一、前言
　　磨料（剛玉、碳化硅、人造金剛石）在當前的工業(yè)生產(chǎn)中正被廣泛在機械加工、耐火材料和工程陶瓷領(lǐng)域采用。它們的主要特性表現(xiàn)是：硬度高、耐高溫性能好，特別是Sic的高耐蝕和正溫度特性（即與金屬相反，在1600℃以下，溫度越高抗折強度越高），在工程陶瓷和高溫耐火材料領(lǐng)域起著不可替代的作用。
　　也正因為如此，最近20年中國的磨料工業(yè)突飛猛進、高速發(fā)展，其產(chǎn)能已遠遠大于國內(nèi)需求。在當前國家對過剩產(chǎn)能企業(yè)進行結(jié)構(gòu)調(diào)整的時期，磨料行業(yè)能夠維持生存與發(fā)展的唯一途徑就是參入質(zhì)量競爭。
　　現(xiàn)在市場的形勢是：好料不愁賣。那么，什么是好料呢？

　　1、內(nèi)部結(jié)晶完整的
　　不論是剛玉還是碳化硅，它們都是在高溫下結(jié)晶而成，從而得到高硬度等物理性能。因此原材料的品質(zhì)和冶煉過程的完善是決定其內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵，如在原材料中加入添加某種元素，則會引起性能的變化，如鋯剛玉、鐠銣剛玉......
　　同時，冶煉過程也是結(jié)晶過程，當晶型成為“自形晶”時，則抗折強度很高，這種磨料也會成為優(yōu)質(zhì)磨料；當晶型成為“半自形晶”或“它形晶”時，抗折強度會大幅下降，人們常說它“沒煉熟”或“煉過了”。

　　2、體表征特性
　　磨料表面的清潔度和顆粒形狀是影響使用性能的重要指標。磨料的清潔度與它的親水性密切相關(guān)，親水性好的做成制品時結(jié)合強度高，水洗砂的清潔度一般96%左右，清吹砂的清潔度在98%左右，根據(jù)1999年第七砂輪廠的試驗結(jié)果，清吹砂的親水性是水洗砂的2倍。
　　磨料的顆粒形狀根據(jù)用途不同而有不同要求，提供做耐材的磨料要求顆粒形狀接近球形，堆積密度高，以獲得較高的生坯強度，目前多數(shù)企業(yè)采用巴馬克或球磨機破碎。F砂主要作為磨削用途，要求磨粒成等積形，以求保持鋒利的切削刃和耐磨性，提高磨削效率，加工時一般采用多級對輥，現(xiàn)列表簡述如下： 　　根據(jù)當前行業(yè)的現(xiàn)狀，解決磨粒體表質(zhì)量的辦法已經(jīng)基本成熟，而評價磨料內(nèi)部質(zhì)量的生產(chǎn)檢測辦法卻相對缺乏。
　　由此，磨料的內(nèi)在質(zhì)量成了各生產(chǎn)企業(yè)之間產(chǎn)生質(zhì)量差異的主要因素。磨料破碎強度高的結(jié)晶完整，內(nèi)部微裂紋小，使用性能呈現(xiàn)鋒利而且耐用，對磨粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析可以采用的物理方法很多，如光譜法、巖相分析法......
　　但是這些方法需要相應(yīng)的精密儀器和相當技術(shù)水平的操作人員，因此探求一種直觀的性能檢測儀器成為人們關(guān)注的焦點。
　　本文提出的磨料破碎強度測定儀經(jīng)過筆者多年探討與試驗，取得一定心得，現(xiàn)介紹如下：

　　二、測量原理
　　材料的強度是指材料在外力作用下抵抗破壞（永久變形和斷裂）的能力稱為強度。它是一個應(yīng)力值。
　　材料的硬度是指固體材料抗永久形變的特性，是一個物體侵入另一個物體的能力。
　　硬度和強度是兩個概念，雖然一般硬度高的材料強度就大，但不是完全如此，如碳化硅的硬度比剛玉高，但不論其屈服強度和剪切強度都比剛玉低。
　　但對同一種材料而言，材料的破碎強度（即產(chǎn)生永久變形的力）與存在材料內(nèi)部的微裂紋密切相關(guān)，其屈服強度的計算公式是：
　　σ=F/S
　　F--材料發(fā)生塑性變形量為原長的0.2%時所受的力
　　S--受力材料的橫截面積
　　根據(jù)上述公式，要做出相應(yīng)的生產(chǎn)用測量儀器會有一定復(fù)雜程度。但材料強度與其內(nèi)部的微裂紋有關(guān)，內(nèi)部微裂紋多的勢必容易被擊碎，反映在使用性能方面就是：抗破碎性能很差，做成磨具會呈現(xiàn)不耐用，做成耐火材料會反映不結(jié)實。
　　因此，本儀器的設(shè)計思想就是：采用同一個力量對不同試樣進行同樣次數(shù)的撞擊，比較不同材料被擊碎的情況，依據(jù)所得參數(shù)評價材料的抗破碎性能。
　　本儀器采用一個φ12mm的硬質(zhì)合金球以一定的速度和行程對試樣進行打擊，根據(jù)其試樣破碎的程度來評價和比較其破碎強度的。

