Пластичність в тому, що вона складається, властивості, приклади, експерименти

The пластичність це технологічна властивість матеріалів, що дозволяє їм деформуватися перед натягом розтягування; тобто, поділ його двох кінців без попереднього руйнування в середині видовженого ділянки. Оскільки матеріал подовжується, його поперечний переріз зменшується, стаючи тонше.

Тому пластичні матеріали механічно обробляють, щоб надати їм ниткоподібні форми (дроти, кабелі, голки і т.д.). На швейних машинах котушки з рулонними нитками є домашнім прикладом пластичних матеріалів; інакше текстильні волокна ніколи не могли набути характерних форм.

Яка мета пластичності в матеріалах? Можливість покривати великі відстані або привабливі конструкції, будь то для розробки інструментів, ювелірних виробів, іграшок; або для транспортування деякої рідини, наприклад електричного струму.

Останнє застосування являє собою ключовий приклад пластичності матеріалів, особливо металів. Тонкі мідні дроти (верхнє зображення) є хорошими провідниками електроенергії, а разом із золотом і платиною доступні в багатьох електронних пристроях для забезпечення їхньої роботи.

Деякі волокна настільки тонкі (з товщиною всього декількох мікрометрів), що поетична фраза "золоті волосся" набуває всього реального значення. Те ж саме стосується міді та срібла.

Пластичність не була б можливим властивістю, якщо б не було молекулярної або атомної перестановки для протидії силі розтягування. І якщо б цього не було, людина ніколи б не знав кабелів, антен, мости зникали б, а світ залишався б в темряві без електричного світла (окрім інших численних наслідків).

Індекс

• 1 Яка пластичність??
• 2 Властивості
• 3 Приклади пластичних металів
  • 3.1 Розмір зерен і кристалічних структур металів
  • 3.2 Вплив температури на пластичність металів
• 4 Експеримент з пояснення пластичності для дітей та підлітків
  • 4.1 Жувальна гумка і пластилін
  • 4.2 Демонстрація металів
• 5 Посилання

Що таке пластичність?

На відміну від пластичності, пластичність заслуговує більш ефективної структурної перестановки.

Чому? Оскільки, коли поверхня, де натяг більше, тверда речовина має більше коштів для ковзання своїх молекул або атомів, утворюючи листи або пластини; тоді, коли напруга концентрується в дедалі меншому поперечному перерізі, молекулярне прослизання повинно бути більш ефективним для протидії цій силі.

Не всі тверді речовини або матеріали можуть зробити це, і з цієї причини вони ламаються, коли піддаються випробуванням на розтяг. Отримані розриви є в середньому горизонтальними, а пластичні матеріали конічними або загостреними, ознакою розтягування.

Дуктильні матеріали також можуть прорватися за межі напруги. Це може бути збільшено, якщо температура збільшується, оскільки тепло сприяє і полегшує молекулярні слайди (хоча є декілька винятків). Саме тоді завдяки цим зсувам матеріал може проявляти пластичність і тому бути пластичним.

Однак пластичність матеріалу включає інші змінні, такі як вологість, тепло, домішки і спосіб застосування сили. Наприклад, свіжо плавлене скло є пластичним, приймає ниткоподібні форми; але при охолодженні вона стає крихкою і може порушуватися при будь-якому механічному впливі.

Властивості

Дуктильні матеріали мають свої власні властивості, безпосередньо пов'язані з їх молекулярними домовленостями. У цьому сенсі жорсткий металевий стрижень і мокрий глинистий стрижень можуть бути пластичними, навіть якщо їх властивості дуже відрізняються.

Тим не менш, всі вони мають щось спільне: пластична поведінка перед розривом. У чому різниця між пластичним і еластичним об'єктом?

Еластичний об'єкт оборотно деформується, що виникає спочатку з пластичних матеріалів; але сила розтягування зростає, деформація стає незворотною і об'єкт стає пластичним.

З цієї точки дріт або нитка мають певну форму. Після безперервного розтягування його поперечний переріз стає настільки малим, а напруга розтягування занадто високим, що його молекулярні слайди більше не можуть протидіяти напрузі і закінчується розривом..

Якщо пластичність матеріалу надзвичайно висока, як у випадку золота, то за один грам можуть бути отримані дроти довжиною до 66 км, з товщиною 1 мкм..

Чим довше витягнутий дріт, отриманий з маси, тим менше його поперечний переріз (якщо у вас немає тонни золота, щоб побудувати дріт значної товщини).

Приклади пластичних металів

Метали належать до сферичних матеріалів з незліченною кількістю застосувань. Тріада складається з металів: золота, міді і платини. Один золотий, інший рожево-оранжевий, а останній - срібло. На додаток до цих металів є й інші, які мають нижчу пластичність:

-Залізо

-Цинк

-Латунь (та інші сплави металів)

-Золото

-Алюміній

-Самарій

-Магній

-Ванадій

-Сталь (хоча його пластичність може впливати в залежності від її вуглецевої композиції та інших добавок)

-Срібло

-Олово

-Свинець (але в певних малих температурних інтервалах)

Важко запевнити, без попередніх експериментальних знань, які метали дійсно пластичні. Його пластичність залежить від ступеня чистоти та взаємодії добавок з металевим склом.

Також розглядаються інші змінні, такі як розмір кристалічних зерен і розташування кристала. Крім того, кількість електронів і молекулярних орбіталей, що беруть участь у металевій зв'язку, тобто в "морі електронів", також відіграє важливу роль.

