GB T 6569-2006 精细陶瓷弯曲强度试验方法.pdf

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1、ICS 81.060.20 Q 32 中华人民=H工J庐飞、和国国家标准G/T 6569-2006/180 14704 :2000 代替GB/T6569-1986 精细陶瓷弯曲强度试验方法Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) -Test method for flexural strength of monolithic ceramics at room temperature CISO 14704:2000 ,MOD) 2006-02-22发布中华人民共和国国家质量监督检验检技总局中国国家标准化管理委员会

2、2006皿09-01实施二号边三年二月土三七GB/T 6569-2006/ISO 14704: 2000 即自本标准修改采用ISO14704:2000精细陶瓷(先进陶瓷，先进技术陶瓷)一室温下块体陶瓷的弯曲强度试验方法。本标准是对GB/T6569一1986(工程陶瓷弯曲强度试验方法进行的修订。本标准与ISO14704:2000相比主要变化如下z一一删除6.2.2的注2(见6.2.2)。一一修改规定试验机的横梁速率为0.5mm/min(见7.的。一一删除如果试样断裂的时间不在此汪国内，调整加载速率使得断裂时间在这个范围内。见(7. 10)。本标准代替GB/T6569一1986，与之相比主要变化如

3、下:一标题工程陶瓷修改为精细陶器。一一增卸了名词术语见3)。一一一增如了原理(见4)。一一试样尺寸修改为对于跨距30mm的试验夹具，试样长度二三35mm;对于跨距40mm的试验夹具，试样长皮二三45mm(1986版的1.1;本版的6.1.2)。一一而删除图2(1986版的1.2)。一一删除图3增加图1(1986版的2.2;本版的3.2)。一一增加辑棒描述以及三点弯曲和四点弯曲的设备见5.2. 25. 2.的。一一增加试样加工处理见6.2)。一一增加试验步骤详细内容以及说明(见7.2、7.3、7.6、7.7、7.8、7.10、7.13、7.14)。一一取消了异常数据取舍方法，增加了防录A(资料性

4、附录)普通资料、附录B(规范性附录)测试夹具、附录c(资料性附录)黯瓷棋d试试样的典型断裂模型。本标准附录B是规范性附录，附录A和附录C是资料性附录。本标准由中国建筑材料工业协会提出。本标准由全国工业陶瓷标准化技术委员会归口。本标准起草单位z中国建筑材料科学研究皖、深圳新三思计量技术有限公司。本标准起草人z钮亦盟、曹增辰、马眷荣、仇挖、雷庆安。本标准厨代替的标准的历次版本发布情况为:一一GB/T6569-19860 I GB/T 6569-2006/180 14704:2000 精细陶瓷弯曲强度试验方法菇围本标准规定了精细陶瓷和纤雄增强或颗粒增强掏瓷复合材料的室温弯曲强度试验方法。本标准适用于

5、材料开发、质量控制、性能表征以及设计数据的改进等吕的。2 规范性引用文件下列标准中的条文，通的修改单不包括勘误的准最新版本的可能性。3 GB/T 121 1SO 7500. 1: 3. 1 3.2 四点弯一种测试样产生弯曲注:辘棒可3 四点1/4弯四点弯曲的4 四点1/3弯曲四点弯曲的结构之一，.5 三点弯曲three蝙pointflexure 注日期的引用文件，其随后所有部分的各方应探讨使用下列标下辐棒相对运动使/4见图l(a)J。一种担tl窒:弯曲强度的受力结构，试样被定位在两个下辑棒和一个上辐棒之间，上辐棒位于跨中，上辘棒相对运动使试样产生弯曲见图l(c)J。对矩形截商的梁试样施加弯曲载

