Polimer malzemelerin kırılma analizi
Temel giriş
Polimer malzemeler, mükemmel kimyasal ve fiziksel özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılan yeni bir yapı malzemesidir.mantıksız tasarım veya kullanım nedeniyle çatlama veya kırılma olabilirKırık mekanizmasının sınıflandırmasına göre, kırık modu birçok tipte bölünebilir ve yorgunluk çatlak/kırık bunlardan birine aittir.

Polimer malzemelerin kırılma analizi, polimer malzemelerin arızasını analiz etmenin önemli yollarından biridir.Çökme analizi, malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi için büyük önem taşır.İlkeyi bulmak ve mekanizmayı anlamak için analiz ederek, ürün kalitesini iyileştirebilir, süreci iyileştirebilir veya sorumluluğu yargılamada rol oynayabilir.Kırılma, malzemenin dış kuvvet tarafından rastgele kırılıp iki veya daha fazla parçaya ayrılması fenomenini ifade eder.Kırıktan sonra yüzey veya kesit kırık olarak adlandırılır.Polimer malzemelerin bozulmasının doğası ve nedeni incelenebilir.Çökme morfolojik özellikleri analizi, polimer malzeme araştırması için önemli yöntemlerden biridir.Polimer malzemelerin kademeli kırılması üç aşamadan geçer.: çatlak başlangıcı, sabit genişleme ve hızlı genişleme.

Polimer malzemelerin kırılma analizi

Kırılma prensibi
Polimer malzemelerin plastik deformasyonu derin moleküler yapısından kaynaklanır.Bozuklukların genişlemesinin ve plastik gerginliğin karşılıklı etkisi kırılma sürecini karmaşıklaştıracaktır.Basit polimer tanelerinde kayma nedeniyle meydana gelen plastik deformasyon, metal tanelerinde olduğu gibi gerçekleşemez.
Kırık sınıflandırması
Polimer malzemelerin kırılımı kırılgan kırılma ve doktil kırılma olarak ayrılır.Kırıktan önce numunenin deformasyonu tekdüze, örneğin çatlak hızla gerginlik yönüne dik düzlemde nüfuz etmesine neden olur. Genellikle kırılgan kırıklık uygulanan gerginliğin gerilme gerginliği bileşeninden kaynaklanır,ve doktil kırık kesme gerginliği bileşeninden kaynaklanır..
Analiz yöntemi
1Makroskopik gözlem

Genellikle sadece gözlem yapılabilir ve fotoğraf çekilemez. Gözlenen bilgiler genellikle kelimelerle anlatılır.Büyütme hızı 50 kattan daha az., genellikle kırık yüzeyinin kabalığını, çatlak başlangıcı, genişleme ve son kırık bölgesinin özelliklerini gözlemlemek için kullanılabilen yaklaşık 10 kat,ve çatlak yönünü belirlemek için, çatlak kaynağı yeri, yük türü ve seviyesi vb. Genellikle bu yöntem, daha fazla optik mikroskop gözlemleri için bilgi toplamak için kullanılır.Düşük büyütme gözlemleri sadece kırık yüzeyinin temiz ve kirlilikten arınması gerekir..

2- Optik mikroskop gözlemleri
En yaygın kullanılan optik mikroskop, stereo mikroskoptur. Makroskopik kırık üzerinde bazı karakteristik ayrıntıları daha da büyütmek ve gözlemlemek gerektiğinde,Bir optik mikroskopla doğrudan büyütülebilir ve gözlemlenebilirBuna ek olarak, analistler genellikle daha kapsamlı ve ayrıntılı kırık bilgileri elde etmek için tüm kırığın fotoğraflarını çekmek için düşük büyütme optik mikroskopları kullanırlar.Ve aynı zamanda bir sonraki mikroskopik gözlem için temel bilgi sağlar.

3- Elektron mikroskobu gözlemleri.
Tarama elektron mikroskobu mikroskopik gözlem yöntemidir. Büyütme binlerce hatta on binlerce katına ulaşabilir.Genellikle bir enerji dispersif spektrometre (EDS) ile birlikte kullanılırKırık analizinde, esas olarak iki kullanımı vardır: morfoloji gözlem ve mikro alan bileşen analizi.Tarama gözleminden önce kırık üzerine altın ve platin gibi belirli kalınlıkta iletken malzemeler püskürtülmelidir.Ayrıca, kırık yüzeyinde yanıkların önlenmesi için, gözlem voltajının kontrol edilmesi gerekir, genellikle 5-15Kv uygun.Enerji dağıtım spektrometresi bileşen analizi yaparken, nokta taraması, çizgi taraması ve yüzey taraması gibi üç biçim kullanılabilir.

Tarama elektron mikroskobu gözlem

(Skanlama elektron mikroskobu/SEM)

Yukarıdaki üç gözlem yöntemi, süreç açısından, önce düşük büyütme ve sonra yüksek büyütme, önce makroskopik ve sonra mikroskobik olarak ilerleyici bir ilişki içindedir.Yukarıdaki analiz teknikleri daha yaygın olarak kullanılır.Bu analiz tekniklerine ek olarak, metalografik mikroskoplar, iletim elektron mikroskopları vb. gözlem için de kullanılabilir.

Kırık morfolojisi
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, arıza analizi ve yeni malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi. Genellikle ayna alanı, kaburga morfolojisi, kemer çizgisi çizgisi ve stres beyazlatma alanına ayrılır.
(1) Ayna alanı
Ayna alanı, bir veya birkaç gümüş çizgi boyunca çatlakların uzatılması ve yırtılması ile oluşur.Gümüş çizgilerin büyümesi, para çizginin ortasına rastgele sarmallardan sınırdaki polimer zincirinin yönelim dönüşümü sürecine bağlıdırDaha düşük yükleme hızı ve daha yüksek test sıcaklığı, gümüş çizginin büyüme süresini daha yeterli hale getirir.
(2) Kaburga benzeri morfoloji
Kaburga benzeri morfoloji, keskin bantlar ve pürüzsüz bantlardan oluşur, keskin bant ön tarafta ve pürüzsüz bant arka tarafta; keskin bant birçok eşit olmayan küçük düzlemden oluşur,ve gümüş çizgiler genellikle pürüzsüz bant üzerinde gözlemlenebilir.
(3) Yay şeklindeki çizgiler
Yay şeklindeki çizgiler, polimer malzemesinin kırılmasında çatlak genişlemesi, çatlak durması ve çatlak yeniden başlatılmasıyla kalan morfolojik özelliklerdir.Test sıcaklığını düşürmek ve yükleme hızını arttırmak genellikle polimer malzemesinin çapraz kesimindeki kemer şeklindeki çizgilerin uzaklığında bir azalmaya neden olur.
(4) Stres beyazlama bölgesi
Stres beyazlama bölgesi, polimer malzemesinin plastik deformasyon alanıdır.Dış kuvvetin etkisi altında polimer malzemenin gümüş çizgisi veya kesme vermesinin sonucudur.Periferik kırık yüzey morfolojisi genellikle lif morfolojisi, mikro çukurlar ve parabolik desenlerdir.