Duktilitet i hva den består av, egenskaper, eksempler, eksperimenter



den duktilitet Det er en teknologisk egenskap av materialene som gjør at de kan deformere før strekkspenningen. det vil si adskillelsen av sine to ender uten at det er en tidlig brudd et sted i midten av den langstrakte delen. Etter hvert som materialet forlenger, tverrsnittet blir tynnere.

Derfor er de duktile materialene mekanisk bearbeidet for å gi dem filiformformer (ledninger, kabler, nåler etc.). På symaskiner representerer spiraler med spirede tråder et hjemeksempel på duktile materialer; Ellers kunne tekstilfibre aldri ha fått sine karakteristiske former.

Hva er formålet med duktiliteten i materialene? Evnen til å dekke lange avstander eller attraktive design, enten for utvikling av verktøy, smykker, leker; eller for transport av noe fluid, for eksempel elektrisk strøm.

Den siste søknaden representerer et nøkkeleksempel, duktiliteten til materialer, spesielt metallene. De fine kobbertrådene (toppbildet) er gode ledere av elektrisitet, og sammen med gull og platina er de tilgjengelige i mange elektroniske enheter for å sikre deres drift.

Noen fibre er så fine (med tykkelser på bare noen få mikrometer), at den poetiske setningen "gyllent hår" tar på seg alle virkelige betydninger. Det samme gjelder for kobber og sølv.

Duktilitet ville ikke være en mulig egenskap hvis det ikke var molekylær eller atomarrangering for å motvirke hendelsenes strekkraft. Og ikke eksisterer, man ville aldri ha kjent kabler, antenner, broer forsvinne, og verden ville forbli i mørket uten strøm (pluss utallige andre konsekvenser).

index

  • 1 Hva er duktiliteten??
  • 2 Egenskaper
  • 3 Eksempler på duktile metaller
    • 3.1 Størrelse på korn og krystallinske strukturer av metaller
    • 3.2 Effekt av temperatur på metallets svekkbarhet
  • 4 Eksperiment for å forklare duktilitet for barn og ungdom
    • 4.1 Tyggegummi og plastikk
    • 4.2 Demonstrasjon med metaller
  • 5 referanser

Hva er duktiliteten?

I motsetning til smidbarhet fortjener duktiliteten en mer effektiv strukturell omlegging.

Hvorfor? Fordi når overflaten der spenningen er større, har det faste stoffet flere måter å skyve sine molekyler eller atomer, danner ark eller plater; mens når spenningen er konsentrert i et stadig mindre tverrsnitt, må den molekylære glidningen være mer effektiv for å motvirke denne kraften.

Ikke alle faste stoffer eller materialer kan gjøre det, og av den grunn bryter de når de blir utsatt for strekkprøver. De oppnådde gjennombruddene er i gjennomsnitt horisontale, mens de av de duktile materialene er koniske eller spisse, et tegn på strekk.

Duktile materialer kan også bryte forbi et stresspunkt. Dette kan økes dersom temperaturen øker, siden varmen fremmer og underbygger de molekylære lysbildene (selv om det finnes flere unntak). Det er da takket være disse jordskred at et materiale kan vise duktilitet og derfor være duktilt.

Duktiliteten til et materiale inkluderer imidlertid andre variabler, som fuktighet, varme, urenheter og måten kraften påføres på. For eksempel er ferskt smeltet glass duktilt, vedtar filiformformer; men når den avkjøles, blir den sprø og kan bryte med noen mekanisk innvirkning.

egenskaper

Duktile materialer har sine egne egenskaper direkte knyttet til deres molekylære arrangementer. I denne forstand kan en stiv metallstang og en våt leirepinne være duktil, selv om egenskapene varierer enormt.

Men alle har noe til felles: en plastisk oppførsel før de brytes opp. Hva er forskjellen mellom en plast og en elastisk gjenstand?

Det elastiske objektet er reversibelt deformert, som først oppstår med duktile materialer; men strekkraften øker, deformasjonen blir irreversibel og gjenstanden blir plastisk.

Fra dette punktet tar tråden eller tråden en bestemt form. Etter en sammenhengende strekning, dens tverrsnitt er så liten, og spenningen er for høy trekkraft, deres molekyl ras og kan ikke motvirke stress og ender opp med å bryte.

Hvis duktiliteten til materialet er ekstremt høy, som i tilfelle av gull, med ett gram kan oppnås ledninger med lengder på opptil 66 km, med 1 μm tykkelse.

Jo lengre tråden som er hentet fra en masse, jo mindre er tverrsnittet (med mindre du har tonn gull for å bygge en ledning med betydelig tykkelse).

Eksempler på duktile metaller

Metaller er blant de duktile materialer med utallige applikasjoner. Triaden består av metaller: gull, kobber og platina. Den ene er gylden, den andre rosa oransje, og den siste sølv. I tillegg til disse metaller er det andre med lavere duktilitet:

-jern

-sink

-Messing (og andre metalllegeringer)

-gull

-aluminium

-samarium

-magnesium

-vanadium

-Stål (selv om dets duktilitet kan påvirkes avhengig av karbonblandingen og andre tilsetningsstoffer)

-Sølvet

-tinn

-Bly (men innenfor visse små temperaturområder)

Det er vanskelig å forsikre, uten tidligere eksperimentell kunnskap, hvilke metaller som er virkelig duktile. Dens duktilitet avhenger av graden av renhet og hvordan additivene samhandler med metallglasset.

Andre variabler, for eksempel størrelsen på krystallinske korn og arrangementet av krystallet, vurderes også. I tillegg spiller antall elektroner og molekylære orbitaler involvert i metallbinding, det vil si i "elektronens hav", også en viktig rolle.