6、荷直到试样断裂。假定试样材料为各自同性和线弹性。通过断裂界载荷、夹具和试样的尺寸可以计算试样的弯曲强度。1 GB/T 6569一2006/ISO14704: 2000 5 试验设备5. 1 试瞌机具有均匀的横梁位移速度的材料试验扰。应符合IS07500-1: 1999一级的规定，显示断裂时的载荷误差小于1%。L=30 mm土0.1mm 或L=40mm土0.1mm 1一一上压辑棒;2一一支撑辍棒。a=L/2 E L J飞(b) 四点1/3弯曲才吃/_ffi L I 2 (c) 三点弯曲注: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可得到更详细的信怠。罔1弯曲强度甜试结构2

7、GB/T 6569-2006/180 14704: 2000 5.2 试验夹具5.2. 1 慨蜡三点或阳点弯曲试验应采用自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谓夹具。注1:对子烧结、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。使用可谓夹具始自灼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。每根棍棒与试样保持紧密接触。(见图B.l和图B.2，)注3:半可谓夹具的一对稳棒能自由滑动与试样保持紧密接触

8、。(见图B.l和图B.2，)5.2.2 辑棒试样由辑棒来支撑和加载。辑棒可以是因柱形的轴承或圈棒。使用金属辐棒时，对于强度可达到1400 MPa的试样，棍棒的洛氏硬度不应低于HRC40:对于强度可达到2000MPa的试样，辐棒的洛民硬度不应低于HRC460对于陶瓷辐棒，弹性模量应在200GPa到500GPa之间，弯曲强度大于275 MPao辐棒长度应大于等于12ffiffio辐棒的直径约为试样犀度的1.5倍。辐棒表面光滑，直径的均匀性误兹在土0.015ffiffio辐棒应可以自由滚动以捎舔摩擦。注1:摩擦会影响到强度计算。辘棒滚动可以通过各种方法实现。图2所示自告让辍棒在夹具表面上滚动就是其中

9、一种简单可行的方法。四个辘棒都能自由滚动(a) 四点弯曲飞气7 外侧的两个辑棒可以自由向外侧滚动，中间的辍棒不能滚动(b) 三点弯曲1试样;2-. -可滚动的辍棒;3可滚动的加载压头。图2辑棒的运动3 GB/T 65692006/ISO 14704:2000 注2:辐棒的王军径不应太大，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，以免在试样接触表商产生模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稳棒。如果棍棒的弹性模量大于500GPa，建议延长辍棒长度和夹其的宽度到12mm以上，以便分散辍棒压力在更大面积上。5.2.3 四点弯曲结构

10、:半可调夹具前录B中的翻B.1(a)显示了该结构中辐棒的运动。四个辑棒都能自由滚动。每对平行辐棒的距离误差不庞大于0.015mmo上下辐棒相互独立并垂直于试样放置。5.2.4 四点弯曲结构:全可谓夹具m录巴中的罔丑l(b)显示了调节。另外三个辐棒应独立可谓以附录B中的自B.2(a) 应能自由向外滚动。辐与试样紧密接触。5.2.6 王点弯曲结构m录B中的韶的)辐棒应能自由自应垂直于试样放置5.2.7 辑棒的辑棒定位成四点弯曲装置中或更宽，那么5.3 千分尺使用IS03611规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中巳标明。梁试样0.015 m

11、mo 6. 1.2 自然烧结或热处理过的试样能滚动，两个支撑辐棒直于试样放置，保证、两个支持夕阳4触。所有辑棒通过i则最定位宽度是12mm 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自3那样进行倒角。建议所有的四个长的锄西都要抛光研磨。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，1.建议对表面的粗糙度进行测量和报告。4 单位:mm倒角(0.12土0.05)mmX450土:lilt倒圆角(0.15土0.05)对于跨距3

12、0mm的注:烧结后试祥6.2.3 常规的加工采用常规的加可能最小)。试样6.2.4 构件QI;W试样的表面应磨料(树脂的、金属的6.2.5 基本的加工注:下商提到的加料，更快和更多6.2.5. 1 试样应像商4GB/T 6569一2006/18014704 :2000 L 4土0.2小。对于某些材注2如果囱于某些原因倒角的尺寸大予了规定的尺寸(例如切削量过大造成)，应该对试祥横截面的惯性矩进行修正。文献lJ可以作为这个修正的参考。图4试样轴向的平行打磨5 GB/T 6569-2006/ISO 14704: 2000 6.2.5.2 所有的研磨都应在冷却被下进行，保证工作面和砂轮都能受到冷却液的

