GB/T 14390-2008 精细陶瓷高温弯曲强度试验方法

ICS81．060．30

Q32

蝠亘

11

GB／T4390--2008／IS07565：2003

14390—1993

代替GB／T

精细陶瓷高温弯曲同皿弓凹强度试验方法

ceramics(advancedceramics．advancedtechnicaI

Fineceramics)一

Testmethodforflexuralofmonolithic

strength

ceramicsatelevated

temperature

(IS017565：2003，IDT)

2008—09—18发布2009—05—01实施

宰瞀鳃紫瓣譬雠瞥星发布中国国家标准化管理委员会“”。

17565：2003

GB／T14390--2008／IS0

刖昌

本标准等同采用ISO17565：2003{精细陶瓷(先进陶瓷，先进技术陶瓷)高温下块体陶瓷的弯

曲强度试验方法》。

本标准与IsO17565：2003相比做了下列编辑性修改：

-“IS()7500—1”、“IEC16839．1”；

60584—1”改为“GB／T16825．1”、“GB／T

一-小数点“．”代替作为小数点的逗号“，”；

删除了国际标准的附录E。

14390

本标准代替GB／T1993{工程陶瓷高温弯曲强度试验方法》。

14390—1

本标准与GB／T993相比主要变化如下：

标题“工程陶瓷”一词修改为“精细陶瓷”；

增加了名词术语(见3)；

增加了原理(见4)；

一试样尺寸修改为“对于跨距30mm的试验夹具，试样长度≥35Film；对于跨距40tllm的试验夹

mm”(1

具，试样长度≥45993版的5．1；本版的6．1．1)；

删除图2(1993版的图2)；

2)；

一-删除图3增加图1(1993版的2．2}本版的3

一增加辊棒描述以及三点弯曲和四点弯曲的设备(见5．4．2～5．4．8)；

增加试样加工处理(见6．2)；

一增加试验步骤详细内容以及说明(见7)；

一增加r汁算结果的准确度和精度及强度换算系数(见9、11)；

一取消r异常数据取舍方法，增加了附录A(资料性附录)说明、附录B(规范性附录)倒角修正

系数、附录C(规范性附录)热膨胀的修正、附录D(资料性附录)weibull尺度系数。

本标准附录B和附录C是规范性附录，附录A和附录D是资料性附录。

本标准由中国建筑材料联合会提出。

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：中国建筑材料科学研究总院。

本标准参加起草单位：武汉大学、巾国科学院上海硅酸盐研究所。

本标准主要起草人：包亦望、宋一乐、万德田、蒋丹宇、陈调娣、张伟、胡云林、吕学良、邱岩、仇沱。

本标准于1993年首次发布。

17565：2003

GB／T14390--2008／150

精细陶瓷高温弯曲强度试验方法

1适用范围

本标准规定了精细陶瓷和晶须或颗粒增强陶瓷复合材料的高温弯曲强度试验方法。

本标准适用于材料开发、质量控制、性能表征以及设计数据采集等用途。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本部分的引用而构成本部分的条款。凡注明H期的引用文件，其随后所有

的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究

是否可使』{J这些文件的最新版本。凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。

16825．1

GB／T2002静力单轴试验机的检验第l部分：拉力和(或)压力试验机测力系统的

ISO7500一l：1999)

检验与校准(idt

1683916839．11997，idtIEC60584—1：1995)

GB／T1热电偶，第l部分：分度表(GB／T

IS()36ll外径千分尺

ISO

14704精细陶瓷室温弯曲强度试验方法

3术语和定义

下列术语和定义适嗣于本标准。

3．1

弯曲强度flexural

strength

试样受弯曲载荷作用F断裂时的最大应力。

3．2

四点弯曲four—point

bending

一种测量弯曲强度的加载方式，试样被定位在两个下辊棒和两个，k辊棒之间，上下辊棒在竖直方向

相对运动使试样产生弯曲[见图1(a)和(b)]。

—兰2～／1＼

／＼

、

仃丫／

)(

，

(a)四点1／4弯曲

图1弯曲加载方式

GB／T14390--2008／IS017565：2003

l一!!幽-『

／1

／

(b)四点1／3弯曲

(c)三点弯曲

1上压辊棒；

z支撑辊棒。

注：辊棒可以是耐高温的刚性圆柱棒。

图1(续)

