（二）实验步骤1、弯曲强度测试（1）制样要求：待测试样的尺寸要求如图5所示。试样的受压面与受拉面间应严格平行。试样长度方向的边棱应磨成圆角或倒角。每组试样个数不少于5个。4hLTb一.图5工程陶瓷弯曲试样Lr-≥36mmb-4±0.05mmh-3±0.05mm（2）依次打开试验机及计算机，打开试验软件（PowerTestV3.0）。注意：开机后，须预热10分钟，待系统稳定后，再进行试验；若刚刚关机，需要重新开机，则至少要保证1分钟的时间间隔。（3）用游标卡尺测量试样的宽度b和厚度h，精确至0.02mm：（4）根据试样情况准备好夹具，若夹具已安装到试验机上，则须对夹具进行检查，并根据试样的长度及夹具的间距设置好限位装置。（5）点击试验部分里的新试验，选择相应的试验方案，输入试样的原始参数（试样尺寸、试验速度等），本试验速度采用0.5mm/min，多根试样直接按回车键生成新记录。（6）安放好试样，使试样的长度方向中线与支座和上压头垂直，两端露出支座部分的长度相等，将力值清零（点击力"窗口的清零按钮）。（7）调节移动横梁位置，使上压头接近试样，待其距离试样尚有一定间隙时停止，将位移清零。（8）点击，开始试验，软件自动切换到单图界面；试验结束后，软件显示试验结果。（9）继续其它试样的试验，重复以上6~8步。（10）试验全部结束后，记录试结果，关闭软件，依次关闭试验机及计算机。2、弹性模量测试（1）测量试件的质量和尺寸，分别精确至10g和1mm（2）将激发头轻压在试件长边侧面中线的1/2处，将接收头轻压在长边中线距端面5mm处（如图6所示）。在测杆接触试件前，宜在测杆与试件接触面涂一薄层黄油或凡士林作为耦合介质，测杆压力大小应以不出现噪音为准。（3）选择仪器为手动模式，按“退"键进入输入模式：输入试件宽度A、长度L和质量P（注意单位分别为mm和kg。实验室所用仪器具有自动和手动功能，在输入上述参数后无论采用自动或手动功能，实验仪器均会直接给出结果
（二）实验步骤 1、弯曲强度测试 （1）制样要求：待测试样的尺寸要求如图 5 所示。试样的受压面与受拉面间应严格平行。 试样长度方向的边棱应磨成圆角或倒角。每组试样个数不少于 5 个。 图 5 工程陶瓷弯曲试样 LT - ≥36mm b- 4±0.05mm h- 3±0.05mm （2）依次打开试验机及计算机，打开试验软件（PowerTest V3.0）。 注意：开机后，须预热 10 分钟，待系统稳定后，再进行试验；若刚刚关机，需要重新 开机，则至少要保证 1 分钟的时间间隔。 （3）用游标卡尺测量试样的宽度 b 和厚度 h，精确至 0.02mm； （4）根据试样情况准备好夹具，若夹具已安装到试验机上，则须对夹具进行检查，并根据 试样的长度及夹具的间距设置好限位装置。 （5）点击试验部分里的新试验，选择相应的试验方案，输入试样的原始参数（试样尺寸、 试验速度等），本试验速度采用 0.5mm/min，多根试样直接按回车键生成新记录。 （6）安放好试样，使试样的长度方向中线与支座和上压头垂直，两端露出支座部分的长度 相等，将力值清零（点击“力”窗口的清零按钮）。 （7）调节移动横梁位置，使上压头接近试样，待其距离试样尚有一定间隙时停止，将位移 清零。 （8）点击 ，开始试验，软件自动切换到单图界面；试验结束后，软件显示试验结果。 （9）继续其它试样的试验，重复以上 6~8 步。 （10）试验全部结束后，记录试结果，关闭软件，依次关闭试验机及计算机。 2、弹性模量测试 （1）测量试件的质量和尺寸，分别精确至 10g 和 1mm; （2）将激发头轻压在试件长边侧面中线的 1/2 处，将接收头轻压在长边中线距端面 5mm 处 （如图 6 所示）。在测杆接触试件前，宜在测杆与试件接触面涂一薄层黄油或凡士林作 为耦合介质，测杆压力大小应以不出现噪音为准。 （3）选择仪器为手动模式，按“退”键进入输入模式：输入试件宽度 A、长度 L 和质量 P（注 意单位分别为 mm 和 kg。实验室所用仪器具有自动和手动功能，在输入上述参数后无 论采用自动或手动功能，实验仪器均会直接给出结果。）
