ASTM C1368-18 通过环境温度下恒定应力速率强度测试测定先进陶瓷慢裂纹扩展参数的标准测试方法

在美国材料与试验协会（ASTM）制定的《通过环境温度恒应力率强度试验确定先进陶瓷慢裂纹扩展参数的ASTM C1368-18标准试验方法》中，恒应力率矩形梁弯曲试验描述了使用圆盘弯曲试验或直接拉伸强度确定先进陶瓷的慢裂纹扩展参数的环-环双轴试验方法。这里，强度被确定为在环境温度下给定环境中施加的应力速率的函数。在给定环境中降低施加应力速率所表现出的强度劣化构成了该测试方法的基础，该方法可以评估材料的缓慢裂纹扩展参数。

这种测试方法通常称为动态疲劳测试。术语“疲劳”在此与术语“缓慢裂纹扩展”互换使用。该术语在标准“ASTM E1823-13 疲劳和断裂测试的标准术语”中定义，为了避免与仅在循环载荷下发生的材料的疲劳现象发生混淆，该测试方法被称为恒应变率测试而不是动态测试。疲劳测试。

在玻璃和陶瓷技术中，长期静态测试称为静态疲劳测试，此类测试称为应力破裂。

对于许多使用中的结构陶瓷部件来说，它们的使用通常仅限于由缓慢的裂纹扩展过程控制的寿命。该测试方法提供了实验参数来评估陶瓷材料在特定环境中相对缓慢的裂纹扩展的敏感性。此外，该测试方法可以确定加工变量和成分对新开发或现有材料的缓慢裂纹扩展和强度行为的影响，从而允许对材料加工进行调整和优化，以进行进一步的修改。

简而言之，这种测试方法可用于材料开发、质量控制、表征和有限设计数据生成目的。恒定应力比测试的传统分析基于许多关键假设。

矩形梁试件或等轴圆盘弯曲试件的弯曲应力计算基于简单梁理论，假设材料是各向同性且均匀的，拉伸和压缩弹性模量相同，并且材料是线弹性的。平均晶粒尺寸不应大于梁厚度的五十分之一。

矩形梁测试样本的测试样本尺寸和夹具必须符合“ASTM C1161-18 先进陶瓷在环境温度下的弯曲强度的标准测试方法”标准中定义的测试方法，该方法在实际配置和引入误差之间提供了平衡。在本试验方法中，矩形梁试件只允许四点试验配置，不允许三点试验配置。

强度与应力比之间的数学关系是基于缓慢裂纹扩展参数至少为 5 及更高的假设推导的。因此，如果材料对缓慢裂纹扩展表现出非常高的敏感性（即低于 5），则在解释结果时应特别小心。

暴露于应力腐蚀气体或液体环境中的陶瓷材料的缓慢裂纹扩展行为会随着机械、材料和电化学变量的变化而变化。因此，测试结果必须准确反映所检查的特定变量的影响。只有这样，才能在有效的基础上将一项研究的数据与另一项研究的数据进行比较，或用作表征材料和评估结构行为的有效基础。

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