為了有效而合理的利用材料，對(duì)材料的性能充分的了解。材料的性能包括物理性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能和工藝性能等方面。物理性能包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性能、磁性等?；瘜W(xué)性能包括耐氧化性、耐磨蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性等。工藝性能指材料的加工性能，如成型性能、燒結(jié)性能、焊接性能、切削性能等。機(jī)械性能亦稱(chēng)為力學(xué)性能，主要包括強(qiáng)度、彈性模量、塑性、韌性和硬度等。而陶瓷材料通常來(lái)說(shuō)在彈性變形后立即發(fā)生脆性斷裂，不出現(xiàn)塑性變形或很難發(fā)生塑性變形，因此對(duì)陶瓷材料而言，對(duì)其力學(xué)性能的分析主要集中在彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性和硬度上。

         斷裂韌性

        應(yīng)力集中是導(dǎo)致材料脆性斷裂的主要原因之一，而反映材料抵抗應(yīng)力集中而發(fā)生斷裂指標(biāo)是斷裂韌性，用應(yīng)力強(qiáng)度因子（K）表示。呈張開(kāi)型（I型）的裂紋很危險(xiǎn)，其應(yīng)力強(qiáng)度因子用KI表示，恰好使材料產(chǎn)生脆性斷裂的KI稱(chēng)為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，用KIC表示。金屬材料的KIC一般用帶邊裂紋的三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)定，但在陶瓷材料中由于試樣中預(yù)制裂紋比較困難，因此人們常用維氏硬度法來(lái)測(cè)量陶瓷材料的斷裂韌性。

        陶瓷等脆性材料在斷裂前幾乎不產(chǎn)生塑性變形，因此當(dāng)外界的壓力達(dá)到斷裂應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。以維氏硬度壓頭壓入這些材料時(shí)，在足夠大的外力下，壓痕的對(duì)角線的方向上就會(huì)產(chǎn)生裂紋，如圖2-1所示。裂紋的擴(kuò)展長(zhǎng)度與材料的斷裂韌性KIC存在一定的關(guān)系，因此可以通過(guò)測(cè)量裂紋的長(zhǎng)度來(lái)測(cè)定KIC。其突出的優(yōu)點(diǎn)在于快速、簡(jiǎn)單、可使用非常小的試樣。如果以PC作為可使壓痕產(chǎn)生雷文的臨界負(fù)荷，那么圖中顯示了不同負(fù)荷下的裂紋情況。

        KIC是I型應(yīng)力強(qiáng)度因子，也就是斷裂韌性；φ為一常數(shù)，約等于3；HV是維氏硬度；a為壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度的一半；c為表面裂紋長(zhǎng)度的一半，見(jiàn)圖 1。經(jīng)過(guò)大量的研究表明，該公式至少在下列范圍內(nèi)是使用的：硬度（HV）=1~30GPa，斷裂韌性（KIC）=0.9~16MPa·m1/2及泊松比（μ）=0.2~0.3。

        一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這一公式和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有非常好的吻合。朧褂謎庖環(huán)匠淌保話闥擁母漢梢愎淮?，使c/a大于3左右。但是在某些時(shí)候，這意味著要加很高的負(fù)荷，在一般的顯微硬度計(jì)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)，并且使壓頭易損壞，增加測(cè)試費(fèi)用。后來(lái)Niihara等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所加負(fù)荷較小時(shí)，上述的公式經(jīng)過(guò)修正后仍舊適用。在脆性材料中，壓痕下材料的斷裂方式根據(jù)所加負(fù)荷的不同呈現(xiàn)兩種形式。

        也就是說(shuō)只要能確定裂紋的形式，就可以用這些公式計(jì)算斷裂韌性，并且曲線同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合非常好。因而可以使用小負(fù)荷測(cè)斷裂韌性，避免高負(fù)荷所帶來(lái)的一系列技術(shù)上的困難。目前當(dāng)確定裂紋的擴(kuò)展方式困難或麻煩時(shí)，依舊傾向于使用高的負(fù)荷，使裂紋呈Median擴(kuò)展形式。

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