[发明专利]陶瓷材料断裂韧性仪器化Vickers压入测试方法

权利要求书

1.一种陶瓷材料断裂韧性仪器化Vickers压入测试方法，该方法利用Vickers压头仪器化压入陶瓷材料所得载荷-位移曲线及被压材料压痕对角线方向裂纹开裂长度确定陶瓷材料的断裂韧性K_IC，具体包括以下步骤：

1)利用仪器化压入仪和金刚石Vickers压头对被测材料实施某一最大压入载荷为P_m的仪器化压入测试，获得压入载荷-位移曲线，同时利用该曲线确定金刚石Vickers压头的最大压入深度h_m、名义压痕对角线半长a＝3.5h_m及名义硬度

2)通过分别积分载荷-位移曲线关系中的加载曲线和卸载曲线计算压入加载功W_t、卸载功W_e，并在此基础上计算压入比功W_e/W_t；

3)借助光学显微镜分别量取Vickers压痕对角线方向4个裂纹开裂半长c₁、c₂、c₃和c₄，同时将其均值c＝(c₁+c₂+c₃+c₄)/4作为本次仪器化压入测试的裂纹开裂半长，并计算比值c/a，进一步调整P_m的大小使比值c/a及比功W_e/W_t满足关系：1.05≤c/a≤1.5及

0.71≥W_e/W_t≥(W_e/W_t)₀＝0.591-0.194(c/a)或者1.5＜c/a≤6及

0.71≥W_e/W_t≥0.3；

4)根据仪器化压入测试确定的名义硬度H_n及比功W_e/W_t确定被测材料的杨氏模量亦即弹性模量E＝(1-0.2²)/{[0.007625(W_e/W_t)⁶-0.005516(W_e/W_t)⁵-0.048401(W_e/W_t)⁴+0.110937(W_e/W_t)³-0.157669(W_e/W_t)²+0.170204(W_e/W_t)]/H_n-1.32(1-0.07²)/1141}，同时确定被测材料与金刚石Vickers压头的平面应变弹性模量之比η＝[E/(1-0.2²)]/[1141/(1-0.07²)]，其中，E的量纲为“GPa”(吉帕)；

5)计算被测陶瓷材料的断裂韧性K_IC：

K_IC＝(10^-6P_m/c^1.5)[1+f_c(c/a)η]f_W(W_e/W_t)，

其中，f_c(c/a)＝0.0068(c/a)²-0.1118(c/a)+0.8295，

f_W(W_e/W_t)＝0.0757(W_e/W_t)²-0.1956(W_e/W_t)+0.1285，

K_IC的量纲为(兆帕·米^1/2)、P_m的量纲为“N”(牛顿)、c和a的量纲为“m”(米)。