精细陶瓷弯曲强度试验方法
1 范围
本标 准 规定了精细陶瓷和纤维增强或颗粒增强陶瓷复合材料的室温弯曲强度试验方法。本标准适用于材料开发、质量控制、性能表征以及设计数据的改进等目的 2 规范性引用文件
下 列 标 准中的条文，通过本部分的引用而构成本部分的条文。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，使用本部分的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB / T 1216-2004 外径千分尺(neqI SO 3611)ISO 75 00.1 :1999 金属材料— 单轴拉压试验机— 测力系统的标定与认证 3 术语和定义
下 列 术 语和定义适用于本标准
3. 1弯 曲强 度 flexuralst rength一 个 特 定的弹性梁受弯曲载荷断裂时的最大应力 3,2四点 弯 曲 four-pointf lexure一 种 测 量弯曲强度的受力结构，试样被定位在两个下辊棒和两个上辊棒之间，上下辊棒相对运动使试样产生弯曲。〔见图1(a)和(b)] 注 :辊 棒 可以是圆捧或是圆柱形的轴承
3.3四点 1/ 4弯曲 four-point-1/4p ointf lexure四点 弯 曲的结构之一，指试样同一侧的下辊棒与上辊棒的距离为跨距的1/4仁见图 1(a)],
3.4四点 1/ 3弯曲 four-point-1/3p ointf lexure四点 弯 曲的结构之一，指试样同一侧的下辊棒与上辊棒的距离为跨距的1/3[见图1(b)口 3.5三 点 弯 曲 three一pointf lexure一 种 测 量弯曲强度的受力结构，试样被定位在两个下辊棒和一个上辊棒之间，上辊棒位于跨中，上下辊棒相对运动使试样产生弯曲[见图1(c)], 4 原理
对 矩 形 截面的梁试样施加弯曲载荷直到试样断裂。假定试样材料为各向同性和线弹性。通过断裂时的临界载荷、夹具和试样的尺寸可以计算试样的弯曲强度。 1GB/T 6569-2006/ISO 14704:2000 5 试验设备 5. 1 试验机
具 有 均 匀的横梁位移速度的材料试验机。应符合 ISO 7500-1:1999一级的规定，显示断裂时的载荷误差小于1%。
L=30 mm士0. 1 .- 或L=40 mm士0. 1 m- 1— 上压辊棒; 2— 支撑辊棒.
注:四点弯曲较常用，因为通过此种方法能测得更均匀的最大应力(查看附录A可得到更详细的信息)
图 1 弯 曲 强 度 测 试 结 构 5.2 试验夹具 5.2. 1 概述
三 点 或 四点弯曲试验应采用图 1所示的结构。推荐使用四点 1/4弯曲结构。如果试样的平行度满足6. 1的要求，则使用半可调夹具。否则应使用全可调夹具。经过加工的试样应使用全可调夹具。
注 1: 对 于烧结、热处理以及氧化过的试样通常不具备平整和相互平行的表面。试样的扭曲会给强度评价带来严重影 响 ，应 使 用 全 可 调 夹 具。使用可调夹具的目的是保证夹具与试样表面保持良好接触
注 2: 有 轴承的全可调夹具能自由滚动以消除摩擦。每根辊棒与试样保持紧密接触。(见图B.1 和图 B.2 .)
注 3: 半 可调夹具的一对辊棒能自由滑动与试样保持紧密接触.(见图 B.1 和图B.2.) 5.2.2 辊棒
试 样 由 辊棒来支撑和加载。辊棒可以是圆柱形的轴承或圆棒。使用金属辊棒时，对于强度可达到1 400 MPa的试样，棍棒的洛氏硬度不应低于HRC40:对于强度可达到2 000 MPa的试样，辊棒的洛氏硬度不应低于HRC46。对于陶瓷辊棒，弹性模量应在200 GPa到500 GPa之间，弯曲强度大于275 MPa,辊棒长度应大于等于12 mm.辊棒的直径约为试样厚度的1. 5倍。辊棒表面光滑，直径的均匀性误差在士0.0 15m m.辊棒应可以自由滚动以消除摩擦。
注 1 ;摩 擦会影响到强度计算.辊棒滚动可以通过各种方法实现 图2所示的让辊棒在夹具表面上滚动就是其中
一 种 简 单 可 行 的 方 法 。
1— 试样;
2— 可滚动的辊棒;
3-— 可滚动的加载压头. 图2 辊棒的运动
注 2 ;辊 棒的直径不应太大，以免试样弯曲加载时接触点沿切向变化使弯曲力臂产生过多的变化 同时也不能太小 ，以 免 在 试 样 接 触 表 面产生楔型压力或产生损害夹具的接触应力
注 3: 高 强度和硬度的陶瓷试样应采用更硬的辊棒。如果辊棒的弹性模量大于500G Pa，建议延长辊棒长度和夹具的 宽 度 到 12 m m 以 上 ，以便分散辊棒压力在更大面积上. 5.2.3 四点弯曲结构:半可调夹具 附 录 B 中的图B.1 (a)显示了该结构中辊棒的运动。四个辊棒都能自由滚动 每对平行辊棒的距离误差不应大于 。.0 15m m。上下辊棒相互独立并垂直于试样放置。 5.2.4 四点弯曲结构:全可调夹具
