一种不导电、无磁性陶瓷材料试验样条的快速制备方法

1.本发明涉及材料力学性能测试领域，具体涉及一种不导电、无磁性陶瓷材料试验样条的快速制备方法。


背景技术：

2.陶瓷材料由于具有超高的硬度、化学稳定性、高强度、耐高温、耐磨损、抗氧化以及良好的光学性能、声学性能、电磁性能等，常被应用于机械、航天、电子、生物等各个领域，是现代材料科学发展最为活跃的领域之一。由于陶瓷材料具有高硬度、低韧性的特点，近年来对陶瓷材料的增韧研究成为了先进陶瓷材料发展的热门方向之一。其中三点抗弯实验是获得材料抗弯强度和断裂韧性的重要试验方法，如何快速制备满足国标gb/t 4741
‑
1999对陶瓷材料三点抗弯试验试样的尺寸、精度的要求，合理的试样制备方法尤为重要。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种不导电、无磁性陶瓷材料试验样条的快速制备方法，其加工效率高，操作简便，采用常见设备，能够保证表面粗糙度以及相对表面的平行度，有效地提高后续三点抗弯强度测试结果的可靠性。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明提供一种不导电、无磁性陶瓷材料试验样条的快速制备方法，具体包括以下步骤：
6.s1、确定试样尺寸，假设所需试样宽度和厚度尺寸分别为a和b，长度尺寸不小于三点或四点抗弯实验的跨距l；
7.s2、通过烧结实验制备圆盘状毛坯，圆盘状毛坯直径为(l+δ)，厚度为(b+0.2)，其中δ为尺寸余量，以保证单片圆盘状毛坯能够切出多个满足长度要求的陶瓷样条；
8.s3、将圆盘状毛坯切割出若干宽度尺寸为(a+0.4)的陶瓷样条，且保证长度尺寸不小于l，陶瓷样条厚度为(b+0.2)；
9.s4、从45钢钢板上切割出厚度为(a
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0.1)的第一方形薄板和厚度为(b
‑
0.1)的第二方形薄板；
10.s5、在第一方形薄板上切割出若干个(l+δ)
×
(b+0.4)的第一方形通孔，以第一方形薄板作为磨削夹具，将其放在平面磨床的电磁吸盘上进行吸附装夹，然后将陶瓷样条分批放入第一方形通孔内，为保证陶瓷样条装夹稳定，在陶瓷样条与第一方形通孔之间的间隙内以石蜡填充，翻转陶瓷样条依次磨削两个表面，去除量各为0.2，直至陶瓷样条的宽度为a；
11.s6、在第二方形薄板上切割出若干个(l+δ)
×
(a+0.2)的第二方形通孔，将第二方形薄板作为磨削夹具，重复步骤s5，对陶瓷样条的另外两个相对表面进行平面磨削，去除量各为0.08，直至陶瓷样条的厚度为(b+0.04)；
12.s7、在毛玻璃上，利用碳化硼粉末对陶瓷样条厚度方向上下两表面进行精磨，直至
其表面肉眼观察不到划痕；
13.s8、对陶瓷样条表面进行抛光处理，最终获得符合要求的试样。
14.优选地，步骤s4、s5、s6中的切割步骤均选用电火花线切割机床进行。
15.优选地，步骤s5中第一方形通孔与步骤s6中第二方形通孔均呈矩形阵列均布，第一方形通孔与第二方形通孔的数量分别根据第一方形薄板和第二方形薄板的长、宽尺寸调整。
16.优选地，步骤s3中采用金刚石内圆切片机切割圆盘状毛坯。
17.优选地，步骤s8中利用金刚石抛光剂对陶瓷样条表面进行抛光。
18.本发明的有益效果在于：本方法适用于获得满足三点或四点抗弯强度试验要求的陶瓷样条，其加工效率高，操作简便，只需采用常见设备就能够保证表面粗糙度以及相对表面的平行度，有效地提高后续三点抗弯强度测试结果的可靠性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例提供的圆盘状毛坯结构示意图；
21.图2为本发明实施例提供的第一方形薄板与第一方形通孔结构示意图；
22.图3为本发明实施例提供的陶瓷样条放入第一方形薄板时状态图。
23.附图标记说明：
24.1、圆盘状毛坯；2、陶瓷样条；3、第一方形薄板；4、第一方形通孔；5、电磁吸盘。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1至图3所示，一种不导电、无磁性陶瓷材料试验样条的快速制备方法，具体包括以下步骤：
27.s1、确定试样尺寸，假设所需试样宽度和厚度尺寸分别为4mm和3mm，长度尺寸为30mm，三点抗弯试验跨距为20mm；
28.s2、通过烧结实验制备圆盘状毛坯1，圆盘状毛坯1直径为40mm，厚度为3.2mm，其中尺寸余量为10mm，以保证单片圆盘状毛坯1切出多个满足长度要求的陶瓷样条2；
29.s3、用金刚石内圆切片机将圆盘状毛坯1切割出若干宽度尺寸为4.4mm的陶瓷样条2，且保证陶瓷样条2长度尺寸不小于30mm，陶瓷样条2厚度为3.2mm；
30.s4、从45钢钢板上切割出厚度为3.9mm的第一方形薄板3及厚度为2.9mm的第二方形薄板；
31.s5、在第一方形薄板3上切割出若干个40
×
3.4mm的第一方形通孔4，以第一方形薄
板3作为磨削夹具，将其放在平面磨床的电磁吸盘5上进行吸附装夹，然后将陶瓷样条2分批放入第一方形通孔4内，为保证陶瓷样条2装夹稳定，在陶瓷样条2与第一方形通孔4之间的间隙内以石蜡填充，翻转陶瓷样条2依次磨削两个表面，去除量各为0.2mm，直至陶瓷样条2的宽度为4mm；
32.s6、在第二方形薄板上切割出若干个40
×
4.2mm的第二方形通孔，将第二方形薄板作为磨削夹具，重复s5中的步骤，对陶瓷样条2的另外两个相对表面进行平面磨削，去除量各为0.08mm，直至陶瓷样条2的厚度为3.04mm；
33.s7、在毛玻璃上，利用碳化硼粉末对陶瓷样条2厚度方向上下两表面进行精磨，直至其表面肉眼观察不到划痕；
34.s8、最后利用金刚石抛光剂对陶瓷样条2表面进行抛光，最终获得符合要求的试样。
35.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。