Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Стрестен туындаған сынудың жауапкершілігі, маңызды пластикалық деформациясыз
Liability of breakage from stress without significant plastic deformation
Материал серпімді деформацияның аз мөлшерімен және маңызды пластикалық деформациясыз сынылса, ол қатырғы болып саналады. Қатырғы материалдар, тіпті жоғары беріктігі барлар да, сыну алдында салыстырмалы түрде аз энергия сіңіреді. Сыну көбінесе өткір сынық дыбысымен бірге жүреді. Материалтануда қолданылғанда, бұл, әдетте, бұзылу алдында пластикалық деформацияның аз немесе мүлдем болмауымен сәтсіздікке ұшырайтын материалдарға қолданылады. Бір дәлел – сынықтардың екі жартысын біріктіру, егер пластикалық деформация болмаған болса, олар дәл келуі керек.
A material is brittle if, when subjected to stress, it fractures with little elastic deformation and without significant plastic deformation. Brittle materials absorb relatively little energy prior to fracture, even those of high strength. Breaking is often accompanied by a sharp snapping sound. When used in materials science, it is generally applied to materials that fail when there is little or no plastic deformation before failure. One proof is to match the broken halves, which should fit exactly since no plastic deformation has occurred.
Полимерлер
Полимерлердің механикалық қасиеттері бөлме температурасына жақын температура өзгерістеріне сезімтал болуы мүмкін. Мысалы, поли(метилметакрилат) 4°C температурада өте қатырғы, бірақ температураның көтерілуімен серпімділігі артады. Аморфты полимерлер – әртүрлі температурада әртүрлі қасиеттер көрсететін полимерлер. Олар төмен температурада шыны сияқты (шыны тәрізді аймақ), орташа температурада резеңке тәрізді қатты дене (эластикалық немесе шыныға өту аймағы), ал жоғары температурада тұтқыр сұйықтық сияқты (резеңке ағыны және тұтқыр ағын аймағы) болуы мүмкін. Бұл қасиет вискоэластикалық қасиет деп аталады. Шыны тәрізді аймақта аморфты полимер қатаң және қатырғы болады. Температураның көтерілуімен полимердің қатырғылығы азаяды.
Mechanical characteristics of polymers can be sensitive to temperature changes near room temperatures. For example, poly(methyl methacrylate) is extremely brittle at temperature 4˚C, but experiences increased ductility with increased temperature. Amorphous polymers are polymers that can behave differently at different temperatures. They may behave like a glass at low temperatures (the glassy region), a rubbery solid at intermediate temperatures (the leathery or glass transition region), and a viscous liquid at higher temperatures (the rubbery flow and viscous flow region). This behavior is known as viscoelastic behavior. In the glassy region, the amorphous polymer will be rigid and brittle. With increasing temperature, the polymer will become less brittle.
Металдар
Кейбір металдар сырғанақ жүйелерінің әсерінен қатыгездік сипаттарын көрсетеді. Металда сырғанақ жүйелері неғұрлым көп болса, ол соғұрлым қатыгездігі аз болады, себебі пластикалық деформация осы жүйелердің көптегені бойынша жүзеге асуы мүмкін. Керісінше, сырғанақ жүйелері аз болса, пластикалық деформация да аз болады, демек металл қатыгездікке бейім болады. Мысалы, ГҚЖ (гексагональды тығыз жиналған) металдарда аз ғана белсенді сырғанақ жүйелері болады және олар әдетте қатыгез болады.
Some metals show brittle characteristics due to their slip systems. The more slip systems a metal has, the less brittle it is, because plastic deformation can occur along many of these slip systems. Conversely, with fewer slip systems, less plastic deformation can occur, and the metal will be more brittle. For example, HCP (hexagonal close packed) metals have few active slip systems, and are typically brittle.
Керамика
Керамика, әдетте, дислокациялық қозғалыстың немесе сығудың қиындығына байланысты сынғыш болады. Кристалдық керамикада дислокация қозғала алатын сығу жүйелерінің саны аз, бұл деформацияны қиындатады және керамиканы одан да сынғыш етеді. Керамикалық материалдар көбінесе иондық байланысқа ие. Иондардың электр заряды және бірдей зарядталған иондардың өзара тебілуі сығуды одан әрі шектейді.
Ceramics are generally brittle due to the difficulty of dislocation motion, or slip. There are few slip systems in crystalline ceramics that a dislocation is able to move along, which makes deformation difficult and makes the ceramic more brittle. Ceramic materials generally exhibit ionic bonding. Because of the ions’ electric charge and their repulsion of like charged ions, slip is further restricted.
Қатты материалдарды ауыстыру
Материалдардың қасиеттерін өзгерту арқылы оларды көбірек немесе аз сынық жасайтын етіп келтіруге болады.
Materials can be changed to become more brittle or less brittle.
