Duktilnost u onome što se sastoji, svojstva, primjeri, eksperimenti

rastegljivost to je tehnološko svojstvo materijala koji im omogućuje deformiranje prije istezanja napetosti; to jest, odvajanje njegovih dvaju krajeva bez rane frakture negdje u sredini izduženog dijela. Kako se materijal produljuje, njegov poprečni presjek se smanjuje, postaje sve tanji.

Zbog toga su duktilni materijali mehanički izrađeni kako bi im se dali poprečni oblici (žice, kablovi, igle, itd.). Na šivaćim strojevima, zavojnice s namotanim navojima predstavljaju domaći primjer duktilnih materijala; u suprotnom, tekstilna vlakna ne bi mogla steći svoj karakteristični oblik.

Koja je svrha duktilnosti materijala? Sposobnost pokrivanja velikih udaljenosti ili atraktivnog dizajna, bilo za razvoj alata, nakita, igračaka; ili za transport neke tekućine, kao što je električna struja.

Posljednja primjena predstavlja ključni primjer duktilnosti materijala, osobito metala. Fine bakrene žice (top image) su dobri vodiči električne energije, a uz zlato i platinu dostupni su u mnogim elektroničkim uređajima kako bi se osiguralo njihovo funkcioniranje.

Neka su vlakna tako fine (debljine od samo nekoliko mikrometara), da poetska fraza "zlatna kosa" poprima sve pravo značenje. Isto vrijedi i za bakar i srebro.

Duktilnost ne bi bila moguće svojstvo ako ne bi bilo molekularne ili atomske preraspodjele da bi se suprotstavila sila upadne sile. A ako ne bi postojao, čovjek nikad ne bi znao kabele, antene, mostovi bi nestali, a svijet bi ostao u tami bez električnog svjetla (osim drugih bezbrojnih posljedica).

indeks

• 1 Koja je duktilnost??
• 2 Svojstva
• 3 Primjeri duktilnih metala
  • 3.1 Veličina zrna i kristalne strukture metala
  • 3.2 Utjecaj temperature na duktilnost metala
• 4 Eksperimentirajte kako biste objasnili duktilnost za djecu i adolescente
  • 4.1 Žvakaća guma i plastelin
  • 4.2 Demonstracija s metalima
• 5 Reference

Što je duktilnost?

Za razliku od prilagodljivosti, duktilnost zaslužuje učinkovitiju strukturnu pregradnju.

Zašto? Budući da, kada je površina gdje je napetost veća, krutina ima više sredstava za pomicanje svojih molekula ili atoma, formiranje listova ili ploča; dok je napetost koncentrirana u sve manjem poprečnom presjeku, klizanje molekula mora biti učinkovitije za suprotstavljanje toj sili.

Ne mogu sve krute tvari ili materijali to učiniti i zbog toga se lome kada su podvrgnuti vlačnim ispitivanjima. Dobiveni prekidi su u prosjeku horizontalni, dok su oni od duktilnih materijala konusni ili šiljasti, što je znak istezanja.

Duktilni materijali također mogu proći pored točke naprezanja. To se može povećati ako se temperatura poveća, budući da toplina promiče i olakšava molekularne preparate (iako postoji nekoliko iznimaka). Tada zahvaljujući ovim klizištima materijal može pokazati duktilnost i stoga biti duktilan.

Međutim, duktilnost materijala uključuje i druge varijable, kao što su vlaga, toplina, nečistoće i način primjene sile. Na primjer, svježe staklo je rastegljivo, usvaja filiformne oblike; ali kad se ohladi, postaje krhak i može se slomiti s bilo kakvim mehaničkim utjecajem.

nekretnine

Duktilni materijali imaju svoja svojstva koja su izravno povezana s njihovim molekularnim rasporedom. U tom smislu, kruta metalna šipka i mokra šipka od gline mogu biti duktilni, iako se njihova svojstva jako razlikuju.