3．2．1

四点弯曲一1／4弯曲four—point～1／4point

bending

四点弯曲的加载方式之一，指试样同一端的下辊棒与上辊棒的距离为跨距的四分之一[见

图1(a)]。

3．2．2

四点弯曲一1／3弯曲four—point一1／3point

bending

四点弯曲的加载方式之一，指试样同一端的下辊棒与上辊棒的距离为跨距的三分之一[见

图1(b)]，

3．3

三点弯曲three—pointbending

一种测量弯曲强度的加载方式，试样被安鼓在两个下辊棒和一个上辊棒之间，上辊棒位于下辊棒中

间，上下辊棒相对运动使试样产生弯曲[见图1(c)]。

注：推荐使用四点弯曲加载方式，因为这种方法在试样内部产生的均匀应力场区域较大。

4原理

高温环境下弯曲强度测试是基于常温弯曲强度的测试原理。在高温环境下于空气或惰性气氛中进

行试验，通过位移与时间的关系图来监控载荷，确保试样是在弹性状态下断裂的。假定试样材料为各向

同性和线弹性，对横截面为矩形的长条试样施加弯曲载荷直到试样断裂，通过试样断裂时的临界载荷、

跨距和试样尺寸计算出试样的弯曲强度。

17565：2003

GB／T14390--2008／ISO

5仪器设备

5．1试验机

16825．1—2002的规定，显示断裂载荷的

材料试验机应具有均匀的横梁位移速度。应符合C；B／T

误差小于l％。

5．2加热装置

5．2．1概述

加热炉应可控制升温和保温。加热炉内可以是空气气氛、惰性气体气氛或真空气氛。若采用惰性

气体气氛或真空气氛，则需要通过密封罔、真空管或相关装置来传输载荷，确保载荷损失或载荷测量误

差小于临界载荷的1％。

5．22试样温度稳定性

加热炉保持恒温状态时温度变化应小于±2℃，以确保试样从加载直至断裂时都处在工作温度范

围内。

5．2．3试样温度均匀性

试样在加热炉内能均匀受热，保持恒温15min后．试样各部位的温度差别小大于lo℃。

5．24加热炉升温速度

可以自动控制并调节升温速度，防止温度到达试验温度点后惯性升温过高。

5．25加热炉稳定性

达到试验温度下的热平衡所需时闽应町控。

5．3温度测量和显示装置

5．3．1概述

使用热电偶测温计时，应具有1℃的分辨率和5℃的精度。若使用光学高温计，至少有6℃的分辨

率和精度。

注：勿将分辨率与精度混淆。注意有些仪器分辨率为1℃(可直接读出)，但精度却仅为lo℃。例如，精度为l％

的仪器在1200℃时精度为±12℃。

5．3．2热电偶

rain)。

采用符合GB／T16839．1的热电偶。热电偶应具有低的热惯性(金属丝的直径应不大于0．6

在加热炉中的长度应该足够长以使热电偶测温计的探头尽町能接近试样或与试样接触。

注1：有些加热炉为便于拄制，安装一个反馈控制热电偶。另外在靠近试样的地方安置测试热电偶。

注2：若试样位置可能偏移，热电偶不要太靠近试样。

注3：若可能与试样发生化学反应，热电偶不能与其接触。

5．3．3热电偶测温系统的校正

热电偶测温系统应定期校正。

5．3．4红外测温计

对于使用热电偶测温计不适合的情况，可采用红外测温计，尤其是在1600℃以上的高温。隐丝

式、自动式、单波段光谱工作、双波段光谱工作、综合波长的高温计均可。红外测温计使用时要特别小

心，以确保试验结果的准确度和精度。著加热炉有窗口，应对辐射的吸收或反射进行修正。窗口要足够

大，以便发射的热辐射全部填充高温计的物镜，但不宜过大以免导致明显的热损失或者炉内的热梯度。

452，E639，E1256和BS104l标准测试方法的第5部分。

注参考ASTM(美国材料试验学会)E

5．4试验夹具

5．4．1概述

三点弯曲或Pq点弯曲测试采用图l和图2所示的加载方式，推荐使用四点1／4弯曲加载方式。根

3

17565：2003

GB／T14390--2008／IS0

14704中规定的半可调或全可调的夹具。如果试样的平行度

据试样的条件，采用加载方式可以是ISO

满足61．1和图3要求，可以选用半可调和全可调任一种夹具。否则应使用全可调夹具。

注1：加工过的试样具有平整和平行的表面，半可调的夹具就足够了。对于自然烧结、热处理或氧化后不经冷加T

的试样不符合平行的要求，试样的扭曲会严重影响强度计算，所以一定要选用全可调的夹具。使用全可调夹

