一种陶瓷岩板断裂韧性的测试方法技术

本发明专利技术公开一种陶瓷岩板断裂韧性的测试方法。所述方法制样简单，对测试样品尺寸、表面粗糙度和槽口的限制较小，适用于不同规格、不同规格、不同生产工艺的的陶瓷岩板，能够稳定评价陶瓷岩板的断裂韧性，重复性好。重复性好。重复性好。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷岩板断裂韧性的测试方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料的物理性能评价领域，具体涉及一种陶瓷岩板断裂韧性的测试方法。

技术介绍

[0002]陶瓷材料具有优异的物理性能，如耐高温、耐腐蚀、高力学强度等。但是陶瓷材料的脆性是制约其广泛应用的重要因素之一。如何科学地评价陶瓷材料的脆性是优化材料的组成设计和制备工艺以提升材料韧性的前提条件。断裂韧性作为评价材料脆性的量度，是衡量材料抵抗裂纹扩展能力的重要常量。对陶瓷材料的断裂韧性进行科学、准确地评价是当前材料科学和材料工程领域的重要课题。
[0003]评价陶瓷材料断裂韧性最常用的方法是预裂纹法。通过预裂纹法准确评价陶瓷材料断裂韧性的前提是制备出符合测试要求的样品，这不仅需要待测样品具有特定要求的尺寸，最关键的还需在待测样品表面预制出一条贯穿性的自然裂纹，且保证样品不被断裂破坏。预制裂纹的尖端曲率半径越小，断裂韧性结果越接近真实值。受限于陶瓷材料的固有脆性，在测试样品表面预制贯穿性的自然裂纹的流程复杂，成功率极低。2014年华南理工大学饶平根教授课题组利用飞秒激光加工技术在陶瓷样品U型槽底部制备出超尖V切口(尖端曲率半径小于0.5微米)，实现高稳定性地评价氮化硅陶瓷的断裂韧性值，可作为特种陶瓷材料真实断裂韧性的测试手段(A new method for the preparation of ultra
‑
sharp V
‑
notches to measure fracture toughness in ceramics，Journal of the European Ceramics Society)。同样地，基于飞秒激光的SEVNB法制样复杂，设备造价昂贵，仅可作为高校特种陶瓷科研之用，难以推广应用在工业领域。
[0004]陶瓷岩板作为建筑陶瓷行业近几年推出的一种新产品，其应用领域已从传统建筑陶瓷材料的墙、地美化装饰扩展到家居、家具、电器面板领域，市场前景和潜力巨大。陶瓷岩板应用范围的扩大不可避免地对陶瓷岩板的断裂韧性提出更高的要求。提高陶瓷岩板的断裂韧性有利于避免产品后期应用过程中出现加工、搬运、冲击破损等缺陷。但是，陶瓷岩板的大规格尺寸特性以及由玻璃相、晶相、气孔组成的多相特性等，使得陶瓷岩板的断裂韧性测试面临极高的挑战。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种陶瓷岩板断裂韧性的测试方法，所述方法制样简单，对测试样品尺寸、表面粗糙度和槽口的限制较小，适用于不同规格、不同规格、不同生产工艺的的陶瓷岩板，能够稳定评价陶瓷岩板的断裂韧性，重复性好。
[0006]本专利技术所述陶瓷岩板断裂韧性的测试方法包括以下步骤：将陶瓷岩板加工为待测样品；在待测样品上表面的中间位置沿垂直于样品长边的方向切割形成凹槽；
通过公式计算样品的名义断裂韧性，单位为MPa
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；在该公式中，Y为形状因子，通过公式计算，Pmax为样品断裂时的临界载荷，单位N；S0为样品测试的跨距，单位mm；B为样品的宽度，单位mm；W为样品的厚度，单位mm；α为槽口的深度，单位mm；根据得到的名义断裂韧性通过公式计算样品的实际断裂韧性，单位为MPa
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。
[0007]较佳地，所述样品的尺寸为宽50
±
0.5mm
×
长100
±
0.5mm。
[0008]较佳地，所述凹槽的深度是样品厚度的0.35～0.6倍；所述凹槽的宽度小于1mm。
[0009]较佳地，采用水刀或平面砂轮切割机将陶瓷岩板加工为一定尺寸的待测样品。
[0010]较佳地，采用水刀或金刚石切割线在样品上表面的中间位置沿垂直于样品长边的方向切割形成凹槽。
[0011]较佳地，Pmax是采用力学万能试验机通过三点抗弯方式测得的切槽后样品断裂时的临界载荷。
[0012]较佳地，测试临界载荷时，将切槽后的样品放置在力学万能试验机的支架上，槽口朝下且居中放置；力学万能试验机的跨距为80mm，加载速率为0.05mm/min。
