Ductilitás az összetételben, tulajdonságok, példák, kísérletek

az hajlékonyság az anyagok technológiai tulajdonsága, amely lehetővé teszi számukra, hogy a nyújtási feszültség előtt deformálódjanak; vagyis két végének szétválasztása anélkül, hogy a hosszúkás szakasz közepén valahol a korai törés lenne. Ahogy az anyag meghosszabbodik, a keresztmetszete csökken, és vékonyabbá válik.

Ezért a képlékeny anyagok mechanikusan dolgoznak, hogy formájuk (huzalok, kábelek, tűk stb.) Kapjanak. Varrógépeken a tekercselt menetű tekercsek a gömbgrafitos anyagok hazai példáját jelentik; ellenkező esetben a textilszálak soha nem szerezték meg jellemző alakjukat.

Mi a célja az anyagok hajlékonyságának? Az a képesség, hogy hosszú távolságokat vagy vonzó formatervezéseket fedezzünk fel, akár szerszámok, ékszerek, játékok fejlesztésére; vagy bizonyos folyadékok, például elektromos áram szállítására.

Az utolsó alkalmazás kulcsfontosságú példaként szolgál az anyagok, különösen a fémek hajlékonyságára. A finom rézhuzalok (felső kép) jó villamosenergia-vezetők, és az arany és a platina mellett számos elektronikus eszközben elérhetők azok működésének biztosítása érdekében..

Néhány szál annyira finom (csak néhány mikrométer vastagsággal), hogy az "aranyszőrű" költői kifejezés minden igazi jelentést vesz fel. Ugyanez vonatkozik a rézre és az ezüstre is.

A hajlékonyság nem lenne lehetséges tulajdonság, ha nincsenek molekuláris vagy atomi átrendeződések, hogy ellensúlyozzák az esetleges szakítóerőt. És ha nem létezik, az ember soha nem ismerte volna a kábeleket, az antennákat, a hidak eltűnnének, és a világ sötét fényben maradna villamos fény nélkül (más számtalan következmény mellett).

index

• 1 Mi a hajlékonyság??
• 2 Tulajdonságok
• 3 Példák a képlékeny fémekre
  • 3.1 A fémek szemcsék és kristályos szerkezete
  • 3.2 A hőmérséklet hatása a fémek hajlékonyságára
• 4 Kísérlet a gyermekek és serdülők hajlékonyságának magyarázatára
  • 4.1 Rágógumi és gyurma
  • 4.2 Fémek bemutatása
• 5 Referenciák

Mi a hajlékonyság?

A hajlékonysággal ellentétben a hajlékonyság a hatékonyabb szerkezeti átrendeződést érdemel.

Miért? Mert ha a felület, ahol a feszültség nagyobb, a szilárd anyagnak több eszköze van a molekulák vagy atomok csúsztatására, lemezek vagy lemezek kialakítására; mivel amikor a feszültséget egyre kisebb keresztmetszetben koncentráljuk, a molekuláris csúszásnak hatékonyabbnak kell lennie ahhoz, hogy ellensúlyozza ezt az erőt.

Nem minden szilárd anyag vagy anyag képes megtenni, és ezért szakítóvizsgálatoknak vetik alá őket. A megszakítások átlagosan vízszintesek, míg a képlékeny anyagok kúpos vagy hegyesek, a nyúlás jele.

A képlékeny anyagok is eltörhetnek egy stresszpontot. Ez növelhető, ha a hőmérséklet emelkedik, mivel a hő elősegíti és megkönnyíti a molekuláris tárgylemezeket (bár számos kivétel van). Ezeknek a földcsuszamlásoknak köszönhetően az anyag hajlékonyságot mutathat, és ezért képlékeny lehet.

Az anyag hajlékonysága azonban más változókat is tartalmaz, mint például a páratartalom, a hő, a szennyeződések és az erő alkalmazásának módja. Például a frissen olvasztott üveg képlékeny, filiális formákat alkalmazva; de hűléskor törékeny lesz, és bármilyen mechanikai hatással megszakadhat.

tulajdonságok

A képlékeny anyagok saját tulajdonságai közvetlenül kapcsolódnak a molekuláris elrendezésükhöz. Ebben az értelemben a merev fémrúd és a nedves agyagrúd lehetnek képlékenyek, még akkor is, ha tulajdonságaik igen eltérőek.

