Duktilita v tom, co obsahuje, vlastnosti, příklady, experimenty

tažnost je to technologická vlastnost materiálů, která jim umožňuje deformovat se před napnutím; to znamená, že oddělení jeho dvou konců, aniž by došlo k časnému zlomení někde uprostřed prodlouženého úseku. Jak se materiál prodlužuje, jeho průřez se snižuje a stává se tenším.

Tažné materiály jsou proto mechanicky zpracovány tak, aby jim poskytly pevné formy (dráty, kabely, jehly atd.). Na šicích strojích představují cívky s vinutými niti domácí příklad tvárných materiálů; jinak by textilní vlákna nikdy nemohla získat své charakteristické tvary.

Jaký je účel tažnosti materiálů? Schopnost pokrýt dlouhé vzdálenosti nebo atraktivní design, ať už pro vývoj nástrojů, šperků, hraček; nebo pro dopravu nějaké tekutiny, jako je elektrický proud.

Poslední aplikace představuje klíčový příklad tažnosti materiálů, zejména kovů. Jemné měděné vodiče (horní obraz) jsou dobré vodiče elektřiny a spolu se zlatem a platinou jsou k dispozici v mnoha elektronických zařízeních pro zajištění jejich provozu.

Některá vlákna jsou tak jemná (s tloušťkou jen několik mikrometrů), že poetická fráze „zlaté vlasy“ nabývá veškerého skutečného významu. Totéž platí pro měď a stříbro.

Duktilita by nebyla možná, pokud by nedošlo k žádnému molekulárnímu nebo atomovému přeskupení, které by působilo proti dopadové tažné síle. A kdyby neexistoval, člověk by nikdy nepoznal kabely, antény, mosty by zmizely a svět by zůstal ve tmě bez elektrického světla (kromě jiných nesčetných důsledků).

Index

• 1 Co je tažnost??
• 2 Vlastnosti
• 3 Příklady tvárných kovů
  • 3.1 Velikost zrn a krystalických struktur kovů
  • 3.2 Vliv teploty na tažnost kovů
• 4 Pokuste se vysvětlit tažnost dětí a dospívajících
  • 4.1 Žvýkací guma a plastelína
  • 4.2 Demonstrace s kovy
• 5 Odkazy

Co je tažnost?

Na rozdíl od tvárnosti má duktilita lepší strukturální přeskupení.

Proč? Vzhledem k tomu, že když je povrch, kde je napětí větší, pevná látka má více prostředků k posouvání svých molekul nebo atomů, tvořících listy nebo desky; zatímco když je napětí koncentrováno ve stále menším průřezu, musí být molekulární skluz účinnější proti této síle.

Ne všechny tuhé látky nebo materiály to mohou udělat, a proto se při zkoušce tahem rozbijí. Získané zlomy jsou v průměru horizontální, zatímco průtlačné materiály jsou kuželovité nebo špičaté, což je znakem roztažení.

Tažné materiály mohou také prolomit bod napětí. To může být zvýšeno, pokud se teplota zvýší, protože teplo podporuje a usnadňuje molekulární sklíčka (i když existuje několik výjimek). Právě díky těmto sesuvům může materiál vykazovat tažnost, a proto musí být tvárný.

Duktilita materiálu však zahrnuje i jiné proměnné, jako je vlhkost, teplo, nečistoty a způsob, jakým se působí silou. Například, čerstvě tavené sklo je tvárné, přijímající filiformní formy; ale když se ochladí, stává se křehkým a může se zlomit s jakýmkoliv mechanickým nárazem.

Vlastnosti

Tažné materiály mají své vlastní vlastnosti přímo související s jejich molekulárními uspořádáními. V tomto smyslu může být tuhá kovová tyč a mokrá hliněná tyč duktilní, i když se jejich vlastnosti výrazně liší.

Nicméně, všichni mají něco společného: plastické chování před rozdělením. Jaký je rozdíl mezi plastovým a elastickým předmětem?

Pružný předmět je reverzibilně deformován, k němuž dochází zpočátku s tažnými materiály; ale tahová síla se zvyšuje, deformace se stává nevratnou a předmět se stává plastovým.

Od tohoto bodu má drát nebo závit určitý tvar. Po průběžném protahování se jeho průřez stává tak malým, že napětí v tahu je příliš vysoké, takže jeho molekulární sklíčka již nemohou působit proti napětí a končit lámání.

Pokud je tažnost materiálu extrémně vysoká, jako v případě zlata, lze s jedním gramem získat dráty o délce až 66 km, s tloušťkou 1 μm.

Čím více je drát získáván z hmoty, tím menší je jeho průřez (pokud nemáte tuny zlata na stavbu drátu značné tloušťky).

Příklady tvárných kovů

Kovy jsou mezi tažnými materiály s nesčetnými aplikacemi. Trojice se skládá z kovů: zlata, mědi a platiny. Jeden je zlatý, druhý růžovooranžový a poslední stříbro. Kromě těchto kovů existují i ​​jiné výrobky s nižší tažností:

-Železo

-Zinek

-Mosaz (a jiné kovové slitiny) \ t

-Zlato

-Hliník

-Samárium

-Hořčík

-Vanad

-Ocel (i když může být ovlivněna její tažnost v závislosti na složení uhlíku a dalších přísadách)

-Stříbro

-Cín

-Olovo (ale v rámci určitých malých teplotních rozsahů)

Bez předchozích experimentálních znalostí je obtížné zajistit, které kovy jsou skutečně tažné. Jeho tažnost závisí na stupni čistoty a na tom, jak aditiva interagují s kovovým sklem.

