Ako dodávateľ univerzálnych tvrdomerov sa často stretávam s dopytmi zákazníkov na možnosti našich produktov. Jedna otázka, ktorá sa často objavuje, je, či univerzálny tvrdomer môže merať tvrdosť kompozitu s keramickou matricou. V tomto blogovom príspevku podrobne preskúmam túto tému a preskúmam vlastnosti kompozitov s keramickou matricou, pracovné princípy univerzálnych tvrdomerov a výzvy a úvahy spojené s meraním tvrdosti týchto materiálov.
Pochopenie keramických matricových kompozitov
Kompozity s keramickou matricou (CMC) sú pokročilé materiály, ktoré kombinujú keramické vlákna alebo častice s keramickou matricou. Tieto materiály ponúkajú jedinečnú kombináciu vlastností vrátane vysokej pevnosti, tuhosti a tepelnej odolnosti, vďaka čomu sú vhodné pre širokú škálu aplikácií v leteckom, automobilovom a energetickom priemysle.
Tvrdosť CMC je ovplyvnená niekoľkými faktormi, vrátane typu a objemovej frakcie keramických vlákien alebo častíc, zloženia a mikroštruktúry matrice a podmienok spracovania. CMC môžu vykazovať široký rozsah hodnôt tvrdosti v závislosti od ich špecifického zloženia a požiadaviek na aplikáciu.
Pracovné princípy univerzálnych tvrdomerov
Univerzálne tvrdomery sú všestranné prístroje, ktoré dokážu merať tvrdosť rôznych materiálov pomocou rôznych testovacích metód. Medzi najbežnejšie testovacie metódy používané v univerzálnych tvrdomeroch patria testy tvrdosti podľa Brinella, Rockwella a Vickersa.
- Skúška tvrdosti podľa Brinella:Pri skúške tvrdosti podľa Brinella sa gulička z tvrdenej ocele alebo karbidu vtlačí do povrchu materiálu pod stanoveným zaťažením počas pevne stanoveného časového obdobia. Meria sa priemer priehlbiny ponechanej na povrchu a na základe zaťaženia a priemeru priehlbiny sa vypočíta číslo tvrdosti podľa Brinella (BHN).
- Rockwellova skúška tvrdosti:Rockwellova skúška tvrdosti meria hĺbku prieniku indentoru do materiálu pri špecifikovanom zaťažení. Indentor môže byť diamantový kužeľ alebo kalená oceľová guľa, v závislosti od tvrdosti testovaného materiálu. Rockwellovo číslo tvrdosti (HR) je určené rozdielom v hĺbke prieniku pred a po aplikácii záťaže.
- Vickersova skúška tvrdosti:Skúška tvrdosti podľa Vickersa používa štvorcové diamantové pyramídové vtláčadlo na vytvorenie vrúbku na povrchu materiálu pri špecifikovanom zaťažení. Zmeria sa diagonálna dĺžka vtlačenia a vypočíta sa číslo tvrdosti podľa Vickersa (HV) na základe zaťaženia a diagonálnej dĺžky vtlačenia.
Univerzálne tvrdomery môžu byť vybavené rôznymi indentormi a záťažami, aby vyhovovali širokej škále materiálov a hodnôt tvrdosti. Ponúkajú tiež tú výhodu, že dokážu merať tvrdosť materiálov rôznych tvarov a veľkostí, vrátane plochých, zakrivených a nepravidelných povrchov.
Meranie tvrdosti kompozitov s keramickou matricou
Meranie tvrdosti kompozitov s keramickou matricou predstavuje niekoľko výziev vzhľadom na ich jedinečné vlastnosti. Jednou z hlavných výziev je prítomnosť keramických vlákien alebo častíc v matrici, ktoré môžu ovplyvniť proces vtláčania a presnosť merania tvrdosti.
- Veľkosť a tvar priehlbiny:Prítomnosť keramických vlákien alebo častíc môže spôsobiť, že priehlbina bude mať nepravidelný tvar, čo sťažuje presné meranie priemeru alebo diagonálnej dĺžky. Okrem toho môžu vlákna alebo častice tiež spôsobiť, že vtlačenie bude menšie, ako sa očakávalo, čo vedie k nadhodnoteniu hodnoty tvrdosti.
