De duktilitet Det är en teknologisk egenskap hos material som gör att de kan deformeras under sträckspänning. det vill säga separationen av dess två ändar utan att det blir en snabb fraktur någon gång i mitten av den långsträckta sektionen. När materialet förlängs minskar dess tvärsnitt och blir tunnare.
Därför bearbetas duktila material mekaniskt till trådliknande former (trådar, kablar, nålar etc.). I symaskiner är spolar med lindade trådar ett hemlagat exempel på duktila material; annars skulle textilfibrerna aldrig ha kunnat få sina karakteristiska former.
Vad är syftet med duktilitet i material? Att kunna täcka långa sträckor eller attraktiva mönster, oavsett om man gör verktyg, smycken, leksaker; eller för transport av viss vätska, såsom elektrisk ström.
Den senaste applikationen representerar ett viktigt exempel på duktiliteten hos material, särskilt metaller. Fina koppartrådar (toppbild) är bra ledare för elektricitet och tillsammans med guld och platina används de i många elektroniska enheter för att säkerställa att de fungerar..
Vissa fibrer är så fina (knappt några mikrometer tjocka) att den poetiska frasen "gyllene hår" får all verklig mening. Detsamma gäller koppar och silver.
Duktilitet skulle inte vara en möjlig egenskap om det inte fanns någon molekylär eller atomär omläggning för att motverka den infallande dragkraften. Och om den inte fanns, skulle människan aldrig ha känt kablarna, antennerna, broarna skulle försvinna och världen skulle förbli i mörkret utan elektriskt ljus (förutom otaliga andra konsekvenser).
Artikelindex
Till skillnad från smidbarhet garanterar duktilitet effektivare strukturell omläggning.
Varför? För när ytan där spänningen ligger är större, har det fasta ämnet fler medel för att glida sina molekyler eller atomer och bilda ark eller plattor; medan spänningen koncentreras i ett mindre och mindre tvärsnitt måste den molekylära glidningen vara effektivare för att motverka kraften.
Inte alla fasta ämnen eller material klarar det, och av den anledningen går de sönder när de utsätts för dragprov. De erhållna brotten är i genomsnitt horisontella, medan de av duktila material är koniska eller spetsiga, ett tecken på sträckning..
Duktila material kan också bryta förbi en stresspunkt. Detta kan ökas om temperaturen höjs, eftersom värme främjar och underlättar molekylär glidning (även om det finns flera undantag). Det är då tack vare dessa bilder att ett material kan uppvisa seghet och därför vara segbart..
Materialets duktilitet omfattar dock andra variabler, såsom fukt, värme, föroreningar och hur kraft appliceras. Till exempel är nysmält glas duktilt eftersom det får trådliknande former; men vid kylning blir den spröd och kan gå sönder med mekanisk påverkan.
Duktila material har sina egna egenskaper som är direkt relaterade till deras molekylära arrangemang. I denna mening kan en styv metallstav och en våt lerstav vara duktil, även om deras egenskaper skiljer sig mycket åt..
Men de har alla något gemensamt: ett plastiskt beteende innan de går sönder. Vad är skillnaden mellan ett plast- och ett elastiskt föremål?
Det elastiska föremålet är reversibelt deformerat, vilket initialt uppträder med duktila material; men ökar dragkraften blir deformationen irreversibel och objektet blir plastiskt.
Från och med den här tiden har tråden eller tråden en definierad form. Efter kontinuerlig sträckning blir dess tvärsnitt så litet och dragspänningen för hög, att dess molekylglas inte längre kan motverka spänningen och att det slutar bryta..
Om duktiliteten hos materialet är extremt hög, som i fallet med guld, med ett gram är det möjligt att erhålla ledningar med längder upp till 66 km, med 1 µm tjocklek..
Ju längre tråd som erhålls från en massa, desto mindre blir dess tvärsnitt (om inte ton guld är tillgängliga för att bygga en tråd med avsevärd tjocklek).
Metaller är bland de duktila materialen med otaliga applikationer. Triaden består av metaller: guld, koppar och platina. En är guld, den andra rosa orange och det sista silver. Förutom dessa metaller finns andra med mindre duktilitet:
-Järn
-Zink
-Mässing (och andra metalllegeringar)
-Guld
-Aluminium
-Samarium
-Magnesium
-Vanadin
-Stål (även om dess duktilitet kan påverkas beroende på kolsammansättning och andra tillsatser)
-Silver
-Tenn
-Bly (men inom vissa små temperaturintervall)
Det är svårt att fastställa, utan tidigare experimentell kunskap, vilka metaller som är riktigt duktila. Dess duktilitet beror på graden av renhet och hur tillsatserna interagerar med metallglaset..
