，短棱夾角為130度。

努氏壓頭

原理

將努氏壓頭用試驗力壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕長對角線長度。

參考來源：

[1]《精細(xì)陶瓷室溫硬度試驗方法》

[2]運新躍等.精細(xì)陶瓷硬度測試方法實驗驗證

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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