Analisi delle fratture dei materiali polimerici
Introduzione
I materiali polimerici sono un nuovo tipo di materiale strutturale, ampiamente utilizzato a causa delle sue eccellenti proprietà chimiche e fisiche.possono verificarsi crepe o rotture a causa di una progettazione o di un utilizzo irragionevoliSecondo la classificazione del meccanismo di frattura, la sua modalità di frattura può essere suddivisa in molti tipi, e la fatica di crepa/frattura appartiene a uno di essi.

L'analisi delle fratture dei materiali polimerici è uno dei modi importanti per analizzare il guasto dei materiali polimerici.L'analisi delle fratture è di grande importanza per la ricerca e lo sviluppo di materiali. analizzandolo per trovare il principio e comprendere il meccanismo, può migliorare la qualità del prodotto, migliorare il processo o svolgere un ruolo nel giudicare la responsabilità.La frattura si riferisce al fenomeno in cui il materiale viene rotto casualmente da una forza esterna e separato in due o più partiLa superficie o la sezione trasversale dopo la frattura è chiamata la frattura.la natura e la causa del guasto dei materiali polimerici possono essere studiateL'analisi delle caratteristiche morfologiche delle fratture è uno dei metodi importanti per la ricerca dei materiali polimerici.la graduale rottura dei materiali polimerici passa attraverso tre fasi: iniziazione di crepe, espansione stabile e espansione rapida.

Analisi delle fratture dei materiali polimerici

Principio della frattura
La deformazione plastica dei materiali polimerici è causata dalla struttura molecolare profonda.l'influenza reciproca dell'espansione delle cavità e della deformazione plastica complicherà il processo di fratturazioneLa deformazione plastica causata dallo slittamento non può verificarsi nei grani di polimero semplici come nei grani metallici.
Classificazione delle fratture
La frattura dei materiali polimerici è suddivisa in frattura fragile e frattura duttile.La deformazione del campione prima della frattura è uniforme, causando la crepa del campione per penetrare rapidamente il piano perpendicolare alla direzione di sollecitazione.e la frattura duttile è causata dalla componente dello sforzo di taglio.
Metodo di analisi
1. Osservazione macroscopica

Utilizzare l'occhio nudo o una lente di ingrandimento per osservare a bassa ingrandimento.Il suo ingrandimento è inferiore a 50 volte, generalmente di circa 10 volte, che può essere utilizzato per osservare la rugosità della superficie della frattura, le caratteristiche dell'inizio della crepa, l'espansione e la zona di frattura finale,e per determinare la direzione della crepa, posizione della fonte di crepa, tipo e livello di carico, ecc. Di solito questo metodo viene utilizzato per raccogliere informazioni per ulteriori osservazioni al microscopio ottico.L'osservazione a bassa ingrandimento richiede solo che la superficie della frattura sia pulita e priva di inquinamento.

2Osservazione al microscopio ottico
Quando è necessario ingrandire ulteriormente e osservare alcuni dettagli caratteristici della frattura macroscopica, il microscopio ottico più comunemente utilizzato è quello stereo.un microscopio ottico può essere utilizzato per ingrandire e osservare direttamenteInoltre, gli analisti di solito usano microscopi ottici a bassa ingrandimento per scattare foto dell'intera frattura per ottenere informazioni più complete e dettagliate sulla frattura.e forniscono anche informazioni di base per la prossima osservazione microscopica.

3Osservazione al microscopio elettronico di scansione
Il microscopio elettronico di scansione è un metodo di osservazione microscopica.Di solito viene utilizzato in combinazione con uno spettrometro dispersivo di energia (EDS)L'analisi delle fratture ha principalmente due usi: l'osservazione morfologica e l'analisi dei componenti di micro-area.un certo spessore di materiali conduttivi come oro e platino deve essere spruzzato sulla frattura prima dell'osservazione di scansioneInoltre, al fine di evitare ustioni sulla superficie della frattura, è necessario controllare la tensione di osservazione, generalmente 5-15Kv è appropriato.Quando lo spettrometro dispersivo dell'energia esegue l'analisi dei componentiLa selezione specifica può essere basata sulle esigenze reali.

Osservazione al microscopio elettronico a scansione

(microscopio elettronico di scansione/SEM)

I tre metodi di osservazione di cui sopra sono in una relazione progressiva in termini di processo, prima a bassa ingrandimento e poi ad alta ingrandimento, prima macroscopica e poi microscopica.Le tecniche di analisi di cui sopra sono più comunemente utilizzateIn aggiunta a queste tecniche di analisi, possono essere utilizzati per l'osservazione anche microscopi metallografici, microscopi elettronici a trasmissione, ecc. La selezione specifica si basa anche sulle esigenze reali.

Morfologia della frattura
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, analisi dei guasti e ricerca e sviluppo di nuovi materiali.
(1) Area dello specchio
L'area dello specchio è formata dall'estensione e dalla rottura delle crepe lungo una o poche strisce d'argento.La crescita delle strisce d'argento dipende dal processo di trasformazione dell'orientamento della catena polimerica sul confine dalle bobine casuali al centro della striscia d'argentoLa velocità di caricamento più bassa e la temperatura di prova più elevata rendono il tempo di crescita della striscia d'argento più sufficiente.
(2) Morfologia simile a quella delle costole
La morfologia rib-like è composta da fasce ruvide e fasce lisce alternate, con la fascia ruvida davanti e la fascia liscia dietro; la fascia ruvida è composta da molti piccoli piani irregolari,e le strisce d'argento possono essere solitamente osservate sulla banda liscia.
(3) Strette a forma di arco
Le strisce a forma di arco sono le caratteristiche morfologiche lasciate dall'estensione della crepa, dall'arresto della crepa e dal riavvio della crepa quando il materiale polimerico si rompe.L'abbassamento della temperatura di prova e l'aumento della velocità di carico spesso portano a una diminuzione della distanza delle strisce a forma di arco sulla sezione trasversale del materiale polimerico.
(4) Zona di sbiancamento da stress
La zona di sbiancamento da stress è l'area di deformazione plastica del materiale polimerico.È il risultato di striature d'argento o di taglio del materiale polimerico sotto l'azione di forze esterneLa sua morfologia superficiale delle fratture periferiche è spesso costituita da morfologia delle fibre, micro-pits e modelli parabolici.