Duktilnost v tem, kar sestavljajo, lastnosti, primeri, poskusi

The duktilnost gre za tehnološko lastnost materialov, ki jim omogočajo, da se pred raztezanjem napnejo; to pomeni, da je ločitev njenih dveh koncev brez zgodnjega zloma nekje na sredini podolgovatega odseka. Ko se material podaljša, se njegov presek zmanjša in postane tanjši.

Zato so duktilni materiali mehansko obdelani, da se jim dajo filiformne oblike (žice, kabli, igle itd.). Na šivalnih strojih so tuljave z navito nitjo domači primer duktilnih materialov; drugače tekstilna vlakna ne bi mogla pridobiti svojih značilnih oblik.

Kakšen je namen duktilnosti materialov? Sposobnost, da pokrije dolge razdalje ali privlačne modele, bodisi za razvoj orodij, nakita, igrač; ali za transport neke tekočine, kot je električni tok.

Zadnja uporaba predstavlja ključni primer duktilnosti materialov, zlasti kovin. Fine bakrene žice (top image) so dobri prevodniki električne energije, skupaj z zlatom in platino pa so na voljo v številnih elektronskih napravah za zagotavljanje njihovega delovanja..

Nekatera vlakna so tako fina (z debelinami le nekaj mikrometrov), da poetična fraza "zlate lase" dobi pravi pomen. Enako velja za baker in srebro.

Duktilnost ne bi bila mogoča lastnost, če ne bi bilo molekularne ali atomske prerazporeditve za preprečevanje natezne sile. In če ne bi bilo, človek ne bi nikoli poznal kablov, antene, mostovi bi izginili, svet pa bi ostal v temi brez električne svetlobe (poleg drugih neštetih posledic).

Indeks

• 1 Kakšna je duktilnost??
• 2 Lastnosti
• 3 Primeri duktilnih kovin
  • 3.1 Velikost zrn in kristalnih struktur kovin
  • 3.2 Vpliv temperature na duktilnost kovin
• 4 Poskusite razložiti duktilnost za otroke in mladostnike
  • 4.1 Žvečilni gumi in plastelin
  • 4.2 Dokaz s kovinami
• 5 Reference

Kakšna je duktilnost?

Za razliko od tempranosti je duktilnost bolj učinkovita strukturna preureditev.

Zakaj? Ker, kadar je površina, kjer je napetost večja, trdna snov ima več sredstev za potiskanje svojih molekul ali atomov, pri čemer se oblikujejo listi ali plošče; ker je, kadar je napetost koncentrirana v vedno manjšem prerezu, molekulski zdrs mora biti bolj učinkovit, da bi preprečil to silo.

To ne morejo storiti vse trdne snovi ali materiali in se zato zlomijo, ko so izpostavljeni nateznim preskusom. Dobljeni odlomki so v povprečju vodoravni, medtem ko so laki iz duktilnih materialov konični ali koničasti, znak raztezanja.

Duktilni materiali se lahko prebijejo mimo točke obremenitve. To se lahko poveča, če se temperatura poveča, saj toplota spodbuja in olajša molekularna diapozitiva (čeprav obstaja več izjem). Prav zaradi teh plazov lahko material pokaže duktilnost in je zato duktilen.

Vendar duktilnost materiala vključuje druge spremenljivke, kot so vlažnost, toplota, nečistoče in način uporabe sile. Na primer, sveže taljeno steklo je duktilno, pri čemer se uporabljajo filiformne oblike; ko pa se ohladi, postane krhka in se lahko z mehanskimi udarci zlomi.

Lastnosti

Duktilni materiali imajo svoje lastnosti, ki so neposredno povezane z njihovimi molekularnimi postopki. V tem smislu je lahko trda kovinska palica in mokra glinena palica duktilna, čeprav se njihove lastnosti zelo razlikujejo.