13、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 粗糙酶的打靡应采用金刚石的砂轮，砂轮的圆周误辈辈应小于等于0.03mm，程船不应超过O. 120 mm(l20吕)(D126) ，每次研磨深度不应超过0.03mmo 6.2.5.4 最后的研磨应用金刚石的细砂轮，模数在0.045mm(320目)到0.019mm(800目)(例如D46或更细的)，每次打磨的探度不应大于0.002mm。总共应担材料表西至少磨掉0.06mmo在样品的对面要进行同样的工序。6.2.5.5 长棱边应像囱3那样倒角45。最深为0.12mm士0.03mm。同时，也可以被倒成匮角，半径为0.12 mm土0.05m

14、mo倒角的表面应和最终陶器试样表面相当。加工方向应平行于试样的长度方向。6.2.5.6 试样的最后尺寸应和商3和6.1.1保持一致。6.2.6 试样的取放试样应小心拿放，以避免在试样加工后引入损伤。试样应被分隔储存，避免彼此碰撞。6.2.7 试样的数量弯曲强度试验的试样不应少于十个。如果要进行一个统计强度分析例如，Weibull统计分析)，则至少要做30个试祥。7 注:使用30个以上试样有助于获得可靠的强度分布参数，例如Weibull模数。使用30个试样也有助于检测材料的含缺陷概率。试验步骤7. 1 用精度为0.002mm的千分尺翻最试样的宽度(的和厚度(d)。试样的尺寸副董可以在测试前或测试

15、后。如果试验前测量试祥尺寸，应尽可能在接近中点的地方测量;如果试验后测量试样尺寸，应在试样的断裂处或接近斯裂处测量试样尺寸。应小心操作避免测量时引人表面损伤。7.2 选用合适的三点或四点弯曲夹具进行w!l试。撞荐用四点弯曲。当试样的平行度不符合要求时，应使用全可调的夹具。7.3 在测试中应保证上下辑棒的清洁，保证辐棒没有严重的划摸并能自由的滚动。7.4 把试样放在测试夹具的两根下辐棒中间，将4mm宽的那一面接触辐棒。如果试样只有两个长边被倒角，放试样的时候应确保倒角在受拉菌。小心放景试样避免损伤。试样两端应伸出支撑辐棒的接触点大约相等的距离。前后距离误差小于0.1mm，见围5。F/2 F/2

16、el mrn 图5试样在输向压力作用下的调整放置6 -, GB/T 6569 2006/180 14704: 2000 7.5 测试时，预压力不应大于强度预期值的10%。检查试样和所有辑棒的线接触情况以保证一个连续的线性载荷。如果加载曲线不是连续均匀的则卸载，并按要求调节夹具以达到连续均匀的加载。7.6 必要的时候加载过程中可沿着辑捧圃线来对试样做标记，以确定两个加压辑棒四点弯曲)或中阔的辐棒三点弯曲)的位置是否变化。同时也可以判斯断裂后残片的受压西或受拉面。国线可使用比较软的给留铅笔或标签笔。7.7 在试样的周围放一些棉、纱、泡沫或其他材料，防止试样在断裂时飞出碎片。这些材料不应影响加载结构

17、或夹具调节以及辐棒的运动。注:上茵的做法能避免不必要的二次碎裂，并且能收集第一次断裂时的碎片以便断口分析。7.8 应在世!试夹具周围放保护屏防止断裂碎片飞溅。7.9 试验机横梁的速率应为0.5m丑1m丑l/m丑un7. 10 使用7.9中的横梁速率，假设试验夹具是刚性的，那么新裂的时间通常应在35到3切050。7. 11 对于时间因素的影响，例如慢裂纹扩展或环境侵蚀来自实验室环境中的水蒸气)，即使是在很短的测试时间内对某些材料的弯曲强度也有很大的影响。为了消除或减少环境因素的影响，可以选择下列方法:在试验夹具的表面增加一个环境隔离层(例如干净的聚乙烯薄膜);试验前用氮气冲洗试样;在流动的干燥氮