Međutim, svi oni imaju nešto zajedničko: plastično ponašanje prije raskida. Koja je razlika između plastičnog i elastičnog objekta?

Elastični predmet se reverzibilno deformira, što se u početku događa s duktilnim materijalima; ali se vlačna sila povećava, deformacija postaje nepovratna i objekt postaje plastičan.

Od tog mjesta žica ili konac imaju određen oblik. Nakon kontinuiranog rastezanja, njegov presjek postaje toliko mali, a naprezanje naprezanja previsoko, da njegovi molekularni tobogani više ne mogu suprotstaviti napetosti i završiti razbijanjem.

Ako je duktilnost materijala izuzetno visoka, kao u slučaju zlata, za jedan gram mogu se dobiti žice duljine do 66 km, debljine 1 μm..

Što je produžena žica dobivena iz mase, njezin je manji presjek (osim ako imate tona zlata za izgradnju žice velike debljine).

Primjeri duktilnih metala

Metali su među duktilnim materijalima s bezbrojnim primjenama. Triadu čine metali: zlato, bakar i platina. Jedan je zlatan, a drugi ružičasto narančast i posljednje srebro. Osim ovih metala, postoje i drugi koji imaju manju duktilnost:

-željezo

-cink

-Mesing (i druge legure metala)

-zlato

-aluminijum

-samarij

-magnezij

-vanadijum

-Čelik (iako njegova duktilnost može biti pogođena ovisno o sastavu ugljika i drugim aditivima)

-Srebro

-lim

-Olovo (ali unutar određenih malih temperaturnih područja)

Teško je osigurati, bez prethodnog eksperimentalnog znanja, koji su metali zaista duktilni. Njegova duktilnost ovisi o stupnju čistoće i načinu interakcije aditiva s metalnim staklom.

Druge varijable, kao što su veličina kristalnog zrna i raspored kristala, također se razmatraju. Osim toga, broj elektrona i molekularnih orbitala uključenih u metalnu vezu, odnosno u "moru elektrona" također igra važnu ulogu.

Interakcije između svih tih mikroskopskih i elektroničkih varijabli čine duktilnost konceptom koji se mora duboko rješavati multivarijatnom analizom; i naći ćete odsutnost standardnog pravila za sve metale.

Upravo iz tog razloga dva metala, iako vrlo slična svojstva, mogu ili ne moraju biti duktilna.

Veličina zrna i kristalne strukture metala

Zrna su kristalni dijelovi kojima nedostaju vidljive nepravilnosti (praznine) u trodimenzionalnim nizovima. U idealnom slučaju, trebali bi biti potpuno simetrični, s vrlo dobro definiranom strukturom.

Svako zrno za isti metal ima istu kristalnu strukturu; to jest, metal s kompaktnom šesterokutnom strukturom, hcp, ima zrnca s kristalima s hcp sustavom. Oni su raspoređeni na takav način da prije sile vuče ili istezanja klize jedan preko drugoga, kao da su ravnine sastavljene od kuglica..

Općenito, kada se plohe koje se sastoje od malih zrnaca klize, one moraju prevladati veću silu trenja; ako su veliki, mogu se slobodnije kretati. Zapravo, neki istraživači nastoje modificirati duktilnost pojedinih legura kontroliranim rastom njihovih kristalnih zrnaca..

S druge strane, s obzirom na kristalnu strukturu, obično metali s kristalnim sustavom fcc (usredotočena kubična, ili kubični centrirani na licima) su najviše rastezljivi. U međuvremenu, metali s bcc kristalnim strukturama (kubično centrirano tijelo, kubični centrirani na licima) ili hcp, imaju tendenciju da budu manje duktilni.

Na primjer, i bakar i željezo kristaliziraju s fcc rasporedom, a duktilniji su od cinka i kobalta, oba s rasporedom hcp.

