什么是硬度?
硬度是指材料抵抗局部塑性变形(例如压痕、刮擦或磨损)的能力。对于陶瓷,通常使用维氏硬度 (HV) 测试。在该测试中,将一个金刚石金字塔形压头在标准载荷下压入材料表面。压痕越小,材料越硬。由于其强大的离子/共价键和紧密堆积的晶体结构,先进陶瓷的硬度远超大多数金属和聚合物。
小贴士:硬度高不代表韧性高,比如碳化硅、氧化铝虽然很硬,但比金属脆,容易碎裂。
为什么硬度在先进陶瓷应用中如此重要
主要先进陶瓷的硬度数据
陶瓷材料 | 维氏硬度(HV) | 莫氏硬度 | 笔记 |
---|---|---|---|
碳化硅(SiC) | 2,500 – 3,100 | 9.5 | 优异的耐磨性 |
氧化铝(Al₂O₃) | 1,800 – 2,200 | 9 | 价格实惠且高度耐用 |
氮化硅(Si₃N₄) | 1,400 – 1,800 | 8.5 – 9 | 坚韧且热稳定 |
ZTA陶瓷 | 1,500 – 1,800 | – 9 | 兼具硬度和韧性 |
氧化锆(ZrO₂) | 1,200 – 1,400 | 8 – 8.5 | 高韧性,中等硬度 |
氧化铍(BeO) | 1,200 – 1,400 | ~9 | 高导热性 |
氮化铝(AlN) | 1,100 – 1,300 | ~8.5 | 导热性 |
可加工玻璃陶瓷 | 450 – 600 | ~6 | 易于加工 |
氮化硼(h-BN) | 25 – 40 | 2 | 非常柔软,润滑性能 |
*数据仅供参考。
硬度对照表:陶瓷、金属和塑料
下面的条形图显示了各种工程材料的维氏硬度 (HV)——从超硬陶瓷到普通工业塑料,按从硬到软的顺序排列。
Ceramic
Metal
Plastic
*数据仅供参考。