中国粉体网讯  陶瓷材料作为一种重要的无机非金属材料已经取得了很大的发展。尤其是结构陶瓷以其高机械强度、高硬度、耐腐蚀性、高耐磨性等优点被广泛用于冶金、化工及航空航天等领域。

硬度是结构陶瓷一项重要技术参数。它与材料的强度、耐磨性、韧性及材料成分、微观组织结构等有着密切关系。陶瓷材料的化学键主要有离子键和共价键。由于陶瓷材料弹性模量大，其键的方向性强而密度小，同时位错少，故可塑性小。它的显微结构不同于金属材料，很少由单一相组成，组成的晶相结构复杂。因此其硬度测定方法也不同于其它材料。《精细陶瓷室温硬度试验方法》（GB/T16534-2009）标准列出了维氏和努氏两种硬度检测方法。

维氏硬度检测

什么是维氏硬度？

假设无变形维氏压头在试样表面加载形成压痕，载荷除以根据压痕对角线长度平均值计算出的压痕表面积所得的值就是维氏硬度。

注：维氏硬度可以用两种单位表示：GPa和（维氏硬度数值）无量纲单位，其中以无量纲单位表示的维氏硬度数值为载荷（以kgf为单位）与压痕表面积（以mm²为单位）之比。建议优先采用GPa单位。

什么是维氏压头？

压头为金刚石制成的正四棱锥体，两相对面间的夹角为136度，如下图所示。

原理

将维氏压头用试验力压入试样表面，保持规定的时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长度，计算出对角线平均值d。计算公式如下表所示。

有效的维氏压痕

以下图为例，在有较小的压痕裂纹、弓形边以及小孔的情况下，由于不影响对角线长度的测定，并且压痕形状基本规则，因此仍是有效压痕。

有效的维氏压痕

无效的维氏压痕

如下图所示，大的尖端开裂和不对称压痕、边缘破碎和尖端区移位压痕、崩裂或粗糙的边缘和粗糙的边缘（晶粒位移，拔出）压痕。

大的尖端开裂

边缘破碎和尖端区移位

崩裂或粗糙的边缘和粗糙的边缘

努氏硬度检测

什么是努氏硬度？

答： 假设无变形努氏压头在试样表面加载形成压痕，载荷除以根据压痕长对角线值计算出的压痕投影面积所得的值就是努氏硬度。

注：努氏硬度可以用两种单位表示：GPa和（努氏硬度数值）无量纲单位，其中以无量纲单位表示的努氏硬度数值为载荷（以kgf为单位）与压痕表面积（以mm²为单位）之比。建议优先采用GPa单位。

什么是努氏压头？

 压头为金刚石制成的菱形椎体，其中长棱夹角为172.5度，短棱夹角为130度。

努氏压头

原理

将努氏压头用试验力压入试样表面，保持规定的时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕长对角线长度。

参考来源：

[1]《精细陶瓷室温硬度试验方法》

[2]运新跃等.精细陶瓷硬度测试方法实验验证

（中国粉体网编辑整理/山川）

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