Стандартный метод испытаний ASTM C1161 на прочность на изгиб высококачественной керамики при температуре окружающей среды

Стандартный метод испытаний ASTM C1161 на прочность на изгиб высококачественной керамики при температуре окружающей среды

Стандартный метод испытания ASTM C1161 на прочность при изгибе современных керамических материалов при комнатной температуре, разработанный Американским обществом по испытанию материалов (ASTM) , описывает метод определения прочности при изгибе современных керамических материалов при комнатной температуре. Как показано в стандарте, стандартными являются четырехточечная, четвертьточечная и трехточечная нагрузки с указанными размерами отверстий. Используются прямоугольные образцы с указанными размерами поперечного сечения и указанными комбинациями образцов и приспособлений, а также их свойствами.

Стандартный метод испытаний ASTM C1161 на прочность на изгиб высококачественной керамики при температуре окружающей среды

Образцы для испытаний могут иметь размеры от 3 x 4 x 45 до 50 мм, испытываться в четырёхточечных или трёхточечных приспособлениях с внешним зазором 40 мм. В качестве альтернативы могут использоваться образцы для испытаний и отверстия в приспособлениях, размеры которых вдвое или вдвое меньше этих размеров. Метод позволяет проводить испытания обработанных или обожжённых образцов. Предусмотрены различные варианты подготовки к обработке: обработка, соответствующая применению, общепринятая процедура или заданная стандартная процедура. В данном методе описываются аппаратура, требования к образцам, процедура испытания, расчёты и требования к отчётности. Метод испытания применим к монолитной или армированной дисперсными или нитевидными кристаллами керамике. Он также может быть использован для стекол. Настоящий стандарт не распространяется на керамические композиты, армированные непрерывными волокнами.

Данный метод испытаний может быть использован для разработки материалов, контроля качества, определения характеристик и создания проектных данных. Данный метод испытаний предназначен для керамики прочностью 50 МПа и более.

Изгибное напряжение рассчитывается на основе простой теории балок, предполагающей изотропность и однородность материала, одинаковые модули упругости при растяжении и сжатии, а также линейно-упругость материала. Средний размер зерна не должен превышать одной пятидесятой толщины балки. Предположение стандарта об однородности и изотропности исключает возможность использования данного испытания для керамики, армированной непрерывными волокнами.

Прочность на изгиб набора образцов для испытаний зависит от различных параметров, связанных с процедурой испытания. К ним относятся скорость нагружения, условия испытания, размер образца, его подготовка и испытательные приспособления. Размеры образцов и приспособления были выбраны таким образом, чтобы обеспечить баланс между практическими конфигурациями и возникающими погрешностями.

Вкратце, в настоящем стандарте изложены процедуры испытаний для определения прочности на изгиб современных керамических материалов, которые, как правило, являются хрупкими и требуют специализированных методов испытаний из-за отсутствия пластичности и высокой твердости.

Целью настоящего стандарта является стандартизация методологии измерения модуля прочности на изгиб монолитной высококачественной керамики. Этот стандарт специально разработан для учета уникальных механических свойств керамики под нагрузкой, в частности, ее чувствительности к дефектам и состоянию поверхности.

ASTM C1161 применим при температуре окружающей среды и обычно используется для:

  • Контроль качества
  • Исследования и разработки
  • Сравнение материалов
  • Создание проектных данных для конструкционных керамических компонентов

В настоящем стандарте определены три рекомендуемые конфигурации образцов:

  • Тип A: Прямоугольный стержень с соотношением пролета к глубине 10:1, обычно используемый в четырехточечных испытаниях.
  • Тип B: Прямоугольный стержень с соотношением пролета к глубине 20:1, обычно используемый для трехточечного изгиба.
  • Тип C: более короткий прямоугольный стержень с соотношением пролета к глубине 10:1 для небольших образцов или ограниченной доступности материала.

Стержни испытываются с полированными или шлифованными поверхностями для имитации реальных условий эксплуатации и оценки чувствительности к дефектам поверхности.

Стандарт ASTM C1161 описывает методы испытаний на трехточечный и четырехточечный изгиб:

  • Трёхточечный изгиб: образец опирается на две точки и нагружается по центру. Это создаёт максимальное напряжение в одной центральной точке.
  • Четырехточечный изгиб: образец опирается на две внешние точки и нагружается на две внутренние. Такая конфигурация обеспечивает большую область постоянного момента, что позволяет оценить среднюю прочность по большей площади.

Оба метода предполагают нагружение керамического стержня с постоянной скоростью до разрушения. Прочность на изгиб рассчитывается на основе усилия разрушения, размеров образца и конфигурации испытания.

Основными параметрами, оцениваемыми в настоящем стандарте, являются:

  • Прочность на изгиб (модуль разрыва): максимальное напряжение, которое может выдержать материал при изгибе до разрушения.
  • Анализ происхождения разрушения: исследование поверхностей разрушения материалов часто проводится для определения точки начала разрушения, что дает информацию о дефектах или недостатках материала.

Стандарт ASTM C1161 имеет решающее значение в отраслях, где керамика используется в строительстве. Например,

  • Авиационно-космическая промышленность (например, лопатки турбин, тепловые барьеры)
  • Медицинские (например, зубные и ортопедические имплантаты)
  • Электроника (например, изоляторы, подложки)
  • Автомобильная промышленность (например, компоненты двигателя)

Используя последовательный и воспроизводимый метод испытаний, инженеры и материаловеды могут уверенно сравнивать характеристики материалов, контролировать качество изготовления и проверять проектные предположения.

Подводя итог, можно сказать, что стандарт ASTM C1161 обеспечивает важную основу для оценки механической надежности современной керамики.

Наша организация, которая на протяжении многих лет оказывает поддержку предприятиям всех секторов, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, располагает сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ASTM C1161 «Стандартный метод испытаний прочности на изгиб высококачественной керамики при температуре окружающей среды».

WhatsApp