Vendar pa imajo vsi nekaj skupnega: plastično obnašanje pred razpadom. Kakšna je razlika med plastičnim in elastičnim predmetom?

Elastični predmet se reverzibilno deformira, kar se najprej pojavi z duktilnimi materiali; vendar se natezna sila poveča, deformacija postane nepovratna in predmet postane plastičen.

Od te točke imajo žica ali nit dokončno obliko. Po neprekinjenem raztezanju postane njegov presek tako majhen in previsoka natezna napetost, da njeni molekularni diapozitivi ne morejo več preprečiti napetosti in končati do preloma..

Če je duktilnost materiala izjemno visoka, kot v primeru zlata, lahko z enim gramom dobimo žice dolžine do 66 km, z debelino 1 μm..

Bolj podaljšana je žica, pridobljena iz mase, manjši je njen presek (razen če imate ton zlata za izdelavo žice velike debeline).

Primeri duktilnih kovin

Kovine so med duktilnimi materiali z nešteto aplikacij. Triado sestavljajo kovine: zlato, baker in platina. Ena je zlata, druga rožnato oranžna in zadnje srebro. Poleg teh kovin obstajajo tudi druge, ki imajo nižjo duktilnost:

-Železo

-Cink

-Medenina (in druge kovinske zlitine)

-Zlato

-Aluminij

-Samarij

-Magnezij

-Vanadij

-Jeklo (čeprav je lahko njegova duktilnost odvisna od njegove sestave ogljika in drugih dodatkov)

-Srebro

-Tin

-Svinec (vendar v določenih majhnih temperaturnih območjih)

Težko je zagotoviti brez predhodnega eksperimentalnega znanja, katere kovine so res duktilne. Njena duktilnost je odvisna od stopnje čistosti in načina delovanja aditivov s kovinskim steklom.

Upoštevane so tudi druge spremenljivke, kot so velikost kristalnih zrn in razporeditev kristala. Poleg tega igra pomembno vlogo tudi število elektronov in molekularnih orbitalov, ki so vključeni v kovinsko vez, to je v "morje elektronov"..

Interakcije med vsemi temi mikroskopskimi in elektronskimi spremenljivkami naredijo duktilnost koncept, ki ga je treba obravnavati globoko z multivariatno analizo; ne boste našli standardnega pravila za vse kovine.

Prav zaradi tega lahko dve kovini, čeprav z zelo podobnimi značilnostmi, sta ali nenazadnje duktilni.

Velikost zrn in kristalnih struktur kovin

Zrna so kristalni deli, ki nimajo opaznih nepravilnosti (vrzeli) v njihovih tridimenzionalnih nizih. Idealno bi bilo, da so popolnoma simetrične, njihova struktura je zelo dobro definirana.

Vsako zrno za isto kovino ima enako kristalno strukturo; to pomeni, da ima kovina s kompaktno heksagonalno strukturo hcp zrna s kristali s sistemom hcp. Ti so razporejeni tako, da pred silo vlečenja ali raztezanja zdrsnejo drug od drugega, kot da so ravnine, sestavljene iz frnikol..

Na splošno, ko ravnine, sestavljene iz majhnih zrn, zdrsnejo, morajo premagati večjo silo trenja; če so velike, se lahko gibljejo bolj svobodno. Pravzaprav nekateri raziskovalci skušajo spremeniti duktilnost nekaterih zlitin z nadzorovano rastjo njihovih kristalnih zrn..

Po drugi strani, glede na kristalno strukturo, običajno kovine s kristalnim sistemom fcc (obrnjene kubične, ali kubični centrirani na obrazih) so najbolj duktilni. Medtem, kovine s kristalnimi strukturami bcc (telo v kubičnem središču, kubični center na obrazih) ali hcp, ponavadi manj duktilen.

Tako baker kot železo kristalizirata s fcc razporeditvijo in sta bolj duktilna kot cink in kobalt..

