如何对陶瓷材料进行硬度测试

工业陶瓷可用于多种产品中，还可用于必须高度耐磨或耐高温的部件的涂层。它们还用于医疗，电子或汽车等行业的非导电或非腐蚀性材料中。

除了诸如有限的热膨胀或低密度的特性外，陶瓷材料还表现出低的断裂韧性但高的硬度和高的弹性模量。由于这些机械性能，例如，在隔离器，轴承，电容器，切割喷嘴或刀片，泵或粉末涂层的金属表面中使用了陶瓷。

硬度测试对于证明受磨损影响巨大的陶瓷工件的机械强度至关重要。一些示例包括制动盘，摩擦轴承或涡轮叶片。

通常采用低载荷试验力的维氏法，可能是最常见的陶瓷硬度试验技术。努氏也可以用于陶瓷涂层的硬度测试，因为它的裂纹形成少，压痕深度小。

用于硬度测试的陶瓷样品的制备

经过光学评估的测试技术（例如维氏或努氏）始终对表面处理质量极为敏感。在大多数情况下，陶瓷表面没有规则的结构。

材料的几何偏差和晶体尺寸极大地影响了表面质量。建议使用研磨或精细抛光的表面处理以获得适合硬度测试的表面质量，以确保硬度测试凹痕在陶瓷材料中清晰可见。

材料或图形样本的表面可能会显得很暗，甚至发黑，这取决于陶瓷的原材料，这使在显微镜镜头下进行测量具有挑战性。

图1.左：全陶瓷零件10x显微镜透镜的维氏压痕表面右：努氏压痕横截面陶瓷层40x显微镜透镜。

硬度测试程序和测试方法

努氏和维氏硬度仪是唯一的标准硬度测试程序，也适用于> 1000 HV类陶瓷的硬质材料。取决于材料成分，陶瓷的硬度可能接近2000 HV。

挑战性

• 表面光洁度质量越低，测试力越低，必须手动测量压痕对角线的机会就越大。提供良好对比度的光学评估系统将极大地提高自动化水平。低测试力（0.3 – 5 kg）和高放大倍率可产生凹痕

• 深色表面导致的压痕可见性

• 硬度值高，可以看到凹痕

• 对于横截面：将硬度测试压痕精确地定位在涂层的中心

努氏程序的好处

在相似的载荷步长下，压痕比维氏压痕更小，更浅，但测量两个不同努氏对角线的长度仍然非常容易。

图2.努氏压痕表面硬度压痕40倍显微镜镜头。

结论

QNESS Q10 / 30/60和Q150硬度计的先进光学系统质量 有助于对陶瓷材料样品进行常规硬度测试，甚至可用于带有陶瓷涂层的零件。

根据表面光洁度和放大倍数，即使在复杂的测试情况下，例如在对复杂材料进行硬度测试时，也可以进行自动图像评估。

简单的半自动Q10 / 30/60“ M”型号或专业的全自动Q10 / 30/60或150“ A”或“ A +”系列是陶瓷材料测试应用的理想选择，具体取决于测试样品的数量。报告工具和导出功能允许创建测试协议或将数据导出到数据管理系统。

陶瓷材料的QNESS解决方案

Q10 / 30/60系列

• 6位测量转塔

• 测试力在0.25克至62.5千克之间（维氏，努氏，布氏）

• 精确定位

Q150系列-生产监控中的Q150A或A +型

• 先进的光学系统可提供出色的图像质量

• 测试力在1公斤至250公斤之间（维氏，努氏，洛氏，布氏）

• 超坚固，非常紧凑