[其他]脆性材料強度測試方法及其測試儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000343
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100343B
• 公開（公告）日: 1988-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝書銀;石志儀;施錦行
• 申請（專利權(quán)）人: 中南工業(yè)大學(xué)
• 代理公司: 中南工業(yè)大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 李展明

脆性材料抗彎強度的測試方法及測試儀，屬于材料力學(xué)性能測試領(lǐng)域。用滑軌上滾下的鋼球沖擊邊緣簡支圓片的方法測定抗彎強度。給出了硅、鍺和氧化鋁陶瓷等脆性材料抗彎強度定量計算公式，并制作了相應(yīng)的抗彎強度測試儀。

本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測試領(lǐng)域。用鋼球沖擊簡支薄圓片的方法測定脆性材料的抗彎強度。

蘇聯(lián)《工廠實驗室》（1973）39卷第5期道勃洛霍托夫（ДОБРОХОТОВ）等人曾報導(dǎo)了一種用球形端面的重錘從一定高度自由下落，沖擊平板支承的硅、鍺圓片測試脆性的方法，按樣品破碎程度把硅、鍺單晶的脆性分成六級。其缺點在于不能定量測定強度值;若用通常測定力學(xué)性能的萬能試驗機測定半導(dǎo)體材料強度，制樣比較困難。

本發(fā)明的目的在于通過確立一種方法，制造一種簡單儀器，方便地定量測定硅、鍺單晶等脆性材料的抗彎強度。

本發(fā)明研制了一種用鋼球沖擊邊緣筒支圓片定量測定脆性材料抗彎強度的儀器，如附圖所示。1/4圓周形滑軌（1）表面有刻度，內(nèi)有滑槽，通過螺釘（8）可上下微調(diào)。方形筒支板（6）中間有作筒支架用的傾斜15°的臺階狀圓孔，使試樣（7）垂直平穩(wěn)簡支，通過燕尾槽插入框架（5）。通過螺釘把托架（3）維持在滑槽的任一高度，拉出抽板（4），鋼球（2）沿滑軌下滾正好打在試樣中心。逐漸升高托架，直到鋼球打破試樣為止。根據(jù)試樣的直徑和強度選用大小不同的簡支板和鋼球。由試樣破碎時鋼球下滾高度H（毫米），鋼球重量P（千克），簡支半徑A（毫米）和試樣厚度B（毫米），用下式計算試樣的抗彎強度σ（千克/平方毫米）。

σ＝X（PH/B）^1/2·（1/A）·〔Yln（A/B）+Z〕

其中X、Y、Z為計算系數(shù)，對硅單晶為207.5、0.6208、1.146;對于鍺單晶為188.2、0.6208、1.146;對于氧化鋁陶瓷為303.9、0.6014、1.125。對不同的材料由相應(yīng)的X、Y、Z和不同的H、P、A和B值可繪制出一系列的抗彎強度數(shù)值表和曲線族，供測試中查找。

與蘇聯(lián)用重錘下落測圓片脆性的方法相比，本發(fā)明可直接定量測定抗彎強度，抗彎強度值可由公式算出或由表、曲線查出;與萬能實驗機或沖擊實驗機等測抗彎強度的常規(guī)方法相比，本測試儀結(jié)構(gòu)簡單、制樣容易、測試方便、數(shù)據(jù)分散性小。

用本儀器測試了一種直拉〈111〉硅單晶的抗彎強度。把硅單晶切成厚1毫米的圓片，先后用粗、細(xì)金鋼砂＊磨，每邊減薄0.05毫米，用腐蝕拋光劑〈＆＆〉拋去0.04毫米，處理后的圓片放入〈＆＆〉的筒支半徑為14，15或16毫米的筒支板，插入當(dāng)板的燕尾槽，選用12克的鋼球，逐漸升高位置直到〈＆＆〉由鋼球重量、下滾高度、樣品厚度及筒支半徑求出抗彎強度，該單晶9個圓片測得的抗彎強度平均值為55.7千克/平方毫米，方差4.8千克/平方毫米。同一根單晶制成的樣條，用＊點彎方法測得抗彎強度平均值為53.2千克/平方毫米、方差為〈＆＆〉千克/平方毫米。