颗粒强度测定仪：陶瓷球颗粒强度的测定操作规范与应用方案

陶瓷球广泛应用于轴承滚动体、研磨介质、催化剂载体及精密铸造等领域，其性能稳定性直接影响设备运行与工艺质量。在使用过程中，陶瓷球会持续承受压力和冲击载荷，若抗压强度不足，容易出现破损、磨损甚至污染工艺介质。因此，抗压强度成为评价陶瓷球质量性能的重要指标。

由于陶瓷球属于硬质脆性颗粒，受压超过临界值后会发生断裂，其强度检测通常采用球形颗粒抗压测试方法。本方案依据GB/T 44750-2024《颗粒 抗压强度的测量》和GB/T 42539-2023《滚动轴承 轴承用陶瓷球 强度测定》等标准，利用颗粒强度测定仪建立规范化检测流程。

该方法操作简便、结果稳定，适用于氧化铝球、氮化硅球、氧化锆球等陶瓷球产品，以及陶瓷生坯球、研磨用陶瓷球的强度评价，可满足生产企业质量控制、轴承行业来料检验及科研机构材料性能分析等应用需求。

2 仪器与试剂

2.1 仪器

颗粒强度测定仪；游标卡尺或电子数显卡尺；标准分样筛（根据陶瓷球粒径规格配备）；镊子等。

图 1：颗粒强度测定仪外观图

2.2 样品与辅助用品

陶瓷球颗粒；无水乙醇（分析纯）；无尘软毛刷。

3 实验方法

3.1 样品准备

样品预处理：成品陶瓷球测试前用无水乙醇擦拭表面，自然晾干备用；陶瓷生坯球测试前根据工艺要求进行必要的干燥处理。生坯球强度远低于成品球，应选用较小量程的颗粒强度测定仪进行测试。

取样：按照 GB/T 41948《颗粒表征 样品准备》的规定进行取样。从批量产品中随机采集具有代表性的陶瓷球样品，取样量应足够完成全部测试。

样品挑选：用镊子从筛分后的样品中随机选取 30 粒完整、表面无明显缺陷的陶瓷球颗粒。

3.2 样品测试步骤

开机自检：开启仪器电源，选择颗粒类型（陶瓷球属于脆性颗粒），仪器自动完成整机自检。

压杆自动升降归零，自检完成后，界面显示“待检测”。

模式选择：选择球形颗粒检测界面，清空历史测试数据。

样品放置：用镊子夹取 1 颗陶瓷球颗粒平稳放置于样品托盘中心区域，保证颗粒居中无倾斜。

启动测试：点击“开始”进行测试。压杆匀速向下运动，接触样品后实时显示当前压力值。

数据采集：仪器持续实时采集压力数值，陶瓷球颗粒受压破碎瞬间蜂鸣报警，设备自动记录

破碎峰值压力，压杆自动回升至初始位置，单次测试数据自动存入系统。

清理托盘：单次测试完成后，用毛刷清扫托盘内陶瓷碎屑，再进行下一粒测试。

平行测试：每组连续有效测试 15 粒，中途若颗粒打滑、未破碎触发超压保护，点击“停止”舍弃本次数据，重新检测。

3.3 仪器操作说明

颗粒类型选择：开机主界面选择“脆性颗粒”（陶瓷球属于脆性颗粒）。

清零：如仪器不显示“0”，点击“清零”按键。

查看数据：点击“查看”进入查看界面，可存储 15 次测试数据，保存平均值及变异系数。

打印：点击“打印”打印本轮测试数据。

清空：点击“清空”清空本轮测试数据粒。

图 2：样品测试过程

4 结果与讨论

4.1 结果统计

仪器自动存储 15 组单粒颗粒破碎压力值，自动计算：

单粒颗粒强度：破碎瞬间最大压力，单位 N；

批次平均颗粒强度：15 组数据算术平均值，单位 N；

变异系数 Cv：反映陶瓷球颗粒强度均匀性，用于评价生产工艺稳定性。

无需额外换算公式，直接以仪器输出平均压力作为最终检测结果。

4.2 测试结果

图 3：颗粒强度测试数据图

4.3 精密度

变异系数越小，说明颗粒均匀性越好。颗粒的形状、大小及制备工艺的一致性会影响颗粒的颗粒强度结果。

5 方案特点与优势

5.1 仪器性能亮点

操控便捷：配备触摸式人机界面，参数预设后一键启动，数据自动统计并支持结果打印。

智能防护：内置超压停机保护功能，有效防止高硬度陶瓷球颗粒对传感器造成损坏。

高分辨检测：力值分辨力达0.01 N，能够清晰识别不同材质组分或烧结制度带来的强度差异，为配方筛选与烧成工艺调优提供精细数据支撑。

5.2 适用对象与检测能力

样品类型：涵盖氧化铝陶瓷球、氮化硅陶瓷球、氧化锆陶瓷球、陶瓷生坯球及陶瓷研磨球等各类球形陶瓷制品。

尺寸兼容：适配粒径0.2~25 mm（或0.5~25 mm，视仪器型号而定）的颗粒。

效率表现：单粒检测耗时短，数据重复性良好，可满足批量化快速检测需求。

5.3 关键质控要点

环境管控：建议在温度10~30℃、相对湿度≤70%的实验环境下操作。

生坯球特殊处理：生坯球强度远低于成品球，应选用较小量程的仪器进行测试，测试前须根据工艺要求进行必要的干燥处理。

筛分规范：须依据产品标准规定的粒度范围进行筛分，确保所测颗粒粒径符合规格要求。

取样代表性：严格遵循随机取样原则，保证检测结果能够真实反映批次产品的整体质量水平。

规范操作与维护：测试前后及时清理托盘碎屑，保持仪器洁净干燥；定期使用标准砝码对力值进行校验，保障长期检测数据准确可靠。

6 结论

本方案依据GB/T 44750-2024《颗粒 抗压强度的测量》及GB/T 42539-2023《滚动轴承 轴承用陶瓷球 强度测定》等标准，利用颗粒强度测定仪建立了一套规范化的陶瓷球颗粒抗压强度检测流程。该方法充分贴合陶瓷球硬质球形脆性的物理特征，通过统一检测模式及多粒平行测定，有效保证了数据的稳定性和可比性。整套方案操作门槛低、智能程度高、检测结果客观，能够准确反映陶瓷球在储运及服役过程中的抗破碎能力，适用于陶瓷材料生产企业的产线中控与成品放行、轴承行业的来料检验、研磨介质企业的工艺控制以及科研机构的材料研发等多元场景，具有良好的实用推广价值。

7 参考文献

[1] GB/T 44750-2024 颗粒 抗压强度的测量[S].

[2] GB/T 42539-2023 滚动轴承 轴承用陶瓷球 强度测定（缺口球试验）[S].

[3] GB/T 41948 颗粒表征 样品准备[S].

[4] GB/T 46778-2025 精细陶瓷 陶瓷造粒粉压缩强度试验方法[S].

[5] GB/T 4740-2024 陶瓷材料强度试验方法[S].