18、气中进行试验;或者在试样的敏感面上覆盖一层石蜡最好在1700C左右处理1h2川，然后在实验室环境中进行测试。但是石蜡涂层会影响随后的裂纹现象的观察分析。7. 12 确保试验载荷的均匀性，并记录试样断裂时的最大载荷。记录载荷的精度在士1%或更高。7. 13 清理碎片并准备试验分析。注:只有少数碎片需要保留。很小的碎片通常不需姿，因为它们是二次碎裂的结果，不包含原始断裂的信息。根据经验不难确定哪些碎片是很意妄的并应被保留下来。附录C可以作为进一步的参考。在试验后应用慑子收拾碎片，或戴着手套以避免引人污染物影响随后的裂纹显微观察分析。7. 14 如果断裂是发生在四点弯曲中的横梁内侧，那么先观察断裂起

19、始点作为初步的观察。试样的断裂也可能发生在横梁的外侧或者在一个内侧加载点上。这些现象应包含在试验设定范围内。由附录C可以得到更多的关于弯曲试样的断裂示例的解释。注1:附录C是一个对于断裂源尺寸和位置以及强度离散性的一般推理。即断裂源处在内跨距之外的情况通常发生在强度离散性比较高的材料，这会导致较低的Weibull模数。如果有很多的断裂发生在内跨距之外，或者很多断裂直接发生在四点弯曲加载处，有可能测试仪器没有调试好。应停止测试，把问题解决后再继续。注2:多重碎裂对于高强度陶瓷来说很常见。在大多数情况下，二次碎裂会直接发生在一个加载压头处。这是正常的，而且得到的强度结果可能会非常高。7.15 试验

20、过程中应测量记录实验室湿度和温度。8 计算8. 1 四点弯曲的弯曲强度按式(1)计算z式中:f一一弯曲强度，单位兆帕(MPa); F一一最大载荷，单位牛顿(N); 3Fa = bd2 一一试样所受弯曲力臂的长度，单位毫米(mm);b一一是试样的宽度，单位毫米(mm);d一一是平行于加载方向的试祥高度(厚度)，单位毫米(mm)。注1:本标准推荐a=10mm，对于四点1/4弯曲，a=1/4L;对于四点1/3弯曲，a=1/3L(见留1)0.( 1 ) 7 GB月6569-2006/18014704: 2000 8.2 王点弯曲的弯曲强度按式(2)计算:式中:f一一弯曲强度，单位兆帕(MPa)JL一一

21、夹具的下跨距i单位毫米(mm)。其他同公式。)。3FL f = 21x12 注1:根据本标准的规定，三点弯曲夹具的下支撑跨距是30mm或40mmo . ( 2 ) 注2:公式1和公式2是传统和正规的弯曲稿陪她辑盘费字哼弹辑&乱了在试祥断裂时灼最大应力。在某些情况下，例如，如果试样不是在最大应力8.3 平均强度f和标准差s按式式中z9 测试报告a) 注2如果材料是人造d) 试样的加工工e) 弯曲实验的环境f) 横梁位移速率，g) h) i) (N.L)用来表示测量的(N=4例如:. ( 3 ) 一一句.40)=537 MPa表示用四点弯曲，跨距为40mm时测得试样的平均强度为537MPao 8

22、干一句.30)=580 MPa表示周三点弯曲，跨距为30mm时测得试样的平均强度为580MPa。j) 任何与标准中的测试方法不同的地方，说明采用特殊方法的原因。k) 测试的实验室名称，测试人，测试时间，试验机型号。附录A(资料性附录)摄述GB/T 65692006/ISO 14704: 2000 距为:20mm mm)已经在日度值。这样的计常常与强度eibull统计研常比陈点弯曲9 GB/T 6569-2006/180 14704: 2000 附录B(甥范性甜录)测试夹具一个经过良好加工的平整试样可以采用半可调的夹具。半可调夹具有可以自由滚动的轴承，三点弯曲中间的上辑棒不能自由滚动。下面的一对