附 录 B 中的图B.1( b)显示了该结构中辊棒的运动。四个辊棒都能自由滚动。其中一个辊棒不需调节。另外三个辊棒应独立可调以保证与试样紧密接触。辊棒应垂直于试样放置。
5.2.5 三点弯曲结构:半可调夹具
附 录 B 中的图B.2 (a)显示了该结构中辊棒的运动。中间的上辊棒应固定不能滚动，两个支撑辊棒应能自由向外滚动。辊棒之间的平行度误差不应大于0. 015 mm。所有辊棒应垂直于试样放置，保证与试样紧密接触。 5.2.6 三点弯曲结构:全可调夹具
附 录 B 中的图B.2 (b)显示了该结构中辊棒的运动。中间的辊棒应固定不能滚动飞两个支持(外侧的)辊棒应能自由向外滚动。两支撑辊棒中的任意一个均独立可调以保证与试样紧密接触。所有辊棒应垂直于试样放置。 5.2.7 辊棒的定位
辊 棒 定 位应精确到士。.1 m m 三点弯曲结构中，中间的辊棒应被定位在两个支撑辊棒中间位置，四点弯曲装置中两个上辊棒应放在两个支撑辊棒之间。 注 :辊 棒 的位置可通过使用定位装置来确定。跨距用卡尺或其他仪表测量精确到 。.1 m m。也可以通过测量定位装 置 之 间 的 距 离 然后加上(对于外测辊棒)或减去(对于内侧辊棒)辊棒的半径来确定跨距。 5.2.8 夹具的材料
夹 具 应 有足够硬度以免产生永久变形。
注 :线 接 触载荷可能使夹具产生变形 夹具的硬度要求跟尺寸有关。如果辊棒至少 12m m长，夹具宽度是 12m m或 更 宽 ，那 么 夹 具 应采用洛氏硬度至少为25的金属。
5.3 千分尺使 用 IS O 3611规定精度为0.0 02m m 的千分尺来测量试样的尺寸。可以使用精度为 。.002m m或更高的其他测量仪器。 6 试样
6.1 试样尺寸
6.1.1 试样的机加工
试 样 的 尺寸在图3中已标明。梁试样的横截面的长宽公差为士。.2 m m。纵向表面平行度公差为0. 015 mm
6. 1.2 自然烧结或热处理过的试样
试 样 的 尺寸可能会跟所规定的有差异，但凡与 6.1.1和图3的规定有偏离，都应在报告中注明。
6.2 试样的加工处理 6.2. 1 概述
试 样 外 表加工可有不同的选择 至少受拉面的两条长边缘应像图 3那样进行倒角。建议所有的四个长的侧面都要抛光研磨。在各种的情况中，试样的末端表面不需要特殊处理。虽然表面的处理过程不是本标准的主要部分，但建议对表面的粗糙度进行测量和报告。
单 位 : mm
倒 角 (0 .12士0.05)mmx450士50; 或 倒 圆 角(0.1 5士0.05 )m m;
对 于 跨 距 30m m的试验夹具，试样长度)35m m; 对 于跨 距40m m的试验夹具，试样长度)45m m. 圈 3 试 样 尺 寸 示 意 图
6.2.2 自然烧结的试样(无机械加工)
烧结 后 的 试样未经过任何机械加工。此时可以用烧结出的试样直接测试。应在烧结前做表面的研磨。
注 :烧 结 后试样特别容易扭曲和翘曲。可能不符合 6.1.1中提出的平行度要求，此时应使用全可调的夹具。 6.2.3 常规的加工
采 用 常规 的加工方法时要力求使样品的损伤达到最小(使加工过程导致的表面损伤和残余应力尽可能最小)。试样的受拉面的长边缘应像图3中那样倒角处理。 6.2.4 构件匹配
试样 的 表 面应与待测构件的表面有相同的加工工序。测试报告中应包括详细的试样加工步骤。特别是磨料(树脂的、金属的、玻璃的还是其他的)和每次循环的磨削量。试样的长棱应像图3中那样倒角处理。 6.2.5 基本的加工方式
如 果 6. 2 .2 到6.2.4中的加工程序难以实现，则可以使用下面的工序。 注 :下 面 提到的加工工序只是一个参考。此方法的目的是把陶瓷的加工损伤和残余应力消除到最小。对于某些材料 ，更 快 和 更 多 的 切削量可能更适合。相反，某些特别脆的材料要求更少的切削量。
6.2.5. 1 试样应像图4那样纵向放置。
注:如果由于某些原因倒角的尺寸大于了规定的尺寸(例如切削量过大造成)，应该对试样横截面的惯性矩进行修
正 。文 献 [1]可以作为这个修正的参考. 图 4 试 样 轴 向 的 平 行 打 磨
6.2.5.2 所有的研磨都应在冷却液下进行，保证工作面和砂轮都能受到冷却液的作用。研磨应分两个阶段进行，研磨材料应由粗到细。
6.2.5.3 粗糙面的打磨应采用金刚石的砂轮，砂轮的圆周误差应小于等于0. 03 mm，粗细不应超过0.120 mm(120目)(D126)，每次研磨深度不应超过0. 03 mm.
