Как определить физико-механические свойства материалов

Измерение и понимание механической реакции имеет решающее значение для исследования материалов, разработки продукции и управления процессами. Механический отклик этих материалов зависит от сценариев применения, а также от химического состава материала. Основными параметрами, которые считаются для измерения этих механических свойств, являются нагрузка (P), скорость нагружения (Ṗ) или скорость деформации (), время нагружения (t). Компания «Метротест» на сайте https://metrotest.ru/ производим оборудование для определения физико-механических свойств материалов, таких как :

  • Механические свойства
  • Модуль упругости
  • Твердость
  • Вязкоупругость
  • Вязкость разрушения

Традиционно механические свойства определялись по кривой напряжения-деформации, создаваемой приложенной нагрузкой, но наноиндентирование оказалось гораздо более продвинутым, обеспечивая множество свойств, таких как твердость, модуль упругости, по результатам одного испытания менее чем за секунду. Некоторые общие термины, используемые в механических испытаниях, — это напряжение, деформация, предел текучести. Напряжение (σ) — это мгновенная нагрузка, приложенная к образцу, деленная на его площадь поперечного сечения до любой деформации. Деформация (ε) — это изменение калибровочной длины образца, деленное на его исходную калибровочную длину. Предел текучести (σy) — это напряжение в точке, где материал больше не реагирует упруго, называемое пределом текучести.

По фундаментальным данным определяются механические свойства:

Модуль упругости (E), часто называемый модулем Юнга, представляет собой отношение напряжения (σ) к деформации (ε), когда деформация является полностью упругой. В упругой области напряжение и деформация пропорциональны закону Гука: σ = Eε

Модуль упругости — это внутреннее свойство материала. На фундаментальном уровне E — это мера прочности связи между атомами. Чем больше модуль, тем жестче материал и меньше деформация. Эластичный отклик непостоянен, поэтому при снятии приложенной нагрузки образец возвращается к своей исходной форме.

Твердость (H) — это мера сопротивления материала деформации за счет вдавливания на поверхности. Пластическая деформация вызывается движением дислокаций в атомной структуре материала. Предел текучести материала можно изменить, подавляя движение дислокаций через дефекты, сплавы или границы зерен.

Твердость материала можно увеличить различными способами, включая упрочнение внедрения или замещения, когда атомы либо добавляются между атомной решеткой, либо замещаются в ней:

  • Схемы сравнения межузельного и замещающего упрочнения
  • Промежуточное и заместительное упрочнение.
  • Испытание на микротвердость и наноиндентирование — стандартные методы определения твердости.
  • Дополнительным преимуществом наноиндентирования является обеспечение модуля упругости.

Твердость материала — самый важный параметр при проектировании контактов. Чем тверже материал, тем мягче изнашивается при контакте друг с другом. В механике твердость определяется как сопротивление материала остаточной деформации во время приложения нагрузки.

Традиционно твердость измеряется по относительной шкале, такой как твердость по шкале Мооса или Виккерса. Каждому материалу присваивается числовое значение от 1 до 10 в зависимости от его относительной твердости по шкале Мооса. Последние достижения в технологии наноиндентирования позволяют измерять твердость различных материалов и определяют ее в терминах площади отпечатка на материале при заданной приложенной нагрузке.

Ссылка на основную публикацию