一、前言
　　磨料（剛玉、碳化硅、人造金剛石）在當前的工業生產中正被廣泛在機械加工、耐火材料和工程陶瓷領域采用。它們的主要特性表現是：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年中國的磨料工業突飛猛進、高速發展，其產能已遠遠大于國內需求。在當前國家對過剩產能企業進行結構調整的時期，磨料行業能夠維持生存與發展的唯一途徑就是參入質量競爭。
　　現在市場的形勢是：好料不愁賣。那么，什么是好料呢？

　　1、內部結晶完整的
　　不論是剛玉還是碳化硅，它們都是在高溫下結晶而成，從而得到高硬度等物理性能。因此原材料的品質和冶煉過程的完善是決定其內在質量的關鍵，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質磨料；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，親水性好的做成制品時結合強度高，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1999年第七砂輪廠的試驗結果，清吹砂的親水性是水洗砂的2倍。
　　磨料的顆粒形狀根據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，目前多數企業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，現列表簡述如下： 　　根據當前行業的現狀，解決磨粒體表質量的辦法已經基本成熟，而評價磨料內部質量的生產檢測辦法卻相對缺乏。
　　由此，磨料的內在質量成了各生產企業之間產生質量差異的主要因素。磨料破碎強度高的結晶完整，內部微裂紋小，使用性能呈現鋒利而且耐用，對磨粒內部結構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的精密儀器和相當技術水平的操作人員，因此探求一種直觀的性能檢測儀器成為人們關注的焦點。
　　本文提出的磨料破碎強度測定儀經過筆者多年探討與試驗，取得一定心得，現介紹如下：

　　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（即產生永久變形的力）與存在材料內部的微裂紋密切相關，其屈服強度的計算公式是：
　　σ=F/S
　　F--材料發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
　　根據上述公式，要做出相應的生產用測量儀器會有一定復雜程度。但材料強度與其內部的微裂紋有關，內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，做成磨具會呈現不耐用，做成耐火材料會反映不結實。
　　因此，本儀器的設計思想就是：采用同一個力量對不同試樣進行同樣次數的撞擊，比較不同材料被擊碎的情況，依據所得參數評價材料的抗破碎性能。
　　本儀器采用一個φ12mm的硬質合金球以一定的速度和行程對試樣進行打擊，根據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置電子計數器（預置電子計數器為2000次，也可自行調整），達到預定值自動停機。儀器可同時裝兩個同樣尺寸的不銹鋼試管，試管內裝有同樣規格的硬質合金鋼球，用戶可根據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，篩網布置，40#、46#、60#。
　　4、在精密天秤稱60#的篩上物并記錄，其試驗結果如下表： 　　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，所呈現的規律與傳統的概念基本相符，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隨機取樣的，它不能代表各種材料的完美結晶，如鉻剛玉試樣的抗破碎率最低就可以說明：雖然預想中的破碎強度鉻剛玉值應大于白剛玉，但試驗結果則相反，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性試驗，見下表（三）： 　　根據重復性誤差計算公式： 　　重復性誤差近似0.8%，說明測量結果是準確的。那么這種鉻鋼玉怎么也能在市場銷售呢？難道用戶沒反應？
　　為進一步驗證行業內同種材質的質量分散情況，從棕剛玉生產比較集中的地區如：山西、三門峽、貴陽等抽樣檢查，如表（四）結果： 　　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，不同企業向市場提供的產品使用性能差別很大。磨料結晶時產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，但不一定完全對應，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、為磨料生產企業做為穩定工藝，提高產品質量的檢測手段。
　　3、對同類產品進行性能比較測試用。
　　4、為各單位對磨料制粒加工前，檢測熔塊質量用。
　　致謝：本儀器在研發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！