- Hĺbka odsadenia:Tvrdosť CMC je často ovplyvnená hĺbkou vtlačenia. V niektorých prípadoch môžu vlákna alebo častice v matrici spôsobiť, že vtlačenie bude plytšie, ako sa očakávalo, čo má za následok nižšiu hodnotu tvrdosti. Na druhej strane, ak je zárez príliš hlboký, môže preniknúť cez matricu a do vlákien alebo častíc, čo vedie k nepresnému meraniu tvrdosti.
- Anizotropia:Kompozity s keramickou matricou sú často anizotropné, čo znamená, že ich vlastnosti sa môžu meniť v závislosti od smeru vlákien alebo častíc. To môže sťažiť získanie reprezentatívneho merania tvrdosti, pretože hodnota tvrdosti sa môže meniť v závislosti od orientácie vzorky.
Napriek týmto výzvam môžu byť univerzálne tvrdomery stále používané na meranie tvrdosti kompozitov s keramickou matricou s primeranou presnosťou. Na získanie spoľahlivých výsledkov je dôležité dodržiavať príslušné skúšobné postupy a používať správny indentor a zaťaženie pre konkrétny testovaný materiál.
Úvahy o meraní tvrdosti kompozitov s keramickou matricou
Pri meraní tvrdosti kompozitov s keramickou matricou je potrebné vziať do úvahy niekoľko aspektov, aby sa zabezpečili presné a spoľahlivé výsledky.
- Príprava vzorky:Vzorka by mala byť pripravená opatrne, aby sa zabezpečil hladký a rovný povrch pre vrúbkovanie. Povrch by mal byť bez akýchkoľvek škrabancov, prasklín alebo iných defektov, ktoré by mohli ovplyvniť meranie tvrdosti.
- Výber indentoru:Výber indentora závisí od tvrdosti a mikroštruktúry CMC. Pre materiály s vysokou tvrdosťou a jemnou mikroštruktúrou sa zvyčajne odporúča diamantový indentor. Pre materiály s nižšou tvrdosťou a hrubšou mikroštruktúrou sa môže použiť oceľový alebo karbidový indentor.
- Výber zaťaženia:Zaťaženie aplikované počas skúšky tvrdosti by sa malo zvoliť na základe hrúbky a tvrdosti CMC. Vyššie zaťaženie môže byť potrebné pre hrubšie vzorky alebo materiály s vyššou tvrdosťou, zatiaľ čo nižšie zaťaženie môže byť použité pre tenšie vzorky alebo materiály s nižšou tvrdosťou.
- Viacnásobné merania:Na získanie reprezentatívnej hodnoty tvrdosti by sa malo vykonať viacero meraní na rôznych miestach vzorky. Priemer týchto meraní sa potom môže použiť ako hodnota tvrdosti materiálu.
Záver
Na záver možno konštatovať, že na meranie tvrdosti kompozitov s keramickou matricou je možné použiť univerzálny tvrdomer, je však dôležité brať do úvahy jedinečné vlastnosti týchto materiálov a dodržiavať príslušné skúšobné postupy. Použitím správneho indentoru a zaťaženia, starostlivou prípravou vzorky a vykonaním viacerých meraní je možné získať presné a spoľahlivé merania tvrdosti CMC.
Ak máte záujem o kúpu univerzálneho tvrdomeru na meranie tvrdosti kompozitov s keramickou matricou alebo iných materiálov, navštívte našu webovú stránku, kde sa dozviete viac o našichMotorizovaný univerzálny tvrdomeraDigitálny univerzálny tvrdomer. Náš tím odborníkov je tiež k dispozícii, aby vám poskytol technickú podporu a poradenstvo pri výbere správneho tvrdomeru pre vašu konkrétnu aplikáciu.
Referencie
- ASTM E10 - Štandardná skúšobná metóda pre tvrdosť kovových materiálov podľa Brinella
- ASTM E18 - Štandardné skúšobné metódy pre Rockwellovu tvrdosť a Rockwellovu povrchovú tvrdosť kovových materiálov
- ASTM E92 - Štandardná skúšobná metóda pre tvrdosť kovových materiálov podľa Vickersa
- ISO 6506 - Kovové materiály - Skúška tvrdosti podľa Brinella
- ISO 6508 - Kovové materiály - Rockwellova skúška tvrdosti
- ISO 6507 - Kovové materiály - Vickersova skúška tvrdosti
