您好 欢迎来到超硬材料网  | 免费注册
远发信息:磨料磨具行业的一站式媒体平台磨料磨具行业的一站式媒体平台
手机资讯手机资讯
官方微信官方微信

超硬磨料的冲击韧性和热冲击韧性

关键词 冲击韧性 , 热冲击韧性|2022-09-28 09:00:30|技术信息|来源 中国超硬材料网
摘要 超硬磨料冲击韧性(toughnessindex简称TI)及热冲击韧性(thermaltoughnessindex简称TTI)是国际上最流行的衡量超硬磨料产品质量的指标。超硬磨料及制...

       超硬磨料冲击韧性(toughness index简称TI)及热冲击韧性(thermal toughness index简称TTI)是国际上最流行的衡量超硬磨料产品质量的指标。超硬磨料及制品在实际使用过程中同时受到冲击和磨损两种作用,而超硬制品在生产使用过程中的磨粒又受到高温作用,因此用于检测时也应模拟磨粒在实际生产和使用过程中所受冲击、磨损及高温这几种作用形式,才能更客观地反映超硬磨料的品质。

       一、定义

       冲击韧性(TI):

       在室温下, 利用冲击韧性检测设备, 将一定量超硬磨粒用特定尺寸钢球在特定的冲击罐中, 在规定的时间内, 冲击规定次数后, 求得的未破碎磨粒的百分率即为TI。

       测定超硬磨料的冲击韧性(冲击强度),比测定其单颗粒静压强度,更能客观地反映其实际使用效果和质量情况。同时,测定冲击韧性还具有样品代表性好、测定结果误差小等优点。

       如果考虑到超硬制品在使用过程中的高温条件,则热冲击韧性是衡量超硬磨料耐热性的指标。

       热冲击韧性(TTI):

       即是一定量的超硬磨粒在保护气氛中, 经过1100℃高温加热规定时间后, 重复TI的操作, 即为TTI值。

       其数值大小表示磨料热稳定性的高低。热冲击韧性测量的原理比冲击韧性增加了加热的环节,将超硬磨料放在充有惰性气体(如氩气)的专用设备中进行加热,然后测定其冲击韧性。

       冲击韧性和热冲击韧性测试技术目前在超硬材料领域使用非常普遍,技术也比较成熟,我国超硬磨料检测技术90年代以前,一直沿用单颗粒抗压强度测试方法,其优点是测试方法简单,但该方法测试误差大,重复性差,其测试机理也难以反映磨料在动态情况下的受力状况。

       后来,我国根据实际检测需求研发了冲击韧性测试仪和超硬磨料热冲击韧性测定专用TTI加热炉,并制定了相应的检测方法和标准,对超硬磨料生产进行质量控制。由于国内外冲击仪以及TTI 加热炉的形式多种多样,性能各异,本文只做简单科普介绍,以便大家了解和借鉴。

       二、测试方法

       冲击韧性测试技术按其测试结果的表征方法国内外有所不同,主要有两种:

       1、取一定量的超硬磨料基本粒,连同一定规格质量的钢球一起装入试样管,在冲击仪上按规定的频率,冲击一定的次数(或时间),然后再筛分,求出未破碎率(冲击后筛上物的质量与原始质量之比)用百分比表示,作为其冲击韧性值。

       2、取一定量的超硬磨料基本粒连同一定规格质量的钢球一起装入试样管,在冲击仪上以一定的频率,冲击一定的次数(或时间)后,再筛分求出未破碎,然后通过验和换算,最后以未破碎率为50 %时的冲击次数(或时间) 来表征样品的冲击韧性。

       第一种测试方法操作简便易行,被国内外各大公司广泛使用,但它要求随着磨料品级改变调整冲击仪的冲击次数(或时间),以保证实验的精确性(例如未破碎率比例40%至60%之间灵敏度最高)。

       第二种测试方法操作比较复杂,但可以兼顾各种不同品级的超硬磨料在相同条件下予以比较,缺点是为了得到一个测试结果,至少要进行两次实验。此方法在FEPA 标准、前苏联标准及我国标准中予以应用。

       热冲击韧性测试方法各个国家或公司各不相同,主要表现在升温速度、保温时间、保护气体和加热温度等方面,检测金刚石磨料使用加热温度最多的是900 ℃和1100 ℃,检测CBN 磨料使用加热温度最多的是1000℃和1100℃。也有用950℃、1150℃、1200℃的,保护气体主要使用的有氩气、氢气和氮气。

       比如测试金刚石颗粒的热冲击韧性,取一定质量的金刚石颗粒和钢球一起装入试样管内,加热到900℃或1100℃后,在2000r/min的频率下进行震荡冲击。冲击后计算未破碎率。以未破碎率为50%时的冲击次数表征样品的冲击韧性。

       特别需要说明的是,这里的冲击韧性测定方式与传统的冲击韧性测定方法不同,主要是由于磨料颗粒尺寸较少,不能按照传统的对大体积材料进行冲压的方法进行测定。热冲击韧性是国际上普遍采用的性能指标,尤其对于高品级金刚石而言,是决定其使用性能优劣的必不可少的质量指标之一。

       三、测试设备

       冲击韧性测定仪工作原理主要是通过试样管往复运动,带动钢球在试管内冲击试样,磨料因受冲击而破碎。冲击力的大小是由试样管往复运动的速度和钢球的质量来决定的,所以磨料在冲击的频率、试样管的振幅及钢球质量的共同作用下破碎。由此可知,在相同的冲击条件下,未破碎率越大,则该磨料的韧性越好。

       热冲击韧性的工作原理主要是把超硬磨料放入TTI 加热炉内,排除炉内空气,通入保护气体,按预定升温曲线加热后冷却,再做冲击韧性测定。

       TTI加热炉加热方式有电阻丝加热和硅碳管加热两种,从形状上可分为钟罩式和管式。钟罩式TTI 加热炉用钼丝做发热体,最高加热温度1400 ℃,从室温升至1300 ℃约2h。升温速度较慢,炉腔空间大。用钼丝做发热体的管式加热炉性能同上,炉腔有限,每一炉烧料较少。国内使用较多的加热炉是用硅碳管作发热体的管式加热炉,温升速度快,每次能烧1~2个试样。

微信截图_20220928085927.png

△某型号冲击韧性试验装置

       TI与TTI值的高低反映了超硬磨料耐冲击和耐热性能的高低,TI与TTI差值的大小,反映了该磨粒热稳定性的好坏。

       如果说TI代表的是超硬磨粒可能的强度的话, TTI则代表了磨粒使用中的实际强度。还要说明的是TI与TTI的差值是评价超硬磨粒性能的重要指标。

 

① 凡本网注明"来源:超硬材料网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:超硬材料网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。

② 凡本网注明"来源:XXX(非超硬材料网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。

※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

关于对《超硬磨料冲击韧性测试方法》国家标准征求意见的...

《超硬磨料冲击韧性测试方法》国家标准征求意见稿已由标准工作组起草完成,经全国磨料磨具标准化技术委员会秘书处审核同意,现面向社会广泛征求意见,截止日期为2...

日期 2015-06-12   超硬新闻

金刚石复合片抗冲击韧性的测评方法

申请号:201210576568申请人:深圳市海明润实业有限公司摘要:本发明提供了一种金刚石复合片抗冲击韧性的测试及评价方法,该测试方法操作方便快捷,该...

日期 2013-05-16   行业专利