Phân tích vết nứt của vật liệu polyme
Giới thiệu cơ bản
Các vật liệu polymer là một loại vật liệu cấu trúc mới, được sử dụng rộng rãi do tính chất hóa học và vật lý tuyệt vời.có thể bị nứt hoặc vỡ do thiết kế hoặc sử dụng không hợp lýTheo phân loại cơ chế gãy, chế độ gãy của nó có thể được chia thành nhiều loại, và nứt mệt mỏi / gãy thuộc về một trong số đó.

Phân tích gãy của vật liệu polyme là một trong những cách quan trọng để phân tích sự cố của vật liệu polyme.Phân tích gãy rất quan trọng đối với nghiên cứu và phát triển vật liệuBằng cách phân tích nó để tìm nguyên tắc và hiểu cơ chế, nó có thể cải thiện chất lượng sản phẩm, cải thiện quy trình hoặc đóng một vai trò trong việc đánh giá trách nhiệm.Phá vỡ đề cập đến hiện tượng mà vật liệu bị phá vỡ ngẫu nhiên bởi lực lượng bên ngoài và tách thành hai hoặc nhiều phần. bề mặt hoặc cắt ngang sau khi gãy được gọi là gãy. Bằng cách phân tích các đặc điểm hình thái của gãy,bản chất và nguyên nhân của sự cố của vật liệu polyme có thể được nghiên cứuPhân tích đặc điểm hình thái gãy là một trong những phương pháp quan trọng trong nghiên cứu vật liệu polymer.sự nứt dần dần của vật liệu polyme đi qua ba giai đoạn: bắt đầu nứt, mở rộng ổn định và mở rộng nhanh chóng.

Phân tích vết nứt của vật liệu polyme

Nguyên tắc gãy
Sự biến dạng nhựa của các vật liệu polymer là do cấu trúc phân tử sâu.ảnh hưởng lẫn nhau của sự mở rộng các khoang và căng nhựa sẽ làm cho quá trình gãy phức tạpSự biến dạng nhựa do trượt trong hạt polymer đơn giản không thể xảy ra như trong hạt kim loại.
Phân loại gãy xương
Sự gãy của vật liệu polyme được chia thành gãy mỏng và gãy ductile.Sự biến dạng của mẫu trước khi gãy là đồng đều, làm cho vết nứt của mẫu nhanh chóng xuyên qua mặt phẳng thẳng đứng theo hướng căng thẳng.và vết gãy dẻo được gây ra bởi các thành phần căng thẳng cắt.
Phương pháp phân tích
1. Quan sát vĩ mô

Sử dụng mắt thường hoặc kính lúp để quan sát ở độ phóng to thấp. Nói chung, chỉ có thể quan sát và không thể chụp ảnh. Thông tin quan sát thường được mô tả bằng lời.Độ phóng to của nó là dưới 50 lần., thường khoảng 10 lần, có thể được sử dụng để quan sát độ thô của bề mặt gãy, các đặc điểm của sự khởi đầu vết nứt, mở rộng và khu vực gãy cuối cùng,và để xác định hướng nứt, vị trí nguồn nứt, loại tải và mức độ, vv Thông thường phương pháp này được sử dụng để thu thập thông tin để quan sát thêm bằng kính hiển vi quang học.Quan sát phóng to thấp chỉ yêu cầu bề mặt gãy sạch và không bị ô nhiễm.

2. Quan sát bằng kính hiển vi quang học
Kính hiển vi quang học được sử dụng phổ biến nhất là kính hiển vi âm thanh.một kính hiển vi quang học có thể được sử dụng để trực tiếp phóng to và quan sátNgoài ra, các nhà phân tích thường sử dụng kính hiển vi quang học phóng to thấp để chụp ảnh toàn bộ gãy xương để có được thông tin gãy xương toàn diện và chi tiết hơn.và cũng cung cấp thông tin cơ bản cho quan sát siêu vi tiếp theo.

3- Quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét
Kính hiển vi điện tử quét là một phương pháp quan sát vi mô. Sự phóng to có thể đạt đến hàng ngàn hoặc thậm chí hàng chục ngàn lần.Nó thường được sử dụng kết hợp với một quang phổ phân tán năng lượng (EDS)Trong phân tích gãy xương, nó chủ yếu có hai ứng dụng: quan sát hình thái và phân tích thành phần vi mô.một độ dày nhất định của vật liệu dẫn như vàng và bạch kim phải được phun trên vết gãy trước khi quan sát quétNgoài ra, để ngăn ngừa bỏng trên bề mặt gãy, điện áp quan sát cần phải được kiểm soát, nói chung 5-15Kv là thích hợp.Khi quang phổ phân tán năng lượng thực hiện phân tích thành phần, ba hình thức quét điểm, quét đường và quét bề mặt có thể được sử dụng.

Quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét

(Xem nghiệm kính hiển vi điện tử quét/SEM)

Ba phương pháp quan sát trên là trong một mối quan hệ tiến bộ về quy trình, đầu tiên phóng to thấp và sau đó phóng to cao, đầu tiên vĩ mô và sau đó vi mô.Các kỹ thuật phân tích trên thường được sử dụng nhiều hơnNgoài các kỹ thuật phân tích này, kính hiển vi kim loại, kính hiển vi điện tử truyền, vv cũng có thể được sử dụng để quan sát.

Hình học gãy xương
The quantitative relationship between the characteristic parameters of the fracture surface morphology of materials and the mechanical properties of materials is widely used in the fields of material fracture research, phân tích thất bại và nghiên cứu và phát triển các vật liệu mới.
(1) Khu vực gương
Khu vực gương được hình thành bởi sự mở rộng và vỡ các vết nứt dọc theo một hoặc một vài sọc bạc.Sự phát triển của các sọc bạc phụ thuộc vào quá trình chuyển đổi định hướng của chuỗi polyme trên ranh giới từ cuộn dây ngẫu nhiên đến giữa của sọc bạcTốc độ tải thấp hơn và nhiệt độ thử nghiệm cao hơn làm cho thời gian phát triển sọc bạc đủ hơn.
(2) Hình dạng giống xương sườn
Hình dạng giống như xương sườn bao gồm các dải thô và dải mịn xen kẽ, với dải thô phía trước và dải mịn phía sau; dải thô bao gồm nhiều mặt phẳng nhỏ không đồng đều,và các sọc bạc thường có thể được quan sát thấy trên dải mịn.
(3) Dấu hình cung
Các vệt hình cung là các đặc điểm hình thái được để lại bởi sự mở rộng vết nứt, dừng vết nứt và khởi động vết nứt khi vật liệu polyme vỡ.Giảm nhiệt độ thử nghiệm và tăng tốc độ tải thường dẫn đến giảm khoảng cách của các sọc hình cung trên phần cắt ngang của vật liệu polymer.
(4) Vùng làm trắng căng thẳng
Vùng làm trắng căng thẳng là khu vực biến dạng nhựa của vật liệu polymer.Nó là kết quả của màu bạc hoặc cắt giảm sản xuất của vật liệu polyme dưới tác động của lực lượng bên ngoàiHình thái bề mặt gãy ngoại biên của nó thường là hình thái sợi, micro-pit và các mẫu parabolic.