　　三、儀器描述
　　見附圖1，外形圖 　　儀器共由三部分組成：
　　1、主機：儀器由電機帶動試管以每分鐘180次，行程100mm進行運動，儀器面板上安裝有預(yù)置電子計數(shù)器（預(yù)置電子計數(shù)器為2000次，也可自行調(diào)整），達到預(yù)定值自動停機。儀器可同時裝兩個同樣尺寸的不銹鋼試管，試管內(nèi)裝有同樣規(guī)格的硬質(zhì)合金鋼球，用戶可根據(jù)需要進行比較測量或單個測量。
　　2、振篩機：振篩機為標準8411型，振動次數(shù)為每分鐘1400次，功率120W，配備有φ20mm的不銹鋼標準篩，振篩機面板裝有可預(yù)置電子計時器，精確到秒。（推薦值：60秒）
　　3、精密天秤：配有可稱500克的精密天秤，精確度為0.01克，數(shù)字帶背光顯示。

　　四、試驗方法及實驗記錄
　　1、稱46#料，2克，2份試樣分別裝入試管1、試管2。
　　2、在主機上振動2000次，自動停機。
　　3、將打碎后的料分別在振篩機上篩分，篩網(wǎng)布置，40#、46#、60#。
　　4、在精密天秤稱60#的篩上物并記錄，其試驗結(jié)果如下表： 　　注：表中的試樣編號是本實驗室對來料的編號，如需查詢，可提供。
　　從表二可以看出各樣不同材質(zhì)的抗破碎率（%）依次是：鋯剛玉（63%）＞白剛玉（56%）＞單晶剛玉（55%）＞棕剛玉（46%）＞黑碳化硅（44%）＞鉻剛玉（21%）。從各種材料的抗破碎率看來，所呈現(xiàn)的規(guī)律與傳統(tǒng)的概念基本相符，即：鋯剛玉比白剛玉和棕剛玉抗破碎性能好，棕剛玉比碳化硅的抗破碎性能好。
　　但是，上述試樣的來源都是從企業(yè)隨機取樣的，它不能代表各種材料的完美結(jié)晶，如鉻剛玉試樣的抗破碎率最低就可以說明：雖然預(yù)想中的破碎強度鉻剛玉值應(yīng)大于白剛玉，但試驗結(jié)果則相反，甚至低于黑剛玉，如此大的誤差，首先讓我們懷疑到測量的準確性， 為了確認是否測量儀器的誤差引起，因此對這種料進行重復(fù)性試驗，見下表（三）： 　　根據(jù)重復(fù)性誤差計算公式： 　　重復(fù)性誤差近似0.8%，說明測量結(jié)果是準確的。那么這種鉻鋼玉怎么也能在市場銷售呢？難道用戶沒反應(yīng)？
　　為進一步驗證行業(yè)內(nèi)同種材質(zhì)的質(zhì)量分散情況，從棕剛玉生產(chǎn)比較集中的地區(qū)如：山西、三門峽、貴陽等抽樣檢查，如表（四）結(jié)果： 　　比較不同試樣的抗破碎性能：上述試樣中的最大差值為13.5，最好的為55.5，與鋯剛玉（18#樣為63）相差7.5，最差的為42，與黑剛玉（10#樣為34）相差8.0，由此可見同樣都是棕剛玉，其性能相差卻相當懸殊。

　　五、結(jié)語
　　作為磨削用途和耐火材料的剛玉、碳化硅的突出性能是它的硬度和強度高。但由于原材料和工藝的不同，不同地區(qū)，不同企業(yè)向市場提供的產(chǎn)品使用性能差別很大。磨料結(jié)晶時產(chǎn)生的微裂紋是影響其抗破碎性能的主要因素，本儀器以比較直觀的沖擊破碎取樣法，能夠較準確的進行測量。
　　筆者認為磨料的抗破碎性能與其硬度、強度、韌性相關(guān)，但不一定完全對應(yīng)，作為一種新的使用性能指標--破碎強度，它可能將在以下幾個方面發(fā)揮作用：
　　1、為磨料使用單位選擇需要何種破碎強度的材料用。
　　2、為磨料生產(chǎn)企業(yè)做為穩(wěn)定工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量的檢測手段。
　　3、對同類產(chǎn)品進行性能比較測試用。
　　4、為各單位對磨料制粒加工前，檢測熔塊質(zhì)量用。
　　致謝：本儀器在研發(fā)過程中得到許多單位的大力支持，并熱情提供樣品，特此致謝！