（4）利用仪器上的频率增减键变换激发振动频率，并注意显示屏上李萨特图形的变化，当李萨特图形变为正圆O"时，表示该频率为所测试件的共振频率f。1./2L12R678图6各部件连接和相对位置示意图1一振荡器；2一频率计：3一放大器；4一激振换能器；5一接收换能器：6一放大器：7一电表：8一示波器：9一试件：10一试件支撑体（5）重复4的操作，当连续两次测值之差不超过两次测值算术平均值的0.5%时，取这两个测值的平均值作为试件的基频振动频率。利用数据处理中的计算式计算试件的动弹性模量。（6）利用仪器的自动或手动模式输出结果与自己的计算结果对比，分析试件形状、图形判定误差等因素对结果的影响。3、硬度测试（1）安置试样试样安装有辅助工作台、平口钳、薄片夹紧器、圆柱体夹紧器、压平装置可供选择。主机工作台的升降行程只有30mm，而被测试样的最大高度允许为75mm。对于厚试样可直接放在工作台上进行测定，而对于薄试样则需要加垫辅助工作台。辅助工作台可用滚花螺钉固定在工作台上。当使用平口钳和薄片夹紧器时，也需放上辅助工作台才能有足够的高度。为了防止工作台在左右移动时试样发生位移，可以粘上少量的橡皮泥。对于比较方整的试样，或测试圆柱体时，可用平口钳进行夹紧。装夹时可将平口钳翻过来，使钳口与比较平整的平面接触（如玻璃或压侧平台），再将试样放于钳口之间进行夹紧，这样可以保证被测试样的表面与钳口的上面共面，因而保证试样与工作台的平行性。对于薄片试样可将薄片夹紧器进行装夹。将薄片夹紧器放在工作台上时，要注意方向，操作时必须注意，不要碰撞物镜与压头保护套
（4）利用仪器上的频率增减键变换激发振动频率，并注意显示屏上李萨特图形的变化，当 李萨特图形变为正圆“O”时，表示该频率为所测试件的共振频率 f。 图 6 各部件连接和相对位置示意图 1—振荡器； 2—频率计；3—放大器；4—激振换能器；5—接收换能器； 6—放大器；7—电表；8—示波器；9—试件；10—试件支撑体 （5）重复 4 的操作，当连续两次测值之差不超过两次测值算术平均值的 0.5%时，取这两个 测值的平均值作为试件的基频振动频率。利用数据处理中的计算式计算试件的动弹性 模量。 （6）利用仪器的自动或手动模式输出结果与自己的计算结果对比，分析试件形状、图形判 定误差等因素对结果的影响。 3、硬度测试 （1）安置试样 试样安装有辅助工作台、平口钳、薄片夹紧器、圆柱体夹紧器、压平装置可供选 择。主机工作台的升降行程只有 30mm，而被测试样的最大高度允许为 75mm。 对于厚试样可直接放在工作台上进行测定，而对于薄试样则需要加垫辅助工作台。 辅助工作台可用滚花螺钉固定在工作台上。当使用平口钳和薄片夹紧器时，也需放上 辅助工作台才能有足够的高度。为了防止工作台在左右移动时试样发生位移，可以粘 上少量的橡皮泥。 对于比较方整的试样，或测试圆柱体时，可用平口钳进行夹紧。装夹时可将平口 钳翻过来，使钳口与比较平整的平面接触（如玻璃或压侧平台），再将试样放于钳口之 间进行夹紧，这样可以保证被测试样的表面与钳口的上面共面，因而保证试样与工作 台的平行性。 对于薄片试样可将薄片夹紧器进行装夹。将薄片夹紧器放在工作台上时，要注意 方向，操作时必须注意，不要碰撞物镜与压头保护套