23、支撑辐棒可以自由滚动。全可调的夹具适用于不符合条款6.1.1和围3规定的平行度要求的试样。也同样能用于经过良好加工并符合平行度要求的试样。每个辑棒可以自由滚动来适合试样的表面接触。全可调夹具的辐棒两端也能上下调整来适应试样的摇曲。10 图B.l和困B.2描述了全可调和半可调夹具的运动情况。注1:一对支撑棍棒彼此平行能自由向外滚动。注2:内侧的上压辍棒彼此平行能窑由向内滚动。注3:一对上辍棒可绕中点转动以适应试样的表面。在)半可调夹具b 注1:两根内fYltlag压辗棒可以向内滚动，并且可以独立调整水平度来适应试样表面。注2:一根支撑辍棒不能移动和调节但能滚动a注3:另一根支撑根辘棒既能移动并调

24、节轴线的水平度也能滚动。(b) 全可调夹具图B.1照点弯曲夹具GB/T 6569 2006/ISO 14704: 2000 注1:两个支持棍棒彼此平行，可以自由地向外滚动。注2:中间的辍棒不能滚动，但可以随试样表商调整水平度。(a) 半可调夹具a . 注1:两个支撑辍棒可以自由地向外滚动。也注2:中间的辍棒不能滚动，但可以随试样的表面调整水平度。注3:一根支撑辍棒可以随试样表面调整水平度。(b) 全可调夹兵注1:两个支撑辍棒可以自由地向外滚动，并可以随试样表面调整水平度。注2:中间的稳棒不能滚动也不能调整。(c) 全可谓夹具黯B.2二三点弯曲夹具c 11 GB/T 6569一2006/1801

25、4704: 2000 附录C资料性附录)陶瓷测试试样的典型断裂模型低强度的陶瓷，由于有较假的断裂能量，断裂是典型的裂为两块。中等和高强度的陶瓷断裂一般裂为多块。显微观察可以帮助确定断裂源位置，见图C.L12 1一一压缩偏2一一断裂源;3一一裂纹分又和4一一由于弹性能5一一工次断裂，通6一一基本断裂源;7一裂纹分又并弯曲扩展8一一二次破裂;9一一一上压辐棒处的二次破裂z10-靠近辘棒的初始断裂源点;11-纯弯曲区之外的破裂;12一一纯弯曲区之外的断裂图;a一受压窗zb一受拉茵;断裂表面垂直于受拉面;d一上面的碎片不意主要，可以忽略。立一一 中-高能断裂d因C.1陶瓷试样测试中的典型断裂固8 GB

26、/T 6569-2006/180 14704:2000 参考文献lJ QUINN, G. D. and MORELL, R. . Design data for engineering ceramicsD. A Review of the Flexure Test, J. Am. Ceram. Soc. ,749J (l991)20372066 2J BARATTA, F. 1. ,QUINN, G. D. and MATTHEWS, W. T. Errors Associated With Flex户ure Testing of Brittle Materials, U. S. Army T

27、echnical ReportR工MTLTR 8735(availa ble from G. D. Quinn, NIST-Ceramics Division, Gaithersburg, MD 20899 , U. S. A. ) 3J ASTM C1322-96a, Standard Practice for Fractography and Characterization of Fracture Or卜gins in Advanced Ceramics. f Fracture Origins in Advanced Ceram != from U. S. Army Research L

28、abo-21005 , U. S. 13 中华人民共和国国家栋准精细陶瓷弯曲强度试瞌方法GB/T 6569 2006/ISO 14704 ,2000 经中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码，100045网址电话，6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销争e开本880X 1230 1/16 印张1.25 字数27千字2006年7月第一版2006年7月第一次印刷* 书号，155066 1-27610 定价13.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533GB/丁65692006OOONH寸OESZOONimFH筒。