Samspillet mellom alle disse mikroskopiske og elektroniske variablene gjør duktilitet et konsept som må behandles dypt med en flervariant analyse; og du vil finne fraværet av en standardregel for alle metaller.

Det er derfor at to metaller, selv om de har svært liknende egenskaper, kan være eller ikke er duktile.

Størrelse på korn og krystallinske strukturer av metaller

Kornene er krystallpartier som mangler merkbare uregelmessigheter (hull) i deres tredimensjonale arrays. Ideelt sett bør de være helt symmetriske, med sin struktur meget godt definert.

Hvert korn for samme metall har samme krystallinske struktur; det vil si et metall med en kompakt sekskantet struktur, hcp, har korn med krystaller med et hcp-system. Disse er ordnet på en slik måte at de, før de trekker seg eller strekker seg, glir over hverandre, som om de var fly som består av marmor..

Generelt, når flyene består av små korn glir, må de overvinne en større friksjonskraft; Mens de er store, kan de bevege seg mer fritt. Faktisk søker noen forskere å endre duktiliteten til visse legeringer gjennom den styrte veksten av deres krystallinske korn..

På den annen side, med hensyn til den krystallinske struktur, vanligvis metallene med et krystallinsk system fcc (møtt sentrert kubisk, eller kubikk sentrert på ansiktene) er de mest duktile. I mellomtiden har metaller med bcc krystallinske strukturer (kubisk sentrert kropp, kubikk sentrert på ansiktene) eller hcp, har en tendens til å være mindre duktil.

For eksempel krystalliserer både kobber og jern med et fcc-arrangement, og er mer duktile enn sink og kobolt, begge med hcp-arrangementer.

Effekt av temperatur på duktiliteten av metaller

Varmen kan redusere eller øke duktiliteten til materialene, og unntakene gjelder også for metaller. Men som en generell regel, mens mykningen av metallene blir mykere, desto større er det mulig å slå dem inn i tråder uten å bryte dem.

Dette skyldes at økningen i temperaturen får metallatomer til å vibrere, noe som resulterer i forening av kornene; det vil si flere små korn blir sammenføyt for å danne et stort korn.

Med større korn øker duktiliteten, og molekylære lysbilder møter færre fysiske hindringer.

Eksperiment for å forklare duktiliteten for barn og ungdom

Duktiliteten blir et ekstremt komplekst konsept hvis man begynner å analysere mikroskopisk. Så, hvordan forklarer du det til barn og ungdom? På en slik måte at det virker så enkelt som mulig før dine nysgjerrige øyne.

Tyggegummi og plasticine

Så langt har vi snakket om metaller og smeltet glass, men det finnes andre utrolig duktile materialer: tyggegummi og plastin.

For å demonstrere ductility av tyggegummi er det nok å gripe to masser og begynne å strekke dem; en til venstre og den andre til høyre. Resultatet blir det for en tyggegummi-suspensjonsbro, som ikke kan komme tilbake til sin opprinnelige form med mindre det knytter seg med hender.

Imidlertid vil det komme et punkt der broen til slutt vil bryte (og gulvet blir farget med tyggegummi).

På bildet over viser det hvordan et barn trykker på en beholder med hull, gjør plastikket frem som om det var hår. Tørk lekdeig er mindre duktil enn oljeaktig; Derfor kan et eksperiment ganske enkelt bestå av å skape to regnormer: den ene med den tørre plastin, og den andre fuktet med olje.

Barnet vil legge merke til at den oljeaktige ormen er lettere å støpe og få lengde på bekostning av dens tykkelse; Mens ormen tørker, er det sannsynlig å ende opp med å bryte flere ganger.

Leiren representerer også den ideelle formbarhet forklare forskjellen mellom (en båt, en gate) og duktilitet (hår, ormer, slanger, salamandere, etc.) Materiale.

Demonstrasjon med metaller

Selv om ungdom ikke vil manipulere noe, kan det være en attraktiv og interessant opplevelse for å være vitne til dannelsen av kobbertråd i første rad. Demonstrasjonen av duktilitet ville være enda mer komplett hvis vi fortsetter med andre metaller, og dermed kunne sammenligne deres duktilitet.

Deretter må alle ledningene kontinuerlig strekke seg til deres brytpunkt. Med dette vil ungdommen sertifisere visuelt hvordan duktiliteten påvirker trådens motstand for å bryte.

referanser

  1. Encyclopedia of Examples (2017). Duktile materialer. Hentet fra: ejemplos.co
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. juni 2018). Duktil Definisjon og Eksempler. Hentet fra: thoughtco.com
  3. Chemstorm. (2. mars 2018). Duktil Definisjon Kjemi. Hentet fra: chemstorm.com
  4. Bell T. (18. august 2018). Duktilitet forklart: Tensile stress og metaller. Balansen. Hentet fra: thebalance.com
  5. Dr. Marks R. (2016). Duktilitet i metaller Dept. av maskinteknikk, Santa Clara University. [PDF]. Hentet fra: scu.edu
  6. Reid D. (2018). Duktilitet: Definisjon og eksempler. Study. Hentet fra: study.com
  7. Clark J. (oktober 2012). Metalliske konstruksjoner. Hentet fra: chemguide.co.uk
  8. Chemicool. (2018). Fakta om gull. Hentet fra: chemicool.com
  9. Materialer i dag. (18. november 2015). Sterke metaller kan fortsatt være duktile. Elsevier. Hentet fra: materialstoday.com