材料低硬度磨损粗糙度计量微观显微镜
断裂机理
虽然在磨损时大多数材料都发生塑性变形，而断裂机理可能是占
支配地位的过程。这个过程往往是这样的情况，当断裂产生时，塑性
压印沟槽外面的材料要被除掉，也就是说方程式(1)中的C值可能明显
地大于100%。因此对脆性材料来说，断裂机理对材料去除是重要的。
这些脆性材料对压痕断裂破坏是敏感的，因为滑动明显地减低就使材
料产生裂纹的法向载荷。但是对聚合物来说，当聚合物的弹性模数降
低，及在高速磨损热冲击可能导致断裂和提高材料迁移的速率时，材
料迁移的撕裂和疲劳机理也可变为占支配地位的机理。
脆性材料压痕断裂的方式，取决于象承受的载荷大小、压头形状
和周围环境这样一些变数。对球形压头来说，在弹性接触下伸向材料
内部的锥形裂纹常会形成断裂即赫兹断裂。但是对于小曲率半径的接
触则变为弹性—塑性变形，因为半径的大小对塑性压痕载荷比对赫兹
断裂载荷具有更大的影响。材料的低硬度和高断裂韧性(K0有利于形成
弹性—塑性压痕。尖锐的压头压痕在压痕达到一个临界尺寸前，导致
塑性变形而不发生断裂，这个临界尺寸随着材料硬度的降低和断裂韧
性的增加而增大，而且此临界尺寸对钝的压头比对尖锐的压头要大。
这些静态压痕现象也定性地适合于滑动压痕，但是产生断裂压痕的载
荷却降低了。此外这两类情况在一定的外界条件下，例如在玻璃磨料
上有水或酸性溶液的条件下，断裂都可加强。多晶脆性材料即使压痕
尺寸低于临界尺寸，也发生表面下的断裂。斯韦恩曾经提出，氧化铝
中的位错和双晶在磨损时通过表面晶粒而扩散，并堆积在表面下的晶
界上。因为靠毗邻晶粒的滑动，应力消除的可能性是很小的，而且晶
界处是薄弱的地方，所以裂纹将集结在晶界上。
