Tính toàn vẹn về cấu trúc của các cây cầu, sự an toàn của ô tô và độ tin cậy của các thiết bị điện tử tất cả phụ thuộc vào việc đánh giá chính xác tính chất cơ học của các vật liệu cấu thành của chúng."Cơ cấu xương" của vật liệu mạnh đến mức nào? Nó có thể chịu được áp lực nào? Câu trả lời nằm trong thử nghiệm cơ học vật liệu, một quá trình quan trọng xác định cách các vật liệu cư xử dưới các lực khác nhau.
Kiểm tra cơ học vật liệu liên quan đến việc áp dụng các loại tải khác nhau cho vật liệu và quan sát phản ứng biến dạng của chúng để xác định đặc tính cơ học.Các đặc tính này bao gồm sức mạnh, độ đàn hồi, độ dẻo dai và độ dẻo dai ảnh hưởng trực tiếp đến cách các vật liệu hoạt động trong các ứng dụng thực tế.trong khi các vật liệu có mô-đun đàn hồi cao thể hiện độ cứng vượt trội và chống biến dạng.
Dựa trên phương pháp áp dụng tải, thử nghiệm cơ học vật liệu được chia thành bốn loại chính:
- Xét nghiệm kéo:Áp dụng lực kéo để đo sức kéo, sức chịu và kéo dài.nó cung cấp dữ liệu toàn diện về độ bền và tính dẻo dai của vật liệu.
- Kiểm tra uốn cong:Đo cường độ uốn cong và modulus, đặc biệt hữu ích cho việc đánh giá vật liệu mỏng hoặc tấm mỏng.
- Kiểm tra nén:Xác định độ bền nén và mô-đun, thiết yếu để đánh giá vật liệu như bê tông và gốm sứ.
- Kiểm tra cắt:Đánh giá độ bền cắt và mô-đun, rất quan trọng để phân tích chất kết dính và phim mỏng.
Các thử nghiệm này tạo ra các điểm dữ liệu quan trọng như tải và dịch chuyển.Các kỹ sư có thể vẽ đường cong căng thẳng-cải căng Ứng dụng cơ bản cho phân tích tính chất cơ khíVí dụ, đường cong thử nghiệm kéo cho polybutylene terephthalate (PBT) minh họa rõ ràng hành vi cơ học của vật liệu trong quá trình kéo dài, bao gồm biến dạng đàn hồi, biến dạng nhựa,và điểm thất bại cuối cùng.
Ngoài thử nghiệm cơ khí, nhiều kỹ thuật khác cung cấp những hiểu biết bổ sung về tính chất vật liệu:
- Phân tích cơ học động (DMA):đo phản ứng nhớt ở tần số khác nhau để xác định nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh, mô-đun lưu trữ và mô-đun mất mát đặc biệt có giá trị cho phân tích polyme.
- Đo áp suất hơi nước:Đánh giá độ ổn định nhiệt và độ bay hơi, với các ứng dụng trong ngành công nghiệp dược phẩm và hóa chất.
- Sự phân tán nhiệt (Phương pháp Flash):Đánh giá tính dẫn nhiệt thông qua các phép đo nhanh và chính xác phù hợp với các vật liệu khác nhau.
- Phân tích nhiệt:Bao gồm calorimetry quét khác biệt (DSC) và phân tích nhiệt hấp dẫn (TGA) để nghiên cứu các hiệu ứng nhiệt và thay đổi khối lượng trong biến đổi nhiệt độ.
- Nhiệt độ được lập trình Desorption Mass Spectrometry (TPD-MS):Phân tích khí thải ra trong quá trình sưởi ấm để mô tả tính chất bề mặt và hành vi hấp thụ, được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu chất xúc tác.
- Chromatography thâm nhập gel (GPC):Phân biệt các phân tử polymer theo kích thước để xác định phân bố trọng lượng phân tử - một kỹ thuật quan trọng cho khoa học polymer.
- Xét phổ khử hấp thụ nhiệt (TDS):Tập trung vào việc xác định và định lượng các khí hấp thụ bề mặt, quan trọng đối với công nghệ chân không và sản xuất bán dẫn.
Kết quả thử nghiệm cơ học ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế, sản xuất và sử dụng sản phẩm.Xây dựng cầu đòi hỏi phải đánh giá kỹ lưỡng sức mạnh và độ dẻo dai của thép để đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc dưới các tải trọng khác nhauCác nhà sản xuất ô tô kiểm tra kỹ lưỡng các vật liệu cơ thể để đảm bảo bảo vệ hành khách trong các vụ va chạm.Các nhà sản xuất thiết bị điện tử phải trải qua các thử nghiệm uốn cong và va chạm để xác minh độ bền cho việc sử dụng hàng ngày.
Kiểm tra cơ học vật liệu vẫn là một thành phần không thể thiếu của khoa học vật liệu và kỹ thuật.các nhà nghiên cứu có được sự hiểu biết sâu sắc về tính chất vật liệu, cho phép phát triển sản phẩm đáng tin cậy trên các ngành công nghiệp.