Vpliv temperature na duktilnost kovin

Toplota lahko zmanjša ali poveča duktilnost materialov, izjeme pa veljajo tudi za kovine. Vendar pa je praviloma pri mehčanju kovin večja možnost, da jih pretvorite v niti, ne da bi jih zlomili.

To je zato, ker povišanje temperature povzroči vibriranje kovinskih atomov, kar ima za posledico združitev zrn; to pomeni, da je več manjših zrn združenih v veliko zrnje.

Z večjimi zrni se duktilnost poveča, molekularni preparati pa se soočajo z manj fizičnimi ovirami.

Poskusite razložiti duktilnost za otroke in mladostnike

Duktilnost postane izredno kompleksen koncept, če se začne mikroskopsko analizirati. Torej, kako to razložite otrokom in mladostnikom? Na tak način, da je pred vašimi radovednimi očmi čim bolj preprosta.

Žvečilni gumi in plastelin

Doslej smo govorili o kovinah in staljenem steklu, vendar obstajajo tudi drugi izjemno raztezni materiali: žvečilni gumi in plastelin..

Da bi dokazali razteznost žvečilnih gumijev, je dovolj, da vzamete dve masi in ju začnete raztezati; eden na levi, drugi na desni. Rezultat tega bo podporni most za žvečilni gumi, ki se ne bo mogel vrniti v svojo prvotno obliko, razen če se gnete z rokami..

Vendar pa bo prišlo do točke, kjer se bo most sčasoma zlomil (in tla bodo obarvana z gumi).

Na zgornji sliki je prikazano, kako otrok, ki pritisne na posodo z luknjami, ustvari plastelin, kot da bi bil las. Suho testo je manj duktilno kot mastno; zato je lahko poskus sestavljen iz ustvarjanja dveh deževnikov: enega s suhim plastelinom, drugega pa z oljem.

Otrok bo opazil, da je masten črv lažje oblikovati in pridobivati ​​dolžino na račun njegove debeline; Medtem ko se črv suši, se bo verjetno večkrat končalo.

Plastelin je tudi idealen material, ki pojasnjuje razliko med tempranostjo (čoln, vrata) in duktilnostjo (lasje, deževniki, kače, salamandri itd.).

Dokaz s kovinami

Čeprav mladostniki ne bodo ničesar manipulirali, so lahko priča nastanku bakrenih žic v prvi vrsti za njih privlačna in zanimiva izkušnja. Prikaz duktilnosti bi bil še bolj popoln, če bi nadaljevali z drugimi kovinami in tako lahko primerjali njihovo duktilnost.

Nato morajo biti vse žice nenehno raztegnjene do točke preloma. S tem bo mladostnik vizualno potrdil, kako duktilnost vpliva na upor žice.

Reference

1. Enciklopedija primerov (2017). Duktilni materiali. Vzpostavljeno iz: ejemplos.co
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. junij 2018). Duktilna definicija in primeri. Vzpostavljeno iz: thoughtco.com
3. Chemstorm. (2. marec 2018). Duktilni Definicija Kemija. Vzpostavljeno iz: chemstorm.com
4. Bell T. (18. avgust 2018). Razlaga duktilnosti: Natezni stres in kovine. Ravnotežje. Vzpostavljeno iz: thebalance.com
5. Marks R. (2016). Duktilnost pri kovinah Oddelek za strojništvo Univerze Santa Clara. [PDF] Vzpostavljeno iz: scu.edu
6. Reid D. (2018). Duktilnost: Definicija in primeri. Študija. Vzpostavljeno iz: study.com
7. Clark J. (oktober 2012). Kovinske strukture. Vzpostavljeno iz: chemguide.co.uk
8. Chemicole (2018). Dejstva o zlatu. Vzpostavljeno iz: chemicool.com
9. Materiali danes. (18. november 2015). Močne kovine so lahko še vedno duktilne. Elsevier Vzpostavljeno iz: materialstoday.com