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折斷壓力檢測

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發(fā)布時間：2025-07-25 15:57:30 更新時間：2025-07-24 15:57:30

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

折斷壓力檢測

折斷壓力檢測（Flexural Strength Test）是材料力學(xué)性能評估中的一項關(guān)鍵測試，主要用于測定固體材料在承受彎曲載荷直至斷裂時所表現(xiàn)出的最大抗彎強度。這項檢測廣泛應(yīng)用于陶瓷、玻璃、復(fù)合材料、塑料、混凝土、金屬薄片、電子元器件（如PCB基板、半導(dǎo)體晶圓）以及建筑結(jié)構(gòu)材料等多個領(lǐng)域。通過折斷壓力測試，可以評估材料的脆性、韌性、結(jié)構(gòu)完整性以及在設(shè)計使用中的安全裕度，為產(chǎn)品質(zhì)量控制、材料選型、工藝優(yōu)化及工程設(shè)計提供重要的數(shù)據(jù)支撐。特別是在精密制造和微電子封裝行業(yè)，對材料抗彎性能的精確評估直接影響產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

檢測項目

折斷壓力檢測的核心項目是測定材料的“抗彎強度”（Flexural Strength），也稱為彎曲強度或折斷模量（Modulus of Rupture）。此外，根據(jù)測試需求，還可能包括以下衍生參數(shù)：

彈性模量（Modulus of Elasticity）：材料在彈性變形階段的剛度。
斷裂撓度（Deflection at Break）：試樣斷裂時的最大彎曲位移。
載荷-位移曲線：完整記錄材料從加載到斷裂的全過程力學(xué)行為。

檢測儀器

進行折斷壓力檢測的核心設(shè)備是萬能材料試驗機（Universal Testing Machine, UTM），通常配備專用的彎曲夾具。儀器需滿足以下關(guān)鍵要求：

高精度載荷傳感器：量程覆蓋預(yù)期斷裂力，分辨率通常需達到0.1% FS以上。
三點彎曲或四點彎曲夾具：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇加載方式（上壓頭與下支撐輥組合）。
位移測量系統(tǒng)：如LVDT（線性可變差動變壓器）或光柵編碼器，精度需達±1μm。
環(huán)境控制附件（可選）：高溫爐或低溫槽，用于測試材料在不同溫度下的抗彎性能。

常用儀器品牌包括Instron、MTS、Zwick/Roell、Shimadzu等。

檢測方法

折斷壓力檢測主要采用標(biāo)準(zhǔn)化彎曲試驗法，依據(jù)試樣形狀和材料特性選擇：

三點彎曲法（Three-Point Bending）：
- 試樣平置于兩個下支撐輥上，跨距（L）固定。
- 上壓頭在試樣中心點垂直向下加載，直至斷裂。
- 計算：抗彎強度 σ = (3×F×L) / (2×b×h2) （F為斷裂載荷，b為寬度，h為厚度）。
四點彎曲法（Four-Point Bending）：
- 使用兩個上壓頭在試樣上對稱加載，形成純彎曲段。
- 可避免剪切力影響，更準(zhǔn)確反映材料拉伸/壓縮性能。
- 計算：σ = (F×L) / (b×h2) （L為外跨距，四點等距加載時）。

測試過程需嚴(yán)格控制加載速率（通常1 mm/min）、試樣對中及環(huán)境溫濕度，避免因操作誤差導(dǎo)致結(jié)果偏離。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

折斷壓力檢測需嚴(yán)格遵循國際或國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保結(jié)果的可比性與權(quán)威性：

ISO標(biāo)準(zhǔn)：
- ISO 14704: 精細陶瓷（高級陶瓷、高技術(shù)陶瓷）—室溫下塊體陶瓷抗彎強度測試方法
- ISO 178: 塑料—彎曲性能的測定
ASTM標(biāo)準(zhǔn)：
- ASTM C1161: 環(huán)境溫度下高級陶瓷抗彎強度標(biāo)準(zhǔn)試驗方法
- ASTM D790: 未增強和增強塑料及電絕緣材料彎曲性能標(biāo)準(zhǔn)試驗方法
國標(biāo)（GB）：
- GB/T 6569: 精細陶瓷彎曲強度試驗方法
- GB/T 9341: 塑料彎曲性能的測定
- GB/T 3356: 單向纖維增強塑料彎曲性能試驗方法