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精细陶瓷断裂韧性试验方法表面裂纹弯曲梁法

1范围

本文件规定了表面裂纹弯曲梁法测定块体陶瓷材料室温断裂韧性的原理、仪器设备、样品和实验步

骤等。

本文件适用于宏观均匀的块体陶瓷和晶须颗粒增强陶瓷，不适用于连续纤维增强陶瓷基复合材料。

本试验方法适用于具有平坦或上升裂纹扩展阻力曲线的材料。这种方法类似于GB/T23806，只是预

裂纹通过不同的方法制作并且较小。这些方法对具有平坦R曲线的材料可获得相似或相同的结果。

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注：本试验方法通常适用于断裂韧性小于约10MPa·m的陶瓷材料。对于具有较大断裂韧性的材料或硬度低的材料

（如氧化锆或多孔陶瓷）可能很难用努氏压头形成预裂纹。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T1216外径千分尺

GB/T16825.1静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准

（GB/T16825.1—2008，ISO7500-1：2004，IDT）

GB/T6569精细陶瓷弯曲强度试验方法（GB/T6569—2006，ISO14704:2000，MOD）

GB/T23806精细陶瓷断裂韧性试验方法单边预裂纹梁（SEPB）法（GB/T23806—2009，ISO

15732:2003，MOD）

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

应力强度因子stressintensityfactor

KI

在张开型位移模式下裂纹尖端的弹性应力场大小。

3.2

断裂韧性fracturetoughness

度量裂纹扩展阻力的术语。

3.3

1

断裂韧性值fracturetoughnessvalue

KIsc

用表面裂纹弯曲梁法测定的断裂韧性。

3.4

预裂纹precrack

在试验样品断裂之前，人工引入样品的裂纹。

3.5

裂纹前缘线crackfrontline

标识裂纹尖端位置的一条线。

3.6

临界应力场强度因子criticalstressintensityfactor

KIC

K在发生快速断裂时的临界值。I

3.7

临界裂纹criticalcrack

应力场强度因子达到临界值时，最大载荷对应的裂纹。

3.8

临界裂纹尺寸criticalcracksize

断裂处临界裂纹的尺寸。

注：如果由于环境导致的缓慢裂纹扩展或上升的R曲线行为，则临界裂纹将大于预裂纹。

3.9

四点1/4弯曲four-point1/4-pointflexure

一种四点弯曲强度试验夹具，其中内支撑棍棒位于外支撑跨距的四分之一处（见图2）。

3.10

四点1/3弯曲four-point1/3-pointflexure

一种四点弯曲强度试验夹具，内支撑棍棒位于外支撑跨距的三分之一处（见图2）。

3.11

弯曲强度flexuralstrength

弯曲加载弹性梁在最大标称应力处断裂，其应力强度因子刚好达到临界应力强度因子。

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4符号

下列符号适用于本文件：

a——裂纹深度；

c——裂纹半宽；

d——努氏压痕长对角线长度；

h——努氏压痕深度；

A——弯曲夹具力矩臂（图2）；

B——试样宽度，垂直于弯曲加载方向的截面尺寸（图1和图2）；

C——倒角大小；

F——努氏压痕载荷；

F——倒角修正系数，见附录E；

c

h（a/c，a/W）——在裂纹边缘和样品表面相交处，应力强度