对于测定0.2~4mm的圆柱体试样的端面的硬度时，可用圆柱体夹紧器，而圆柱体夹紧器可直接用高厚滚花螺钉固定在仪器的工作台上。对于形状比较复杂的零件可以用橡皮泥粘在压平台上。然后放在压平机上压平这样可以保证试样表面与工作台的平行度。当使用1.961N以上的大试验力时，要注意试样有否下沉，否则会影响试验效果的。（2）调焦先将目测-摄像手柄外拉出，使仪器处于目测位置。由于显微硬度计的物镜倍数高，而高倍物镜的景深比较小，仅1~2um，因此不熟练的使用者找图象比较困难。切勿在未熟练操作之前，测定针尖之类的试样，否则有可能在调焦时损坏物镜。为此可以先找一平整，而粗糙度达Ra3.2的试样进行训练。先将试样调到与物镜端面近似于接触，再将粗租调焦手轮反转，往下调一圈，再往上略微调节此手轮，在视场内可见到试样的表面像。当操作熟练以后，就可以直接调焦。先转动工作台升降手柄，使试样升高至离物镜面约1mm处，随后缓慢转动手轮，可以看到视场逐渐明亮，先看到模糊的灯丝像，然后再看到试样的表面像，直调到最清晰为止。若发现测微目镜视场内的十字叉线不清晰的话，应先调节视度调节圈，对于不同的操作者，由于视度不一致，因此需旋动视度调节圈，患有近视的操作者应往里调，远视则相反，直调到最清晰为止。再进行调焦。（3）转动工作台上纵横向微分筒，在视场里找出试样的需测试部位。（4）推动工作台移至右端，这时试样从显微镜视场中移到了加荷机构的金刚石角锥体压头下面（注意移动时必须缓慢而平稳，不能有冲击，以免试样走动）。（5）加荷：开机即为15秒，再按电动机启动按键S"进行加荷，当保荷时间的数码管数字开始缩减时，表示试验力已加上，至数码管中出现0字（或1），电动机自动启动进行卸荷，卸荷完后数码管中又回复原来的数字；加荷完毕后将工作台扳回原来位置，进行测定。注意：需要精确地测定指定点的硬度时，可以先试打一点。在理想的情况下，压痕应落在视场的近中心位置。有时为了精确地打定点，可移动测微目镜的二块分划板，使二个交叉十字线的交点与试打的压痕中心重合，以后再打的压痕就会落在分划板的叉线中心。在确定压痕位置时，切不可旋动工作台的测微螺杆，以免变动压痕位置。（6）瞄准调节工作台上的纵横微分筒和测微目镜左右两侧的手轮，使待测压痕对角线的顶点与目镜视场中交叉线的中心点精确地重合。若测微目镜视场内的叉线与压痕不平行，则可转动测微目镜使之平行。瞄准时切记应以待测压痕对角线的顶点为准。（7）读数视场内见到的0、1、2...8是毫米数，读数鼓轮刻有100等分的刻线，每格为0.01mm
对于测定 0.2~4mm 的圆柱体试样的端面的硬度时，可用圆柱体夹紧器，而圆柱体 夹紧器可直接用高厚滚花螺钉固定在仪器的工作台上。 对于形状比较复杂的零件可以用橡皮泥粘在压平台上。然后放在压平机上压平， 这样可以保证试样表面与工作台的平行度。当使用 1.961N 以上的大试验力时，要注意 试样有否下沉，否则会影响试验效果的。 （2）调焦 先将目测-摄像手柄外拉出，使仪器处于目测位置。由于显微硬度计的物镜倍数高， 而高倍物镜的景深比较小，仅 1~2μm，因此不熟练的使用者找图象比较困难。切勿在 未熟练操作之前，测定针尖之类的试样，否则有可能在调焦时损坏物镜。为此可以先 找一平整，而粗糙度达 Ra3.2 的试样进行训练。先将试样调到与物镜端面近似于接触， 再将粗调焦手轮反转，往下调一圈，再往上略微调节此手轮，在视场内可见到试样的 表面像。当操作熟练以后，就可以直接调焦。先转动工作台升降手柄，使试样升高至 离物镜面约 1mm 处，随后缓慢转动手轮，可以看到视场逐渐明亮，先看到模糊的灯丝 像，然后再看到试样的表面像，直调到最清晰为止。若发现测微目镜视场内的十字叉 线不清晰的话，应先调节视度调节圈，对于不同的操作者，由于视度不一致，因此需 旋动视度调节圈，患有近视的操作者应往里调，远视则相反，直调到最清晰为止。再 进行调焦。 （3）转动工作台上纵横向微分筒，在视场里找出试样的需测试部位。 （4）推动工作台移至右端，这时试样从显微镜视场中移到了加荷机构的金刚石角锥体压头 下面（注意移动时必须缓慢而平稳，不能有冲击，以免试样走动）。 （5）加荷：开机即为 15 秒，再按电动机启动按键“S”进行加荷，当保荷时间的数码管数字 开始缩减时，表示试验力已加上，至数码管中出现 0 字（或 1），电动机自动启动进行 卸荷，卸荷完后数码管中又回复原来的数字；加荷完毕后将工作台扳回原来位置，进 行测定。 注意：需要精确地测定指定点的硬度时，可以先试打一点。在理想的情况下，压 痕应落在视场的近中心位置。有时为了精确地打定点，可移动测微目镜的二块分划板， 使二个交叉十字线的交点与试打的压痕中心重合，以后再打的压痕就会落在分划板的 叉线中心。在确定压痕位置时，切不可旋动工作台的测微螺杆，以免变动压痕位置。 （6）瞄准 调节工作台上的纵横微分筒和测微目镜左右两侧的手轮，使待测压痕对角线的顶点 与目镜视场中交叉线的中心点精确地重合。若测微目镜视场内的叉线与压痕不平行，则 可转动测微目镜使之平行。瞄准时切记应以待测压痕对角线的顶点为准。 （7）读数 视场内见到的 0、1、2.8 是毫米数，读数鼓轮刻有 100 等分的刻线，每格为 0.01mm
每转一圈为100格，视场内双连线同叉线移动一格；读数鼓轮旁边刻有游标，每格读数为0.001mm；因此总的读数是4位数，即0.000mm。若在视场中看到的不是正方形的那么应将测微目镜转过90°重复上述方法，读得另一对角线之长度。二个不等的对角线长度的平均值为等效正方形的对角线长度。（8）求对角线的实际长度①从测微目镜读取的值，是通过物镜的放大值，压痕对角线的实际长度为：d=N/V式中：d一压痕对角线的实际长度：N一测微目镜上测得的对角线长度；V一物镜放大倍数，本实验所用物镜的倍率已修整为40x。②压痕对角线的实际长度还可以用另一种方法求得：先求测微目镜的格值，然后将测微目镜上测得的对角线长度的格数与格数值的乘积就是压痕对角线的实际长度。测微目镜格值=读数鼓轮转过一小格时分刻板移动的实际长度/物镜放大倍数=0.01mm/40=0.00025mm（9）查表求值根据②中读得的格数值可查显微硬度值表（见附录），得出试样的维氏硬度值（HV）。硬度值表中未列出小试验力的值，但根据表格进行比例缩减也可查得小试验力时的硬度值。例如：0.09807N试验力，测微目镜中测得压痕对角线长度为80格，查0.9807N的表格对应为464HVo.1，再除以10即为46.4HVo.01。四、实验数据记录及处理（一）弯曲强度1、弯曲强度计算试样三点或四点弯曲强度分别按式（1）、（2）计算：3 P.L(1)Ob=2b.h3 P-(L-I)(2)Ob."2b.h?式中：b一三点弯曲强度，MPa;Ob.一四点弯曲强度，MPa;P一试样断裂时的最大负荷，N：L一试样支座间的距离，mm：1一上压头间的距离，mm；b一试样宽度，mm；h一试样高度，mm。2、数据处理
每转一圈为 100 格，视场内双连线同叉线移动一格；读数鼓轮旁边刻有游标，每格读数 为 0.001mm；因此总的读数是 4 位数，即 0.000mm。若在视场中看到的不是正方形的， 那么应将测微目镜转过 90°重复上述方法，读得另一对角线之长度。二个不等的对角线 长度的平均值为等效正方形的对角线长度。 （8）求对角线的实际长度 ① 从测微目镜读取的值，是通过物镜的放大值，压痕对角线的实际长度为：d=N/V 式中：d—压痕对角线的实际长度； N—测微目镜上测得的对角线长度； V—物镜放大倍数，本实验所用物镜的倍率已修整为 40×。 ② 压痕对角线的实际长度还可以用另一种方法求得：先求测微目镜的格值，然后将测 微目镜上测得的对角线长度的格数与格数值的乘积就是压痕对角线的实际长度。 