[0013]较佳地，所述样品的数量为六块以上。
[0014]较佳地，所述方法的陶瓷岩板断裂韧性测试数据和飞秒激光加工超尖V切口法的陶瓷岩板断裂韧性测试数据之间的差值在0.15MPa
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以内。
[0015]较佳地，所述方法的陶瓷岩板断裂韧性测试数据标准偏差在0.1MPa
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以内。
附图说明
[0016]图1为实施例1在切割、水刀开槽后的待测样品照片；图2为飞秒激光加工超尖V切口法的陶瓷岩板断裂韧性测试数据与本方法的名义断裂韧性测试数据的拟合曲线。
具体实施方式
[0017]通过下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。
[0018]本公开针对现有技术的不足，提供一种陶瓷岩板断裂韧性的测试方法，可以简单、准确、稳定地评价陶瓷岩板的断裂韧性，且适用于不同规格、不同配方组成、不同生产工艺制得的陶瓷岩板。以下示例性说明本专利技术所述陶瓷岩板断裂韧性的测试方法。
[0019]将陶瓷岩板加工成宽50
±
0.5mm
×
长100
±
0.5mm的待测样品。精细陶瓷的小尺寸特性和通常用于科研领域研究的特点，使得精细陶瓷断裂韧性的待测样品尺寸较小(例如3mm
×
4mm)。但是陶瓷岩板在实际中多用于建筑领域，这决定了陶瓷岩板断裂韧性的待测样
Marquardt迭代算法和DoseResp模型，得到拟合值与实测值最接近的关系式，获得转换公式从转换公式可以看出，断裂韧性随名义断裂韧性的增加而单调增加，因此该名义断裂韧性与样品实际断裂韧性理论上存在一定的对应关系，符合理论自洽。
[0027]测试结果采用平均值
±
标准偏差的形式表示，保留小数点后两位，以保证高精度。
[0028]本专利技术所述陶瓷岩板断裂韧性的测试方法适用于不同规格、不同配方、不同生产工艺的陶瓷岩板材料，所得名义断裂韧性与实际断裂韧性之间具有特定的转换关系，大小关系一致，重复性好，为陶瓷岩板断裂性的测试方法提供新的度量模型和有效映射体系。
[0029]下面进一步例举实施例以详细说明本专利技术。同样应理解，以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据本专利技术的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
[0030]实施例1
[0031]在规格为宽900mm
×
长1800mm
×
厚6mm的陶瓷岩板(118本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷岩板断裂韧性的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将陶瓷岩板加工为待测样品；在待测样品上表面的中间位置沿垂直于样品长边的方向切割形成凹槽；通过公式计算样品的名义断裂韧性，单位为MPa
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；在该公式中，Y为形状因子，通过公式计算，Pmax为样品断裂时的临界载荷，单位N；S0为样品测试的跨距，单位mm；B为样品的宽度，单位mm；W为样品的厚度，单位mm；α为槽口的深度，单位mm；根据得到的名义断裂韧性通过公式计算样品的实际断裂韧性，单位为MPa
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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样品的尺寸为宽50
±
0.5mm
×
长100
±
0.5mm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述凹槽的深度是样品厚度的0.35～0.6倍；所述凹槽的宽度小于1mm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，采用水刀或平面砂轮切割机将陶瓷岩板加工为一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一军，陈鹏程，黄玲艳，窦亚杰，
申请(专利权)人：蒙娜丽莎集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：