Análisis de fracturas de materiales polímeros
Introducción básica
Los materiales poliméricos son un nuevo tipo de material estructural, que se utiliza ampliamente debido a sus excelentes propiedades químicas y físicas.pueden producirse agrietamientos o roturas debido a un diseño o uso irrazonablesDe acuerdo con la clasificación del mecanismo de fractura, su modo de fractura puede dividirse en muchos tipos, y el agotamiento por fatiga/fractura pertenece a uno de ellos.
El análisis de fracturas de materiales polímeros es una de las formas importantes de analizar el fallo de los materiales polímeros.El análisis de fracturas es de gran importancia para la investigación y el desarrollo de materialesAl analizarlo para encontrar el principio y comprender el mecanismo, puede mejorar la calidad del producto, mejorar el proceso o desempeñar un papel en el juicio de la responsabilidad.La fractura se refiere al fenómeno de que el material se rompe aleatoriamente por una fuerza externa y se separa en dos o más partesLa superficie o la sección transversal después de la fractura se llama la fractura.la naturaleza y la causa del fallo de los materiales poliméricos pueden estudiarseEl análisis de las características morfológicas de las fracturas es uno de los métodos importantes para la investigación de materiales poliméricos.el agrietamiento gradual de los materiales poliméricos pasa por tres etapas: iniciación de grietas, expansión estable y rápida.
Análisis de fracturas de materiales polímeros
Principio de fractura
La deformación plástica de los materiales polímeros es causada por la estructura molecular profunda.la influencia mutua de la expansión de las cavidades y la deformación plástica complicará el proceso de fracturaLa deformación plástica causada por el deslizamiento en los granos de polímero simple no puede ocurrir como en los granos de metal.
Clasificación de las fracturas
La fractura de los materiales de polímero se divide en fractura frágil y fractura dúctil.La deformación de la muestra antes de la fractura es uniforme, causando que la grieta de la muestra penetre rápidamente en el plano perpendicular a la dirección de la tensión.y la fractura dúctil es causada por el componente de tensión de cizallamiento.
Método de análisis
1Observación macroscópica
Utilice el ojo desnudo o una lupa para observar a baja ampliación. Generalmente, sólo se puede hacer observación, y no se pueden tomar fotos.Su aumento es menos de 50 veces, generalmente alrededor de 10 veces, que se puede utilizar para observar la rugosidad de la superficie de la fractura, las características de inicio de grieta, expansión y zona de fractura final,y para determinar la dirección de la grieta, la ubicación de la fuente de grieta, el tipo y el nivel de carga, etc. Por lo general, este método se utiliza para recopilar información para una mayor observación con microscopio óptico.La observación de baja ampliación sólo requiere que la superficie de la fractura esté limpia y libre de contaminación..
2Observación con microscopio óptico
El microscopio óptico más comúnmente utilizado es un microscopio estéreo.se puede utilizar un microscopio óptico para ampliar y observar directamenteAdemás, los analistas suelen utilizar microscopios ópticos de baja ampliación para tomar fotos de toda la fractura para obtener información más completa y detallada de la fractura.y también proporcionan información básica para la próxima observación microscópica.
3Observación con microscopio electrónico de escaneo
El microscopio electrónico de escaneo es un método de observación microscópica. El aumento puede alcanzar miles o incluso decenas de miles de veces.Por lo general se utiliza junto con un espectrómetro dispersivo de energía (EDS)En el análisis de fracturas, tiene principalmente dos usos: observación morfológica y análisis de componentes de microárea.antes de la observación de exploración se debe rociar una cierta espesor de materiales conductores como oro y platino sobre la fractura.Además, para evitar quemaduras en la superficie de la fractura, es necesario controlar el voltaje de observación, generalmente 5-15Kv es apropiado.Cuando el espectrómetro dispersivo de energía realiza el análisis de componentesEn el caso de las imágenes, se pueden utilizar tres formas de escaneo puntual, escaneo lineal y escaneo superficial, la selección específica puede basarse en las necesidades reales.
