یکپارچگی ساختاری پل ها، ایمنی اتومبیل ها و قابلیت اطمینان دستگاه های الکترونیکی همه به ارزیابی دقیق خواص مکانیکی مواد تشکیل دهنده آنها بستگی دارد."ساخت استخوان" یک ماده چقدر قوی است؟چه فشارهایی را می تواند تحمل کند؟ پاسخ ها در آزمایش مکانیکی مواد، یک فرآیند حیاتی است که چگونگی رفتار مواد تحت نیروهای مختلف را تعیین می کند.
آزمایش مکانیکی مواد شامل اعمال انواع مختلف بار به مواد و مشاهده پاسخ های تغییر شکل آنها برای تعیین ویژگی های مکانیکی است.این خواص شامل قدرت، مدولوس انعطاف پذیری، پلاستیک بودن و سفتی مستقیماً بر عملکرد مواد در کاربردهای دنیای واقعی تاثیر می گذارد. مواد با قدرت بالا می توانند بدون شکست تحمل بار های بزرگتر را داشته باشند.در حالی که مواد با ماژول انعطاف پذیری بالا دارای سفتی برتر و مقاومت در برابر تغییر شکل هستند.
بر اساس روش اعمال بار، آزمایش مکانیکی مواد به چهار دسته اصلی تقسیم می شود:
- آزمایش کشش:به عنوان یکی از رایج ترین تست های مکانیکی،این اطلاعات جامع در مورد قدرت و پلاستیک بودن یک ماده را فراهم می کند.
- آزمایش خم شدن:اندازه گیری قدرت خم و ماژول، به ویژه برای ارزیابی مواد شکننده یا ورق های نازک مفید است.
- آزمایش فشرده سازی:قدرت فشرده سازی و ماژول را تعیین می کند، که برای ارزیابی مواد مانند بتن و سرامیک ضروری است.
- آزمایش برش:قدرت برش و ماژول را ارزیابی می کند، که برای تجزیه و تحلیل چسب ها و فیلم های نازک حیاتی است.
این آزمایش ها نقاط کلیدی داده مانند بار و جابجایی را تولید می کنند. با تجزیه و تحلیل رابطه بین این اندازه گیری ها،مهندسان می توانند منحنی های فشاری و فشاری را نقشه برداری کنندبه عنوان مثال، منحنی آزمایش کشش برای پلی بوتلین ترفتالات (PBT) به وضوح رفتار مکانیکی مواد را در طول کشش، از جمله تغییر انعطاف پذیری، تغییر پلاستیک، و غیره نشان می دهد.,و نقاط شکست نهایی.
علاوه بر آزمایش مکانیکی، بسیاری از تکنیک های دیگر بینش مکمل در مورد خواص مواد را فراهم می کنند:
- تحلیل مکانیکی پویا (DMA):اندازه گیری پاسخ های ویسکولاستیک در فرکانس های مختلف برای تعیین دمای انتقال شیشه، ماژول ذخیره سازی و ماژول از دست دادن، به ویژه برای تجزیه و تحلیل پلیمر ارزشمند است.
- اندازه گیری فشار بخار:ثبات حرارتی و تقلبی را ارزیابی می کند، با کاربردهای در صنایع داروسازی و شیمیایی.
- انتشار حرارتی (طریقه فلش):هدایت حرارتی را از طریق اندازه گیری های سریع و دقیق مناسب برای مواد مختلف ارزیابی می کند.
- تحلیل حرارتی:شامل کالوریمتر دیفرانسیل اسکن (DSC) و تجزیه و تحلیل ترموگراویمتریک (TGA) برای مطالعه اثرات حرارتی و تغییرات جرم در طول تغییرات دمایی است.
- طیف سنجی توده ای دزورپشن برنامه ریزی شده دمایی (TPD-MS):تجزیه و تحلیل گازهای آزاد شده در طول گرمایش برای توصیف خواص سطح و رفتار جذب، به طور گسترده ای در تحقیقات کاتالیزور استفاده می شود.
- کروماتوگرافی نفوذ ژل (GPC):مولکول های پلیمری را بر اساس اندازه جدا می کند تا توزیع وزن مولکولی را تعیین کند. یک تکنیک مهم برای علم پلیمری.
- طیف سنجی دزورپشن حرارتی (TDS):تمرکز بر شناسایی و کمی کردن گاز های جذب شده در سطح، مهم برای تکنولوژی خلاء و تولید نیمه هادی است.
نتایج آزمایش مکانیکی به طور مستقیم بر طراحی، تولید و استفاده از محصول تاثیر می گذارد.ساخت پل نیاز به ارزیابی کامل از قدرت و سختی فولاد برای اطمینان از یکپارچگی ساختاری تحت بار های مختلفتولیدکنندگان خودرو مواد بدن را به شدت آزمایش می کنند تا از ایمنی مسافران در هنگام برخورد اطمینان حاصل شود.تولیدکنندگان الکترونیک، محفظه های پلاستیکی را برای بررسی دوام برای استفاده روزانه، به آزمایش خم شدن و ضربه می رسانند..
آزمایش مکانیکی مواد هنوز هم یک جزء ضروری از علوم و مهندسی مواد است.محققان درک عمیقی از خواص مواد بدست می آورند، توسعه قابل اعتماد محصول در سراسر صنایع را امکان پذیر می کند.