Взаємодія між усіма цими мікроскопічними та електронними змінними роблять пластичність поняттям, яке необхідно вирішувати глибоко за допомогою багатовимірного аналізу; і ви знайдете відсутність стандартного правила для всіх металів.

Саме з цієї причини два метали, хоча і мають дуже схожі характеристики, можуть або не можуть бути пластичними.

Розміри зерен і кристалічних структур металів

Зерна являють собою кристалічні частини, які не мають помітних нерівностей (зазорів) в їх тривимірних масивах. В ідеалі вони повинні бути повністю симетричними, а їх структура дуже добре визначена.

Кожне зерно для того ж металу має однакову кристалічну структуру; тобто метал з компактною гексагональною структурою, hcp, має зерна з кристалами з системою hcp. Вони розташовані таким чином, що перед силою тяги або розтягування вони ковзають один за одним, як якщо б вони були площинами, складеними з мармуру..

Як правило, коли площини, що складаються з дрібних зерен, ковзають, вони повинні подолати більшу силу тертя; якщо вони є великими, вони можуть вільніше рухатися. Фактично, деякі дослідники прагнуть модифікувати пластичність деяких сплавів за допомогою контрольованого росту їх кристалічних зерен..

З іншого боку, відносно кристалічної структури, як правило, метали з кристалічною системою fcc (обличчям до центру кубічної, або кубічні з центром на гранях) є найбільш пластичними. Між тим, метали з ОЦК кристалічними структурами (кубічне центральне тіло, кубічний центрований на гранях) або hcp, як правило, менш пластичний.

Наприклад, як мідь, так і залізо кристалізуються з ГЦК-компонуванням, і вони більш пластичні, ніж цинк і кобальт, як з ГЦП-пристроями.

Вплив температури на пластичність металів

Теплота може зменшувати або збільшувати пластичність матеріалів, і винятки також застосовуються до металів. Однак, як правило, при розм'якшенні металів, тим більшою є можливість перетворити їх на нитки, не порушуючи їх.

Це пояснюється тим, що підвищення температури викликає вібрацію металевих атомів, що призводить до об'єднання зерен; тобто кілька дрібних зерен з'єднуються, утворюючи велике зерно.

З більшими зернами, пластичність зростає, і молекулярні слайди стикаються з меншими фізичними перешкодами.

Експеримент з пояснення пластичності для дітей і підлітків

Пластичність стає надзвичайно складним поняттям, якщо починати аналізувати мікроскопічно. Отже, як ви це поясните дітям і підліткам? Таким чином, здається, що це можливо, як можна простіше перед вашими цікавими очима.

Жувальна гумка і пластилін

Поки що ми говорили про метали і розплавлене скло, але є й інші неймовірно пластичні матеріали: жувальна гумка і пластилін.

Для демонстрації пластичності жувальної гумки достатньо захопити дві маси і почати розтягувати їх; один зліва, а інший праворуч. Результат буде такий, що підвісний міст жувальної гумки, який не зможе повернутися до своєї первісної форми, якщо він не розминається руками.

Тим не менш, настане точка, де міст зрештою зламається (і підлога буде заплямована гумкою).

На зображенні вище він показує, як дитина, натиснувши на контейнер з отворами, робить пластилін виникнутим так, ніби це волосся. Сухе гральне тесто менш пластичне, ніж жирне; отже, експеримент може складатися лише з створення двох дощових черв'яків: одного з сухого пластиліну, а іншого - з маслом.

Дитина помітить, що маслянистий черв'як легше формувати і отримувати довжину за рахунок її товщини; Хоча черв'як висихає, це, ймовірно, закінчиться розривом кілька разів.

Пластилін також є ідеальним матеріалом для пояснення різниці між пластичністю (човен, ворота) і пластичністю (волосся, дощові черв'яки, змії, саламандри і т.д.).

Демонстрація металами

Незважаючи на те, що підлітки нічого не маніпулюватимуть, можливість спостерігати за формуванням мідних дротів у першому ряду може стати для них привабливим і цікавим досвідом. Демонстрація пластичності була б ще більш повною, якщо б ми продовжили роботу з іншими металами, і таким чином змогли б порівняти їх пластичність.

Далі всі дроти повинні проходити постійне розтягування до межі їх розриву. При цьому підліток візуально засвідчує, як пластичність впливає на опір дроту для розриву.

Список літератури

1. Енциклопедія прикладів (2017). В'язкі матеріали. Отримано з: ejemplos.co
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 червня 2018). В'язке визначення і приклади. Отримано з: thoughtco.com
3. Chemstorm. (2 березня 2018). Дуктильний Визначення Хімія. Отримано з: chemstorm.com
4. Белл Т. (18 серпня 2018). Пластичність пояснюється: напруга на розрив і метали. Баланс. Отримано з: thebalance.com
5. Д-р Маркс Р. (2016). Пластичність в металах Кафедра машинобудування, університет Санта-Клари. [PDF] Отримано з: scu.edu
6. Reid D. (2018). Пластичність: визначення та приклади. Дослідження. Отримано з: study.com
7. Кларк Дж. (Жовтень 2012). Металеві конструкції. Отримано з: chemguide.co.uk
8. Chemicole (2018). Факти про золото. Отримано з: chemicool.com
9. Матеріали сьогодні. (18 листопада 2015 р.) Сильні метали все ще можуть бути пластичними. Elsevier Отримано з: materialstoday.com