1 前言

陶瓷球廣泛應用于軸承滾動體、研磨介質、催化劑載體及精密鑄造等領域，其性能穩定性直接影響設備運行與工藝質量。在使用過程中，陶瓷球會持續承受壓力和沖擊載荷，若抗壓強度不足，容易出現破損、磨損甚至污染工藝介質。因此，抗壓強度成為評價陶瓷球質量性能的重要指標。

由于陶瓷球屬于硬質脆性顆粒，受壓超過臨界值后會發生斷裂，其強度檢測通常采用球形顆粒抗壓測試方法。本方案依據GB/T 44750-2024《顆粒 抗壓強度的測量》和GB/T 42539-2023《滾動軸承 軸承用陶瓷球 強度測定》等標準，利用顆粒強度測定儀建立規范化檢測流程。

該方法操作簡便、結果穩定，適用于氧化鋁球、氮化硅球、氧化鋯球等陶瓷球產品，以及陶瓷生坯球、研磨用陶瓷球的強度評價，可滿足生產企業質量控制、軸承行業來料檢驗及科研機構材料性能分析等應用需求。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

顆粒強度測定儀；游標卡尺或電子數顯卡尺；標準分樣篩（根據陶瓷球粒徑規格配備）；鑷子等。

圖 1：顆粒強度測定儀外觀圖

2.2 樣品與輔助用品

陶瓷球顆粒；無水乙醇（分析純）；無塵軟毛刷。

3 實驗方法

3.1 樣品準備

樣品預處理：成品陶瓷球測試前用無水乙醇擦拭表面，自然晾干備用；陶瓷生坯球測試前根據工藝要求進行必要的干燥處理。生坯球強度遠低于成品球，應選用較小量程的顆粒強度測定儀進行測試。

取樣：按照 GB/T 41948《顆粒表征 樣品準備》的規定進行取樣。從批量產品中隨機采集具有代表性的陶瓷球樣品，取樣量應足夠完成全部測試。

樣品挑選：用鑷子從篩分后的樣品中隨機選取 30 粒完整、表面無明顯缺陷的陶瓷球顆粒。

3.2 樣品測試步驟

開機自檢：開啟儀器電源，選擇顆粒類型（陶瓷球屬于脆性顆粒），儀器自動完成整機自檢。

壓桿自動升降歸零，自檢完成后，界面顯示“待檢測”。

模式選擇：選擇球形顆粒檢測界面，清空歷史測試數據。

樣品放置：用鑷子夾取 1 顆陶瓷球顆粒平穩放置于樣品托盤中心區域，保證顆粒居中無傾斜。

啟動測試：點擊“開始”進行測試。壓桿勻速向下運動，接觸樣品后實時顯示當前壓力值。

數據采集：儀器持續實時采集壓力數值，陶瓷球顆粒受壓破碎瞬間蜂鳴報警，設備自動記錄

破碎峰值壓力，壓桿自動回升至初始位置，單次測試數據自動存入系統。

清理托盤：單次測試完成后，用毛刷清掃托盤內陶瓷碎屑，再進行下一粒測試。

平行測試：每組連續有效測試 15 粒，中途若顆粒打滑、未破碎觸發超壓保護，點擊“停止”舍棄本次數據，重新檢測。

3.3 儀器操作說明

顆粒類型選擇：開機主界面選擇“脆性顆粒”（陶瓷球屬于脆性顆粒）。

清零：如儀器不顯示“0”，點擊“清零”按鍵。

查看數據：點擊“查看”進入查看界面，可存儲 15 次測試數據，保存平均值及變異系數。

打印：點擊“打印”打印本輪測試數據。

清空：點擊“清空”清空本輪測試數據粒。

圖 2：樣品測試過程

4 結果與討論

4.1 結果統計

儀器自動存儲 15 組單粒顆粒破碎壓力值，自動計算：

單粒顆粒強度：破碎瞬間最大壓力，單位 N；

批次平均顆粒強度：15 組數據算術平均值，單位 N；

變異系數 Cv：反映陶瓷球顆粒強度均勻性，用于評價生產工藝穩定性。

無需額外換算公式，直接以儀器輸出平均壓力作為最終檢測結果。

4.2 測試結果

圖 3：顆粒強度測試數據圖

4.3 精密度

變異系數越小，說明顆粒均勻性越好。顆粒的形狀、大小及制備工藝的一致性會影響顆粒的

顆粒強度結果。

5 方案特點與優勢

5.1 儀器性能亮點

操控便捷：配備觸摸式人機界面，參數預設后一鍵啟動，數據自動統計并支持結果打印。

智能防護：內置超壓停機保護功能，有效防止高硬度陶瓷球顆粒對傳感器造成損壞。

高分辨檢測：力值分辨力達0.01 N，能夠清晰識別不同材質組分或燒結制度帶來的強度差異，為配方篩選與燒成工藝調優提供精細數據支撐。

5.2 適用對象與檢測能力

樣品類型：涵蓋氧化鋁陶瓷球、氮化硅陶瓷球、氧化鋯陶瓷球、陶瓷生坯球及陶瓷研磨球等各類球形陶瓷制品。

尺寸兼容：適配粒徑0.2~25 mm（或0.5~25 mm，視儀器型號而定）的顆粒。

效率表現：單粒檢測耗時短，數據重復性良好，可滿足批量化快速檢測需求。

5.3 關鍵質控要點

環境管控：建議在溫度10~30℃、相對濕度≤70%的實驗環境下操作。

生坯球特殊處理：生坯球強度遠低于成品球，應選用較小量程的儀器進行測試，測試前須根據工藝要求進行必要的干燥處理。

篩分規范：須依據產品標準規定的粒度范圍進行篩分，確保所測顆粒粒徑符合規格要求。

取樣代表性：嚴格遵循隨機取樣原則，保證檢測結果能夠真實反映批次產品的整體質量水平。

規范操作與維護：測試前后及時清理托盤碎屑，保持儀器潔凈干燥；定期使用標準砝碼對力值進行校驗，保障長期檢測數據準確可靠。

6 結論

本方案依據GB/T 44750-2024《顆粒 抗壓強度的測量》及GB/T 42539-2023《滾動軸承 軸承用陶瓷球 強度測定》等標準，利用顆粒強度測定儀建立了一套規范化的陶瓷球顆粒抗壓強度檢測流程。該方法充分貼合陶瓷球硬質球形脆性的物理特征，通過統一檢測模式及多粒平行測定，有效保證了數據的穩定性和可比性。整套方案操作門檻低、智能程度高、檢測結果客觀，能夠準確反映陶瓷球在儲運及服役過程中的抗破碎能力，適用于陶瓷材料生產企業的產線中控與成品放行、軸承行業的來料檢驗、研磨介質企業的工藝控制以及科研機構的材料研發等多元場景，具有良好的實用推廣價值。

7 參考文獻

[1]       GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強度的測量[S].

[2] GB/T 42539-2023 滾動軸承 軸承用陶瓷球 強度測定（缺口球試驗）[S].

[3] GB/T 41948 顆粒表征 樣品準備[S].

[4] GB/T 46778-2025 精細陶瓷 陶瓷造粒粉壓縮強度試驗方法[S].

[5] GB/T 4740-2024 陶瓷材料強度試驗方法[S].