陶瓷等轴抗折强度测试夹具（ASTM C1499 & ASTM F394）

型号 WTF-CB (不锈钢)

陶瓷等轴抗折强度测试夹具_0

图1：组装好的测试夹具，没有试样。

ASTM C1499（参考文献1）是一个相对较新的标准，于2001年推出。整体陶瓷材料或晶须或颗粒增强的陶瓷基体复合材料的薄圆盘（也允许使用方形试样）被支撑在一个环上，并由一个直径较小的同心环加载，即所谓的环对环加载。 所需的支撑环和加载环的直径取决于被测试样的厚度和材料特性。 该标准给出了计算这些参数的表达式。

为了达到均匀的载荷分布，试样表面必须非常平整（通常是通过表面研磨），或者在每个环和试样之间放置一块相对较厚（试样厚度的二分之一）的顺应性材料（如橡胶）。 作为实现均匀加载的另一个辅助手段，加载头是铰接的，被支撑在一个球形底座上。 尽管有这些均匀载荷引入的问题，这种测试方法还是越来越受欢迎。 图1和图2显示了该夹具的组装和拆卸情况。

陶瓷等轴抗折强度测试夹具_1

图2：拆卸的测试夹具。

除了为一般高级陶瓷编写的ASTM C1499之外，ISO 13356（参考文献2）也可用于陶瓷外科植入材料，特别是钇稳定的四方氧化锆（Y-TZP）。 它利用相同类型的夹具，但规定了具体的尺寸，即30毫米的支撑环，12毫米的加载环，以及2毫米的环的横截面半径。

另一种更古老的 ASTM 测试方法 ASTM F394（参考文献 3）于 1974 年首次推出，尽管已于 2001 年被 ASTM 停止使用，但偶尔仍在使用。测试夹具如图 3 所示。一个直径为 1.25 英寸的待测陶瓷薄盘支撑在三个直径为 0.125 英寸的小球上，小球围绕直径为 1 英寸的圆圈等间距分布。直径为 0.0625 英寸的平头淬硬钢棒在圆盘试样中心施加压缩载荷。在直径为 0.0625 英寸的平头加载杆下面放置一层薄的（0.002 英寸厚）聚合物薄膜（如聚乙烯），以更均匀地分散所施加的载荷。试样的最小厚度必须使其在失效时的中心挠度不超过试样厚度的一半。

陶瓷等轴抗折强度测试夹具_2

图3: 组装好的ASTM F394夹具，不含试样

这种双轴测试配置的一个重要优势是，与环对环测试（ASTM C1499）相比，试样翘曲不是一个影响因素。 在对直梁进行弯曲测试时，试样的翘曲也是一个问题（参考文献4），需要一个铰接的测试夹具。

相对于直梁的弯曲试验，这两种双轴试验方法都有一个优势，即最大（双轴）拉伸应力发生在试样中心的下侧（偏转时为凸面）。 因此，试样边缘的表面处理并不关键。 在对直梁进行挠曲测试时，情况并非如此。

其他信息的来源。

1）ASTM标准C 1499-09（2013），"先进陶瓷在环境温度下的单调等轴弯曲强度"，美国材料与试验协会，宾夕法尼亚州西康斯霍克恩（首次发布于2001年）。

2) ISO 13356，"手术用植入物--基于钇-稳定的四方氧化锆（Y-TZP）的陶瓷材料"，国际标准化组织，瑞士日内瓦，1997。

3) ASTM标准F 394-78（1996年重新批准，然后在2001年停用），"陶瓷基材的双轴弯曲强度（断裂模量）"，美国测试与材料协会，宾夕法尼亚州西康索霍肯（1974年首次发布）。

4) ASTM标准C 1161-13（2013年），"先进陶瓷在环境温度下的抗弯强度"，美国测试与材料协会，宾夕法尼亚州西康索霍肯（1990年首次发布）。