Také se zvažují další proměnné, jako je velikost krystalických zrn a uspořádání krystalu. Důležitou roli hraje také počet elektronů a molekulárních orbitálů, které se podílejí na kovové vazbě, tj. V „moři elektronů“..

Interakce mezi všemi těmito mikroskopickými a elektronickými proměnnými činí duktilitu pojmem, který musí být řešen hluboce s multivariační analýzou; a zjistíte, že neexistují standardní pravidla pro všechny kovy.

To je důvod, proč dva kovy, i když s velmi podobnými vlastnostmi, mohou nebo nemusí být tvárné.

Velikost zrn a krystalických struktur kovů

Zrna jsou krystalové části, které nemají ve svých trojrozměrných polích výrazné nepravidelnosti (mezery). V ideálním případě by měly být zcela symetrické, s jejich strukturou velmi dobře definovanou.

Každé zrno pro stejný kov má stejnou krystalickou strukturu; to znamená, že kov s kompaktní hexagonální strukturou, hcp, má zrna s krystaly s hcp systémem. Ty jsou uspořádány takovým způsobem, že před silou trakce nebo protahováním se klouzají přes sebe, jako by se jednalo o letadla složená z kuliček..

Obecně platí, že když se roviny složené z malých zrn posouvají, musí překonat větší třecí sílu; pokud jsou velké, mohou se pohybovat volněji. Někteří výzkumníci se totiž snaží regulovat tažnost některých slitin řízeným růstem krystalických zrn..

Na druhé straně, s ohledem na krystalickou strukturu, obvykle kovy s krystalickým systémem fcc (tváří uprostřed kubický, nebo kubický střed na tvářích) jsou nejvíce tvárné. Mezitím kovy s krystalickými strukturami bcc (kubický střed, kubický střed na tvářích) nebo hcp, bývají méně tažné.

Například jak měď tak železo krystalizují s uspořádáním fcc a jsou více tvárné než zinek a kobalt, obě s uspořádáními hcp.

Vliv teploty na tažnost kovů

Teplo může snížit nebo zvýšit tažnost materiálů a výjimky platí i pro kovy. Nicméně, jako obecné pravidlo, zatímco změkčení kovů, tím větší je možnost je přeměnit na nitě, aniž by je zlomil.

Je to proto, že zvýšení teploty způsobuje, že atomy kovů vibrují, což má za následek sjednocení zrn; to je, několik malých zrn je spojeno tvořit velké zrno.

Při větších zrnách vzrůstá duktilita a molekulární sklíčka čelí méně fyzickým překážkám.

Pokuste se vysvětlit tažnost dětí a dospívajících

Duktilita se stává extrémně složitým pojmem, pokud člověk začne mikroskopicky analyzovat. Jak to vysvětlíte dětem a adolescentům? Takovým způsobem, že se to zdá být co nejjednodušší před vašimi zvědavýma očima.

Žvýkačky a plastelíny

Zatím jsme hovořili o kovech a roztaveném skle, ale existují i ​​další neuvěřitelně tažné materiály: žvýkačka a plastelína.

Pro demonstraci tažnosti žvýkačky stačí chytit dvě masy a začít je natahovat; jeden vlevo a druhý vpravo. Výsledkem bude závěsný můstek žvýkačky, který se nebude moci vrátit do svého původního tvaru, pokud nebude hněten rukama..

Nicméně dojde k bodu, kdy se most nakonec zlomí (a podlaha bude obarvena žvýkačkou).

Na obrázku nahoře ukazuje, jak dítě, které stiskne nádobu s otvory, vytvoří plastiku, jako by to byly vlasy. Suché těsto je méně tažné než olejovité; proto, experiment mohl jednoduše sestávat z vytvoření dvou žížal: jeden se suchou plastelínou, a jiný zvlhčený olejem.

Dítě si všimne, že mastný červ je snazší formovat a zvětšovat délku na úkor jeho tloušťky; Zatímco červ schne, je pravděpodobné, že skončí několikrát.

Plastelína představuje také ideální materiál, který vysvětluje rozdíl mezi tvárností (loď, brána) a tažností (vlasy, žížaly, hady, mloky atd.).

Demonstrace s kovy

Ačkoliv adolescenti nebudou s ničím manipulovat, být svědkem vzniku měděných drátů v první řadě může být pro ně zajímavým a zajímavým zážitkem. Ukázka duktility by byla ještě úplnější, kdybychom postupovali s jinými kovy, a mohli bychom tak porovnat jejich tažnost.

Dále musí všechny dráty projít konstantním protahováním do bodu zlomu. S tím bude adolescent vizuálně potvrzovat, jak duktilita ovlivňuje odolnost drátu k přetržení.

Odkazy

1. Encyklopedie příkladů (2017). Tažné materiály. Zdroj: ejemplos.co
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. června 2018). Duktilní definice a příklady. Citováno z: thoughtco.com
3. Chemstorm. (2. března 2018). Chemie tvárné definice. Zdroj: chemstorm.com
4. Bell T. (18. srpna 2018). Vysvětlující duktilita: Pevnost v tahu a kovy. Váha. Zdroj: thebalance.com
5. Dr. Marks R. (2016). Tažnost kovů Oddělení strojního inženýrství, Santa Clara University. [PDF] Zdroj: scu.edu
6. Reid D. (2018). Duktilita: Definice a příklady. Studie. Zdroj: study.com
7. Clark J. (říjen 2012). Kovové struktury. Zdroj: chemguide.co.uk
8. Chemicole (2018). Fakta o zlatu. Zdroj: chemicool.com
9. Materiály dnes. (18. listopadu 2015). Silné kovy mohou být stále duktilní. Elsevier Citováno z: materialstoday.com