Observación con microscopio electrónico de exploración
(microscopio electrónico de exploración/SEM)
Los tres métodos de observación anteriores están en una relación progresiva en términos de proceso, primero con una ampliación baja y luego con una ampliación alta, primero macroscópica y luego microscópica.Las técnicas de análisis anteriores se utilizan más comúnmenteAdemás de estas técnicas de análisis, también se pueden utilizar microscopios metalográficos, microscopios electrónicos de transmisión, etc. La selección específica también se basa en las necesidades reales.
Morfología de las fracturas
The quantitative relationship between the characteristic parameters of the fracture surface morphology of materials and the mechanical properties of materials is widely used in the fields of material fracture researchSe divide generalmente en área de espejo, morfología costelada, línea de rayas de arco y área de blanqueamiento de tensión.
(1) Área del espejo
El área del espejo se forma por la extensión y ruptura de grietas a lo largo de una o unas pocas rayas de plata.El crecimiento de las rayas de plata depende del proceso de transformación de orientación de la cadena de polímero en el límite de bobinas al azar al centro de la raya de plataLa menor velocidad de carga y la mayor temperatura de ensayo hacen que el tiempo de crecimiento de la raya plateada sea más suficiente.
(2) Morfología en forma de costilla
La morfología en forma de costilla se compone de bandas ásperas y bandas lisas alternadas, con la banda áspera en la parte delantera y la banda lisa en la parte posterior; la banda áspera se compone de muchos planos pequeños desiguales,y las rayas de plata se pueden observar generalmente en la banda lisa.
(3) Rayas en forma de arco
Las rayas en forma de arco son los rasgos morfológicos dejados por la extensión de la grieta, el arresto de la grieta y el reinicio de la grieta cuando el material del polímero se rompe.La reducción de la temperatura de ensayo y el aumento de la velocidad de carga a menudo conducen a una disminución de la distancia de las rayas en forma de arco en la sección transversal del material del polímero.
(4) Zona de blanqueamiento por estrés
La zona de blanqueamiento por esfuerzo es el área de deformación plástica del material del polímero.Es el resultado de las rayas de plata o el rendimiento de corte del material del polímero bajo la acción de una fuerza externaSu morfología de superficie de fractura periférica es a menudo la morfología de fibra, micro-pits y patrones parabólicos.
Análisis de fracturas de materiales polímeros
Introducción básica
Los materiales poliméricos son un nuevo tipo de material estructural, que se utiliza ampliamente debido a sus excelentes propiedades químicas y físicas.pueden producirse agrietamientos o roturas debido a un diseño o uso irrazonablesDe acuerdo con la clasificación del mecanismo de fractura, su modo de fractura puede dividirse en muchos tipos, y el agotamiento por fatiga/fractura pertenece a uno de ellos.
El análisis de fracturas de materiales polímeros es una de las formas importantes de analizar el fallo de los materiales polímeros.El análisis de fracturas es de gran importancia para la investigación y el desarrollo de materialesAl analizarlo para encontrar el principio y comprender el mecanismo, puede mejorar la calidad del producto, mejorar el proceso o desempeñar un papel en el juicio de la responsabilidad.La fractura se refiere al fenómeno de que el material se rompe aleatoriamente por una fuerza externa y se separa en dos o más partesLa superficie o la sección transversal después de la fractura se llama la fractura.la naturaleza y la causa del fallo de los materiales poliméricos pueden estudiarseEl análisis de las características morfológicas de las fracturas es uno de los métodos importantes para la investigación de materiales poliméricos.el agrietamiento gradual de los materiales poliméricos pasa por tres etapas: iniciación de grietas, expansión estable y rápida.
Análisis de fracturas de materiales polímeros
Principio de fractura
La deformación plástica de los materiales polímeros es causada por la estructura molecular profunda.la influencia mutua de la expansión de las cavidades y la deformación plástica complicará el proceso de fracturaLa deformación plástica causada por el deslizamiento en los granos de polímero simple no puede ocurrir como en los granos de metal.
Clasificación de las fracturas
La fractura de los materiales de polímero se divide en fractura frágil y fractura dúctil.La deformación de la muestra antes de la fractura es uniforme, causando que la grieta de la muestra penetre rápidamente en el plano perpendicular a la dirección de la tensión.y la fractura dúctil es causada por el componente de tensión de cizallamiento.