Қаттылау
Материал өзінің беріктігінің шегіне жеткенде, әдетте деформация немесе сыну мүмкіндігі туады. Табиғи пластикалық қасиеттері бар металл, пластикалық деформация механизмдерін тежеу арқылы (дәндің мөлшерін азайту, тұнба қатаю, жұмыс қатаю және т.б.) күшейтілуі мүмкін, бірақ егер бұл шаралар шамадан асып кетсе, сыну ықтималдығы артады және материал ұсақ болуы мүмкін. Сондықтан материалдың тұтқырлығын арттыру – мұқият тепе-теңдік сақтауды қажет етеді. Табиғи ұсақ материалдар, мысалы шыны, тиімді түрде қатайтылуы оңай. Мұндай техникалардың көпшілігі екі механизмнің біреуін қолданады: таралатын жарықтың ұшын бұрып немесе сіңіру, немесе белгілі бір көздерден пайда болатын жарықтарды жабу үшін мұқият бақыланатын қалдық кернеулер жасау. Бірінші принцип қабатталған шыныда қолданылады, онда екі шыны қабат поливинилбутиралының аралық қабатымен бөлінеді. Поливинилбутирал, вискоэластикалық полимер ретінде, өсіп келе жатқан жарықты сіңіреді. Екінші әдіс қатайтылған шыны мен алдын ала керілген бетон үшін қолданылады. Шыныны қатайтудың мысалы – Принц Руперттің тамшысы. Ұсақ полимерлерді металл бөлшектерін пайдалану арқылы, сынақ кезінде мазалауды бастау арқылы қатайтуға болады, мысалы, жоғары соққыға төзімді полистирол немесе HIPS. Ең ұсақ құрылымдық керамика – кремний карбиді (негізінен оның жоғары беріктігіне байланысты) және трансформациялық қатаюға ұшыраған цирконий. Композиттік материалдарда басқа тәсіл қолданылады, мысалы, сынық шыны талшықтары, полиэстер шайырсы сияқты пластикалық матрицаға енгізіледі. Деформацияланғанда, шыны-матрица интерфейсінде жарықтар пайда болады, бірақ олардың саны соншалық, көп энергия сіңіріліп, материалдың тұтқырлығы артады. Осы принцип металл матрицалы композиттерді жасауда да қолданылады.
When a material has reached the limit of its strength, it usually has the option of either deformation or fracture. A naturally malleable metal can be made stronger by impeding the mechanisms of plastic deformation (reducing grain size, precipitation hardening, work hardening, etc. ), but if this is taken to an extreme, fracture becomes the more likely outcome, and the material can become brittle. Improving material toughness is, therefore, a balancing act. Naturally brittle materials, such as glass, are not difficult to toughen effectively. Most such techniques involve one of two mechanisms: to deflect or absorb the tip of a propagating crack or to create carefully controlled residual stresses so that cracks from certain predictable sources will be forced closed. The first principle is used in laminated glass where two sheets of glass are separated by an interlayer of polyvinyl butyral. The polyvinyl butyral, as a viscoelastic polymer, absorbs the growing crack. The second method is used in toughened glass and pre stressed concrete. A demonstration of glass toughening is provided by Prince Rupert's Drop. Brittle polymers can be toughened by using metal particles to initiate crazes when a sample is stressed, a good example being high impact polystyrene or HIPS. The least brittle structural ceramics are silicon carbide (mainly by virtue of its high strength) and transformation toughened zirconia. A different philosophy is used in composite materials, where brittle glass fibers, for example, are embedded in a ductile matrix such as polyester resin. When strained, cracks are formed at the glass–matrix interface, but so many are formed that much energy is absorbed and the material is thereby toughened. The same principle is used in creating metal matrix composites.
Қысымның әсері
Жалпы, материалдың сынғыштық шегін қысым арқылы арттыруға болады. Бұл, мысалы, Жер қыртысының шамамен 200 метр тереңдігіндегі сынғыш-пластикалық өтпелі аймағында байқалады, онда тау жыныстарының жарылу мүмкіндігі азайып, пластикалық деформацияға ұшырау ықтималдығы артады (рейдті қараңыз).
Generally, the brittle strength of a material can be increased by pressure. This happens as an example in the brittle–ductile transition zone at an approximate depth of in the Earth's crust, at which rock becomes less likely to fracture, and more likely to deform ductilely (see rheid).
Жарылшықтардың өсуі
Үндеуден жоғары сыну – нақты материалдағы дыбыс жылдамдығынан жылдам қозғалатын жарық. Бұл құбылысты алғаш рет Штутгарттағы Макс Планк металдар зерттеу институтының ғалымдары (Маркус Ж. Бюлер және Хуацзянь Гао) мен Калифорния штатының Сан-Хосе қаласындағы IBM Almaden зерттеу орталығының ғалымдары (Фарид Ф. Абрахам) ашты.
Supersonic fracture is crack motion faster than the speed of sound in a brittle material. This phenomenon was first discovered by scientists from the Max Planck Institute for Metals Research in Stuttgart (Markus J. Buehler and Huajian Gao) and IBM Almaden Research Center in San Jose, California (Farid F. Abraham).