具能确保辊棒均匀平精地与试样表面接触。

注2：全可调夹具具有可以自由消除摩擦的辊棒。辊棒连接可以自由地与试样表面相接触。

注3：半可掏夹具含可以自由滑动的辊棒。一对辊棒可以均匀地与试样表面相接触。实际情况会使测试装置的设

计受到限制，氧化也会影响它的功能。在这种情况1"-要进行选择，功能性的偏差在试验报告中注明。

5．4．2辊棒

试样由辊棒支撑和加载。辊棒的艮度应不小于lgmnl。辊棒的直径约为试样厚度的1．5倍，建议

mm～5mm。除了三点弯曲中间的辊棒

直径4．5mm。辊棒表而应光滑，直径的均匀性误差为士o．015

外，其他辊棒都可以自由滚动以消除摩擦(见图2)。在四点弯曲中，两个内侧辊棒可以往内自由滚动，

两个外侧辊棒可以往外自由滚动。在三点弯曲中，两个外侧辊棒可以往外自由滚动，而中问的辊棒则固

定不动。

注1：摩擦会影响到强度计算。圆柱辊棒放在光滑的平面上来完成夹具在高温下的滚动。辊棒可以在平面上自由

滚动，如图2所示。

注2：要求中规定了辊棒的直径尺寸。辊棒不应太大，以免试样弯曲时接触点沿切线变化使弯曲力臂[圈1中(a)]

产生过多的变化。同时也不能太小，以免在样品表面产生楔型压力或产生损害夹具的接触应力。另外由于

试样的缺陷，也会因为切点偏移产生误差。

5．4．3四点弯曲设备：半可调夹具

mm(5．4．2中规定辊棒长

四个辊棒均可自由滚动。内侧的两个平行辊棒的距离误差不大于0．015

度不小于12ram)。外侧的两个平行辊棒距离误差不大于0．015mltl。内侧的辊棒与外侧的辊棒独立

地支撑。所有辊棒应与试样表而保持均匀的接触。外侧两个辊棒上所受的压力应相同。

注：通过控制试验夹具尺寸来满足平行要求。

◎

四个辊棒都能自由滚动

(a)四点弯曲

图2半可调夹具示意图

17565：2003

GB／T14390--2008／IS0

外侧的两个辊棒可以自由往外滚动，中间的辊棒不能滚动

(b)三点弯曲

1_试样；

2可滚动的辊棒；

3可滚动的加载压头。

图2(续)

5．4．4四点弯曲设备：全可调夹具

四个辊棒都能自由滚动。三个辊棒独立可调与试样表面相匹配。第四个辊棒固定。四个辊棒应均

匀、一致地与试样表面接触，受相同压力。

5．4．5三点弯曲设备：半可调夹具

外侧的两个支撑辊棒可以自由往外滚动，中间的辊棒应该置于中间位置，且不需要滚动。外侧互相

个辊棒要可调，均匀接触试样下表面，中间的辊棒接触试样上表面。三个辊棒应平行且均匀地横跨长条

试样表面。夹具要能保证外侧的两个辊棒受到相同压力。

注：可以通过控制夹具尺寸来满足平行要求。

5．4．6三点弯曲设备：全可调夹具

外侧的两个支撑辊棒可以向外滚动。中间的辊棒同定。辊棒中任意两个相互独立可调并与试样表

而配合。三个辊棒与试样表面保持一一致均匀的接触。夹具设计时要使外侧的两个辊棒受到的压力

相等。

5．4．7辊棒的定位

辊棒的定位应精确到to．10mm。三点弯曲装置中的中问辊棒应安放在另外两个辊棒中间位置，

Ell?n。

误差为-P1．00mm。四点弯曲装置中的两个中间辊棒应在另外两个中间，误差为±0．10

注1：辊棒的位置可由最后定位的平行线确定，必要时在开始加载时停止试验来确定辊棒的位置。也可用移动的

显微镜或其他设备来测量跨距，精确到0．10iTlnq。跨距同样可以通过测量定位装置之间的距离然后加上(外

侧)或减去(内侧)辊棒的半径来确定。

注2：一些夹具的辊棒可以与正方形槽间踪配合。辊棒与槽的间隙应足够小以确保跨距在本标准规定的范围内。

通常不确定辊棒是与正方形槽内侧接触还是与外侧接触，因此有的辊棒可以自由滚动而有的则不能。这将

导致不可预测的摩擦误差。使用类似的夹具时应引起注意。

5

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5．4．8夹具材料

在试验条件下，夹具的材料应尽可能是惰性的。若试验在空气中进行，夹具应具有较好的抗氧化性

能，夹具与试样的化学反应可以忽略，几乎不污染试样。在试验温度范围内加载时应保证夹具处于弹性

状态。辊棒可由弹性模量应在200GPa到500GPa之问，高温弯曲强度大于275MPa的陶瓷材料制成。

注1：辊棒应经常清理。可以使用碳化硅砂纸清理夹具上的氧化层和化学反应产物。

注2：各种级别的碳化硅或Ⅲ玉都可以用作辊棒材料。热压