Azonban mindannyiuknak van valami közös vonása: egy műanyag viselkedés a felbomlás előtt. Mi a különbség a műanyag és a rugalmas tárgy között?

A rugalmas objektum reverzibilisen deformálódik, ami először a képlékeny anyagokkal történik; de a húzóerő növekszik, a deformáció visszafordíthatatlanná válik, és a tárgy műanyaggá válik.

Ettől a ponttól kezdve a huzal vagy a szál határozott alakú. Folyamatos nyújtás után a keresztmetszete annyira kicsi, és a húzófeszültség túl magas, hogy a molekuláris tárgylemezei már nem tudják ellensúlyozni a feszültséget, és végül megszakad.

Ha az anyag hajlékonysága rendkívül magas, mint az arany esetében, egy grammnál legfeljebb 66 km hosszúságú, 1 μm vastagságú huzalok kaphatók..

Minél hosszabb a huzal a tömegből, annál kisebb a keresztmetszete (kivéve, ha tonna arany van, hogy jelentős vastagságú huzalt építsen).

Példák a képlékeny fémekre

A fémek számtalan alkalmazhatósággal rendelkeznek. A triád fémekből áll: arany, réz és platina. Az egyik arany, a másik rózsaszínes narancs és az utolsó ezüst. Ezeken a fémeken kívül vannak más alacsonyabb hajlékonyságúak is:

-vas

-cink

-Sárgaréz (és más fémötvözetek)

-arany

-alumínium

-szamárium

-magnézium

-vanádium

-Acél (bár hajlékonysága a szén összetételétől és egyéb adalékanyagaitól függően befolyásolható)

-Az ezüst

-ón

-Ólom (de bizonyos kis hőmérséklet-tartományokon belül)

Korábbi kísérleti ismeretek nélkül nehéz meggyőződni arról, hogy mely fémek igazán képlékenyek. Duktilitása a tisztasági foktól és attól függ, hogy az adalékanyagok hogyan hatnak a fémüveggel.

Más változók, mint például a kristályos szemcsék mérete és a kristály elrendezése is figyelembe vehetők. Emellett fontos szerepet játszik a fémkötésben részt vevő elektronok és molekuláris orbitálisok száma, azaz az "elektronok tengerében" is..

Ezeknek a mikroszkopikus és elektronikus változóknak az interakciói a rugalmasságot olyan fogalomnak tekintik, amelyet mélyen kell kezelni egy többváltozós elemzéssel; és az összes fémre vonatkozó szabályt nem találja meg.

Ez az oka annak, hogy két fém, bár nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, lehet, hogy nem lehet képlékeny.

A szemek és a fémek kristályos szerkezete

A szemcsék olyan kristályrészek, amelyek háromdimenziós tömbjeikben nem észrevehető szabálytalanságokat (réseket) tartalmaznak. Ideális esetben teljesen szimmetrikusnak kell lenniük, a szerkezetük nagyon jól meghatározott.

Ugyanazon fémnek minden gabona ugyanolyan kristályos szerkezetű; azaz egy kompakt, hatszögletű szerkezettel rendelkező hcp-vel rendelkező szemcsék kristályokkal rendelkeznek hcp rendszerrel. Ezek úgy vannak elrendezve, hogy a vontatás vagy a nyújtás előtt erővel csúszik egymásra, mintha márványokból álló síkok lennének..

Általában, amikor a kis szemcsékből álló síkok nagyobb súrlódási erőt kell leküzdeniük; míg ha nagyok, szabadabban mozoghatnak. Valójában egyes kutatók kristályos szemcsék szabályozott növekedése révén igyekeznek módosítani bizonyos ötvözetek hajlékonyságát..

Másrészről a kristályos szerkezettel szemben általában a kristályos rendszer fcc (középre fektetett kocka, vagy a kocka középpontja az arcokon) a legkötőbb. Eközben a bcc kristályos szerkezetű fémek (köbös középpontú test, kocka középpontjában) vagy hcp, kevésbé hajlamosak.

Például mind a réz, mind a vas kristályosodik fcc-elrendezéssel, és több, mint cink és kobalt, mindkettő hcp-elrendezéssel..