测微目镜格值 = 读数鼓轮转过一小格时分刻板移动的实际长度 / 物镜放大倍数 = 0.01mm/40 = 0.00025mm （9）查表求值 根据②中读得的格数值可查显微硬度值表（见附录），得出试样的维氏硬度值（HV）。 硬度值表中未列出小试验力的值，但根据表格进行比例缩减也可查得小试验力时的硬度 值。例如：0.09807N 试验力，测微目镜中测得压痕对角线长度为 80 格，查 0.9807N 的 表格对应为 464HV0.1，再除以 10 即为 46.4HV0.01。 四、实验数据记录及处理 （一）弯曲强度 1、弯曲强度计算 试样三点或四点弯曲强度分别按式（1）、（2）计算： 2 2 3 3 b h P L b = （1） 2 ( ) 2 3 4 b h P L l b − = （2） 式中： b3 —三点弯曲强度，MPa； b4 —四点弯曲强度，MPa； P—试样断裂时的最大负荷，N； L—试样支座间的距离，mm； l—上压头间的距离，mm； b—试样宽度，mm； h—试样高度，mm。 2、数据处理
弯曲强度须测量不少于5个试样。当所有试样的测试结果相对偏差<15%时，取结果的平均值；如有某个测试结果的相对偏差>15%，则删除此值，取其余测试结果的平均值：如有40%试样的测试结果相对偏差>15%，则需重新制样测量。（二）弹性模量Ea=13.244×10-×W×L×f2/a式中：Ed—弹性模量，MPa;W试件质量，kg；L一试件长度，mm：f振动频率，Hz:α一正方形的边长，mm。（三）硬度硬度值的计算公式为：1、维氏压头α2FsinFF1.8544F2= 0.102x=0.1891xHV=0.102x=0.102xSd?d?d?式中：HV一维氏硬度值；F一试验力，N；S一压痕面积，mm2;d一压痕对角线长度，mm；α一压头相对面夹角，1360.102=1/9.80665，N。2、努普压头a2FtgF14.229FF2HK = 0.102 x=1.451x=0.102x=0.102xOd?d2sdi1g式中：HK一努普硬度值；F一试验力，N;S一压痕的投影面积，mm?；d一压痕长对角线长度，mm；0一压痕第一对棱夹角，172°30；β一压痕第一对棱夹角，130%；0.102=1/9.80665，N。五、分析讨论题
弯曲强度须测量不少于 5 个试样。当所有试样的测试结果相对偏差<15%时，取结果的 平均值；如有某个测试结果的相对偏差>15%，则删除此值，取其余测试结果的平均值；如 有 40%试样的测试结果相对偏差>15%，则需重新制样测量。 （二）弹性模量 4 3 2 4 Ed = 13.24410 W L f / a − 式中： Ed—弹性模量，MPa； W—试件质量，kg； L—试件长度，mm； f—振动频率，Hz； a—正方形的边长，mm。 （三）硬度 硬度值的计算公式为： 1、维氏压头 2 2 2 0.1891 1.8544 0.102 2 2 sin 0.102 0.102 d F d F d F S F HV = = = = 式中：HV—维氏硬度值； F—试验力，N； S—压痕面积，mm2 ； d—压痕对角线长度，mm； α—压头相对面夹角，136°。 0.102=1/9.80665，N。 2、努普压头 2 2 2 1.451 14.229 0.102 2 2 2 0.102 0.102 d F d F d t g Ftg S F HK = = = = 式中：HK—努普硬度值； F—试验力，N； S—压痕的投影面积，mm2 ； d—压痕长对角线长度，mm； α—压痕第一对棱夹角，172°30′； β—压痕第一对棱夹角，130°； 0.102=1/9.80665，N。 五、分析讨论题