På samma sätt övervägs andra variabler, såsom kristallkornens storlek och kristallens placering. Dessutom spelar antalet elektroner och molekylära orbitaler som är involverade i metallbindningen, det vill säga i "elektronhavet" också en viktig roll..
Samspelet mellan alla dessa mikroskopiska och elektroniska variabler gör duktilitet till ett koncept som måste behandlas grundligt med en multivariat analys; och frånvaron av en standardregel för alla metaller kommer att hittas.
Det är av denna anledning som två metaller, även om de har mycket liknande egenskaper, kan eller inte kan vara duktila..
Kornen är delar av glas som saknar märkbara oegentligheter (luckor) i sina tredimensionella arrangemang. Helst bör de vara helt symmetriska med sin väldefinierade struktur.
Varje korn för samma metall har samma kristallstruktur; det vill säga en metall med en kompakt hexagonal struktur, hcp, har korn med kristaller med hcp-systemet. Dessa är ordnade på ett sådant sätt att de under dragkraft eller sträckning glider över varandra, som om de vore plan som består av kulor..
När planen som består av små korn glider generellt måste de övervinna en större friktionskraft; medan de är stora kan de röra sig mer fritt. Faktum är att vissa forskare försöker modifiera smidigheten hos vissa legeringar genom den kontrollerade tillväxten av deras kristallina korn..
Å andra sidan, med avseende på den kristallina strukturen, vanligtvis metaller med ett kristallsystem fcc (inför centrerad kubik, eller ansiktscentrerad kubik) är mest duktila. Under tiden metaller med kristallstrukturer bcc (kroppscentrerad kubik, ansiktscentrerad kubik) eller hcp, är vanligtvis mindre duktil.
Till exempel kristalliserar både koppar och järn med ett fcc-arrangemang och är mer duktilt än zink och kobolt, båda med hcp-arrangemang..
Värme kan minska eller öka duktiliteten hos material, och undantagen gäller även för metaller. Men som en allmän regel är de mjukare metallerna, desto lättare är det att förvandla dem till trådar utan att gå sönder..
Detta beror på det faktum att temperaturökningen gör att metallatomerna vibrerar, vilket resulterar i att kornen blir enhetliga; det vill säga flera små korn förenas för att bilda ett stort korn.
Med större korn ökar duktiliteten och molekylär glidning möter färre fysiska hinder.
Duktilitet blir ett extremt komplext koncept om man börjar analysera det mikroskopiskt. Så hur förklarar jag det för barn och ungdomar? På ett sådant sätt att det verkar så enkelt som möjligt för deras nyfikna ögon.
Hittills har man pratat om smält glas och metaller, men det finns andra otroligt duktila material: tuggummi och lekdeg..
För att visa tuggummis smidighet räcker det att ta tag i två massor och börja sträcka dem; en ligger till vänster och den andra kommer att bäras till höger. Resultatet blir en hängande tandköttsbro, som inte kommer att kunna återgå till sin ursprungliga form om den inte knådas med händerna..
Det kommer dock att komma till en punkt där bron så småningom kommer att gå sönder (och golvet kommer att färgas med tuggummi).
Bilden ovan visar hur ett barn genom att trycka på en behållare med hål får plasticinen att dyka upp som om det var hår. Torr kitt är mindre segt än fet kitt; Därför kan ett experiment helt enkelt bestå av att skapa två maskar: en med den torra lekdeg och den andra fuktad i olja..
Barnet kommer att märka att den oljiga masken är lättare att forma och få längd på bekostnad av dess tjocklek. medan masken torkar, kommer det troligtvis att hamna ihop flera gånger.
Plasticine representerar också ett idealiskt material för att förklara skillnaden mellan smidbarhet (en båt, en grind) och duktilitet (hår, maskar, ormar, salamandrar, etc.).
Även om ungdomar inte kommer att manipulera någonting alls, kan det vara en attraktiv och intressant upplevelse för dem att kunna se bildandet av koppartrådar i första raden. Demonstrationen av duktilitet skulle vara ännu mer fullständig om man fortsätter med andra metaller och därmed kan jämföra deras duktiteter.
Därefter måste alla ledningar utsättas för ständig sträckning till deras brytpunkt. Med detta kommer tonåringen visuellt attestera hur duktilitet påverkar trådens motstånd mot att bryta..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.