A hőmérséklet hatása a fémek hajlékonyságára

A hő csökkentheti vagy növelheti az anyagok hajlékonyságát, és a kivételek a fémekre is vonatkoznak. Általános szabályként azonban a fémek lágyítása közben minél nagyobb a lehetőség, hogy azokat szálakké alakítsák, anélkül, hogy megszakítanák őket.

Ez azért van, mert a hőmérséklet növekedése a fém atomok rezgését eredményezi, ami a szemek egyesülését eredményezi; vagyis több kis szemcsék is csatlakoznak, hogy nagy szemcséket képezzenek.

Nagyobb szemcsékkel növekszik a hajlékonyság, és a molekuláris tárgylemezek kevesebb fizikai akadályt okoznak.

Kísérletezz, hogy megmagyarázzad a gyermekek és serdülők hajlékonyságát

A hajlékonyság rendkívül összetett fogalomsá válik, ha a mikroszkóposan elkezdjük elemezni. Szóval, hogyan magyarázzátok el a gyerekeknek és a serdülőknek? Olyan módon, hogy a lehető legegyszerűbb a kíváncsi szemed előtt.

Rágógumi és gyurma

Eddig fémekről és olvadt üvegről beszéltünk, de vannak más hihetetlenül képlékeny anyagok: rágógumi és gyurma..

A rágógumi hajlékonyságának demonstrálásához elegendő két tömeg megragadása és elkezdeni őket nyújtani; a bal oldalon, a másik a jobb oldalon. Az eredmény egy olyan rágógumi felfüggesztés hídja lesz, amely nem tud visszatérni az eredeti alakjához, kivéve, ha kézzel gyúrja.

Ugyanakkor jön egy olyan pont, ahol a híd végül megszakad (és a padlót gumival festik).

A fenti képen látható, hogy egy lyukkal ellátott tartályt megnyomó gyermek meggyorsítja a gyurmát, mintha haj lenne. A száraz játék tészta kevésbé képlékeny, mint az olajos; ezért egy kísérlet egyszerűen két földigilisztát hozhat létre: az egyik száraz gyurmával, a másik pedig olajjal megnedvesítve..

A gyermek észre fogja venni, hogy az olajos féreg könnyebben formázható, és a vastagsága rovására hosszabb; Miközben a féreg megszárad, valószínűleg többször is törik.

A gyurma is ideális anyag, hogy megmagyarázza a hajlékonyság (hajó, kapu) és a hajlékonyság (haj, földigiliszták, kígyók, salamanderek stb.) Közötti különbséget..

Bemutatás fémekkel

Bár a serdülők nem manipulálnak semmit, az első sorban a rézhuzalok képződésének tanúja vonzó és érdekes élmény lehet számukra. A hajlékonyság bemutatása még teljesebb lenne, ha más fémekkel folytatnánk, és így képesek lennénk összehasonlítani a hajlékonyságukat.

Ezután az összes huzalnak állandó ütközésig kell haladnia a törési pontig. Ezzel a serdülők vizuálisan igazolják, hogy a hajlékonyság befolyásolja-e a huzal törését.

referenciák

1. Példák enciklopédiája (2017). Hajlékony anyagok. Lap forrása: ejemplos.co
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. június 22.). Ductile meghatározás és példák. A lap eredeti címe: thinkco.com
3. Chemstorm. (2018. március 2.). Ductile Definition Chemistry. A lap eredeti címe: chemstorm.com
4. Bell T. (2018. augusztus 18.). A hajlékonyság magyarázata: szakító stressz és fémek. Az egyensúly. Visszaváltva: thebalance.com
5. Dr. Marks R. (2016). A fémek hajlékonysága A Santa Clara Egyetem Gépészmérnöki Tanszéke. [PDF]. A lap eredeti címe: scu.edu
6. Reid D. (2018). Ductility: meghatározás és példák. Tanulmány. Visszaváltva: study.com
7. Clark J. (2012. október). Fémszerkezetek. Lap forrása: chemguide.co.uk
8. Chemicool. (2018). Tények az aranyról. Lap forrása: chemicool.com
9. Anyagok ma. (2015. november 18.). Az erős fémek még mindig képlékenyek lehetnek. Elsevier. Lap forrása: materialstoday.com