[发明专利]用于测定脆性-断裂材料薄片的边缘的断裂强度的方法和装置

说明书

本发明涉及用于检测由脆性‑断裂材料构成的平坦样品的断裂强度的方法和装置。通过材料的圆弧形弯曲使各个样品的边缘承受拉伸应力。

技术领域

本发明涉及测定由脆性-断裂材料构成的薄、平坦样品、特别是薄玻璃片在拉伸应力σ的断裂强度。

背景技术

已知这种样品在放置于应力负荷下时可能产生两种彼此无关的断裂类型：源自样品表面内部的断裂以及从样品边缘开始生长的断裂。本发明涉及后一种类型的断裂，即，源自样品边缘的断裂。

不管是为了表征和优化边缘的特性，还是为了确保有保障的断裂强度，优选地都需要检查样品的边缘是否能够承受住特定的拉伸应力σ。另外，优选测定这种样品的应力σ_b，在该应力(断裂应力)下样品从边缘开始断裂。

为了测定薄玻璃样品的断裂应力，已知一种例如由S.T.Gulati的“Two PointBending of Thin Glass Substrate”，SID Symposion.Techn.Papers第42 卷652-654页(2011)所提出的两点弯曲法。在此，薄玻璃样品被夹在两个支承板之间，并通过这两个支承板的聚拢而弯曲(参见图1)。

该方法具有许多缺陷。在这种弯曲类型中会沿着样品产生不均匀的张紧状态，其中，沿着边缘在样品的中间具有最高的应力，并且该应力随着相对于中心的距离的增大而下降。因此该方法不适合用于表征特定应力下样品边缘的扩张区段。通过对以该方法在较大区段上所获得的局部断裂应力测量值的总结表明只是具有有限的可靠性。此外，具有不均匀厚度的样品在该方法中会产生难以解决的问题。另外，由于必须要夹紧，因此会对样品的几何形状提出要求，这些要求在许多情况下需要高成本地准备样品。该方法的实施还需要不低的设备和人员费用。

发明内容

因此，本发明的目的在于减少现有技术的缺陷。特别是应当能够简单、可靠地检测在机械拉伸应力σ下的样品边缘的断裂强度。

本发明的目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明的优选的实施方式和扩展方案在从属权利要求中给出。

本发明基于这样的认识：在弯曲样品时，位于弯曲外侧上的样品材料将承受拉伸应力σ。

借助根据本发明的方法待表征的样品包括第一侧面和与第一侧面相对置的第二侧面以及至少一个边缘。该待检测的边缘形成第一侧面到第二侧面的过渡部。该边缘例如可以形成为有棱角的或者倒圆形的 (abgerundet)，或者包括镶边。样品在该边缘上具有厚度t。

特别是有意识地检测由玻璃构成的样品，优选该样品具有最大1毫米的厚度，最优选为最大300微米。

样品的待检测的边缘根据本发明首先在第一侧面的区域内测量其断裂强度。

相应地，本发明包括一种用于测定由脆性-断裂材料构成的平坦样品、特别是玻璃片的断裂强度的方法，其中，该样品具有第一侧面和第二侧面以及至少一个边缘，并且第一侧面与第二侧面相对置，该方法针对在机械拉伸应力σ下断裂从样品的待检测边缘开始，其中，

-在位于样品的一个区段中的待检测边缘上的第一侧面沿着待检测边缘承受拉伸应力σ，对此

-在该待检测的区段内弯曲样品，从而使该样品沿着待检测的边缘获得弯曲，对此

-在待检测的区段内将样品以限定的曲率压在形状稳定的型板的型板表面上，从而

-使待检测的区段被强加有型板表面的曲率，其中，

-使用具有第一弯曲半径R的型板表面，并且在对应于该弯曲半径R的机械拉伸应力σ下检测样品的断裂强度，并且

-以连续减小的弯曲半径R以及随之增高的拉伸应力σ重复该检测，直至样品断裂，并且