Método de análisis
1Observación macroscópica
Utilice el ojo desnudo o una lupa para observar a baja ampliación. Generalmente, sólo se puede hacer observación, y no se pueden tomar fotos.Su aumento es menos de 50 veces, generalmente alrededor de 10 veces, que se puede utilizar para observar la rugosidad de la superficie de la fractura, las características de inicio de grieta, expansión y zona de fractura final,y para determinar la dirección de la grieta, la ubicación de la fuente de grieta, el tipo y el nivel de carga, etc. Por lo general, este método se utiliza para recopilar información para una mayor observación con microscopio óptico.La observación de baja ampliación sólo requiere que la superficie de la fractura esté limpia y libre de contaminación..
2Observación con microscopio óptico
El microscopio óptico más comúnmente utilizado es un microscopio estéreo.se puede utilizar un microscopio óptico para ampliar y observar directamenteAdemás, los analistas suelen utilizar microscopios ópticos de baja ampliación para tomar fotos de toda la fractura para obtener información más completa y detallada de la fractura.y también proporcionan información básica para la próxima observación microscópica.
3Observación con microscopio electrónico de escaneo
El microscopio electrónico de escaneo es un método de observación microscópica. El aumento puede alcanzar miles o incluso decenas de miles de veces.Por lo general se utiliza junto con un espectrómetro dispersivo de energía (EDS)En el análisis de fracturas, tiene principalmente dos usos: observación morfológica y análisis de componentes de microárea.antes de la observación de exploración se debe rociar una cierta espesor de materiales conductores como oro y platino sobre la fractura.Además, para evitar quemaduras en la superficie de la fractura, es necesario controlar el voltaje de observación, generalmente 5-15Kv es apropiado.Cuando el espectrómetro dispersivo de energía realiza el análisis de componentesEn el caso de las imágenes, se pueden utilizar tres formas de escaneo puntual, escaneo lineal y escaneo superficial, la selección específica puede basarse en las necesidades reales.
Observación con microscopio electrónico de exploración
(microscopio electrónico de exploración/SEM)
Los tres métodos de observación anteriores están en una relación progresiva en términos de proceso, primero con una ampliación baja y luego con una ampliación alta, primero macroscópica y luego microscópica.Las técnicas de análisis anteriores se utilizan más comúnmenteAdemás de estas técnicas de análisis, también se pueden utilizar microscopios metalográficos, microscopios electrónicos de transmisión, etc. La selección específica también se basa en las necesidades reales.
Morfología de las fracturas
The quantitative relationship between the characteristic parameters of the fracture surface morphology of materials and the mechanical properties of materials is widely used in the fields of material fracture researchSe divide generalmente en área de espejo, morfología costelada, línea de rayas de arco y área de blanqueamiento de tensión.
(1) Área del espejo
El área del espejo se forma por la extensión y ruptura de grietas a lo largo de una o unas pocas rayas de plata.El crecimiento de las rayas de plata depende del proceso de transformación de orientación de la cadena de polímero en el límite de bobinas al azar al centro de la raya de plataLa menor velocidad de carga y la mayor temperatura de ensayo hacen que el tiempo de crecimiento de la raya plateada sea más suficiente.
(2) Morfología en forma de costilla
La morfología en forma de costilla se compone de bandas ásperas y bandas lisas alternadas, con la banda áspera en la parte delantera y la banda lisa en la parte posterior; la banda áspera se compone de muchos planos pequeños desiguales,y las rayas de plata se pueden observar generalmente en la banda lisa.
(3) Rayas en forma de arco
Las rayas en forma de arco son los rasgos morfológicos dejados por la extensión de la grieta, el arresto de la grieta y el reinicio de la grieta cuando el material del polímero se rompe.La reducción de la temperatura de ensayo y el aumento de la velocidad de carga a menudo conducen a una disminución de la distancia de las rayas en forma de arco en la sección transversal del material del polímero.
(4) Zona de blanqueamiento por estrés
La zona de blanqueamiento por esfuerzo es el área de deformación plástica del material del polímero.Es el resultado de las rayas de plata o el rendimiento de corte del material del polímero bajo la acción de una fuerza externaSu morfología de superficie de fractura periférica es a menudo la morfología de fibra, micro-pits y patrones parabólicos.