Utjecaj temperature na duktilnost metala

Toplina može smanjiti ili povećati duktilnost materijala, a iznimke se primjenjuju i na metale. Međutim, kao opće pravilo, dok se omekšavaju metali, veća je mogućnost da ih se pretvori u niti bez njihovog lomljenja.

To je zato što povećanje temperature uzrokuje vibriranje metalnih atoma, što rezultira ujedinjenjem zrna; to jest, nekoliko malih zrna je spojeno tako da tvori veliko zrno.

Kod većih zrna povećava se duktilnost, a molekularni preparati imaju manje fizičkih prepreka.

Eksperimentirajte kako biste objasnili duktilnost za djecu i adolescente

Duktilnost postaje iznimno složen koncept ako se mikroskopski počne analizirati. Kako to objašnjavate djeci i adolescentima? Na takav način da vam se čini što je moguće jednostavnije pred vašim znatiželjnim očima.

Žvakaće gume i plastelin

Do sada smo govorili o metalima i rastaljenom staklu, ali postoje i drugi nevjerojatno rastezni materijali: žvakaće gume i plastelini.

Da bi se pokazala duktilnost gume za žvakanje dovoljno je zgrabiti dvije mase i početi ih rastezati; jedan s lijeve strane, a drugi s desne strane. Rezultat će biti onaj mosta za žvakanje gume, koji se neće moći vratiti u svoj prvobitni oblik, osim ako ne gnječi rukama.

Međutim, doći će do točke gdje će se most na kraju slomiti (a pod će biti zamrljan gumom).

Na slici iznad prikazano je kako dijete pritiskanjem posude s rupama čini plastelinu kako se pojavljuje kao da je kosa. Suho tijesto za igru ​​manje je rastezljivo nego masno; dakle, eksperiment se jednostavno može sastojati od stvaranja dva crva: jedan sa suhim plastelinom, a drugi s uljem.

Dijete će primijetiti da je zauljeni crv lakše kalupiti i dobiti dužinu na račun svoje debljine; Dok se crv suši, vjerojatno će se nekoliko puta razbiti.

Plastelin također predstavlja idealan materijal koji objašnjava razliku između posude (čamca, vrata) i duktilnosti (kosa, crvi, zmije, salamanderi, itd.).

Demonstracija metalima

Iako adolescenti neće ništa manipulirati, biti u mogućnosti svjedočiti formiranju bakrenih žica u prvom redu može za njih biti atraktivno i zanimljivo iskustvo. Pokazivanje duktilnosti bilo bi još potpunije ako bismo nastavili s drugim metalima i tako uspjeli usporediti njihovu duktilnost.

Zatim, sve žice moraju proći konstantno istezanje do njihove točke loma. Time će adolescent vizualno potvrditi kako duktilnost utječe na otpornost žice na lomljenje.

reference

1. Enciklopedija primjera (2017). Duktilni materijali. Preuzeto s: ejemplos.co
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. lipnja 2018.) Duktilna definicija i primjeri. Preuzeto s: thoughtco.com
3. Chemstorm. (2. ožujka 2018.) Duktilna definicija Kemija. Preuzeto s: chemstorm.com
4. Bell T. (18. kolovoza 2018.). Duktilnost objašnjena: napetost na naprezanje i metali. Ravnoteža. Preuzeto s: thebalance.com
5. Marks R. (2016). Duktilnost u metalima Odjel za strojarstvo Sveučilišta Santa Clara. [PDF]. Preuzeto s: scu.edu
6. Reid D. (2018). Duktilnost: Definicija i primjeri. Studija. Preuzeto s: study.com
7. Clark J. (listopad 2012). Metalne konstrukcije. Preuzeto s: chemguide.co.uk
8. Chemicool. (2018.). Činjenice o zlatu. Preuzeto s: chemicool.com
9. Materijali danas. (18. studenog 2015.) Jaki metali i dalje mogu biti duktilni. Elsevier. Preuzeto s: materialstoday.com