材料低硬度磨損粗糙度計量微觀顯微鏡
斷裂機理
雖然在磨損時大多數(shù)材料都發(fā)生塑性變形，而斷裂機理可能是占
支配地位的過程。這個過程往往是這樣的情況，當斷裂產(chǎn)生時，塑性
壓印溝槽外面的材料要被除掉，也就是說方程式(1)中的C值可能明顯
地大于100%。因此對脆性材料來說，斷裂機理對材料去除是重要的。
這些脆性材料對壓痕斷裂破壞是敏感的，因為滑動明顯地減低就使材
料產(chǎn)生裂紋的法向載荷。但是對聚合物來說，當聚合物的彈性模數(shù)降
低，及在高速磨損熱沖擊可能導致斷裂和提高材料遷移的速率時，材
料遷移的撕裂和疲勞機理也可變?yōu)檎贾涞匚坏臋C理。
脆性材料壓痕斷裂的方式，取決于象承受的載荷大小、壓頭形狀
和周圍環(huán)境這樣一些變數(shù)。對球形壓頭來說，在彈性接觸下伸向材料
內(nèi)部的錐形裂紋常會形成斷裂即赫茲斷裂。但是對于小曲率半徑的接
觸則變?yōu)閺椥浴苄宰冃�，因為半徑的大小對塑性壓痕載荷比對赫茲
斷裂載荷具有更大的影響。材料的低硬度和高斷裂韌性(K0有利于形成
彈性—塑性壓痕。尖銳的壓頭壓痕在壓痕達到一個臨界尺寸前，導致
塑性變形而不發(fā)生斷裂，這個臨界尺寸隨著材料硬度的降低和斷裂韌
性的增加而增大，而且此臨界尺寸對鈍的壓頭比對尖銳的壓頭要大。
這些靜態(tài)壓痕現(xiàn)象也定性地適合于滑動壓痕，但是產(chǎn)生斷裂壓痕的載
荷卻降低了。此外這兩類情況在一定的外界條件下，例如在玻璃磨料
上有水或酸性溶液的條件下，斷裂都可加強。多晶脆性材料即使壓痕
尺寸低于臨界尺寸，也發(fā)生表面下的斷裂。斯韋恩曾經(jīng)提出，氧化鋁
中的位錯和雙晶在磨損時通過表面晶粒而擴散，并堆積在表面下的晶
界上。因為靠毗鄰晶粒的滑動，應(yīng)力消除的可能性是很小的，而且晶
界處是薄弱的地方，所以裂紋將集結(jié)在晶界上。
