Физика. Механика и молекулярная физика. Исследование механических свойств твердых материалов. Учебное пособие

Изучение механических свойств аморфного металли-

ческого сплава.

Для определения механических свойств материалов требуется проведение статических или динамических испы­таний образцов материалов. Механические свойства зависят от многих факторов и могут быть определены только после проведения испытаний. Статические испытания не учиты­вают силу инерции и проводятся согласно стандартам, где образец, его форма и размеры определены. При статическом испытании образец плавно нагружается со скоростью дефор­мации не более 20 мм/мин до тех пор, пока не произойдет разрыв. Эти испытания имеют основополагающее значение для определения механических характеристик материа­лов, таких как характеристики прочности и пластичности. Прочность – свойство твердых тел сопротивляться разруше­нию и пластической деформации при нагрузках или других воздействиях, таких как неоднородные температурные или магнитные поля. Пластичность, в свою очередь, характери­зуется необратимой деформацией материалов при действии нагрузок или других воздействий. Если материал хрупкий, значит, он необратимо деформируется и не проявляет пла­стичность. Хрупкость – практическое отсутствие пластично­сти материала.

Механические испытания делятся следующим образом:

как много напряжения может выдержать материал при рас­тяжении до того, как он разорвется;

сколько материал устойчив к появлению царапин и следов от инструментов, что важно для его использования в различ­ных условиях;

делить, как хорошо материал сохраняет свои свойства при длительном использовании, что важно для его долговечно­сти и стойкости к износу;

Испытание на растяжение считается одним из наи­более информативных и точных методов определения меха­нических свойств металлов. Во-первых, это связано с тем, что при этом испытании происходит разрушение образца, что позволяет получить максимально точные данные о его

В различных материалах могут происходить разные виды деформации при испытании на растяжение. В общем случае можно выделить три основных вида деформации: упругую, пластическую и разрушающую.

В общем случае неупорядоченные материалы – веще­ства, которые находятся в твердом состоянии, но при этом не имеют строгой периодичности и упорядоченности в рас­положении атомов, ионов, молекул или целых атомных групп на длинных расстояниях. К таким материалам мож­но отнести стекла, полимеры, твердые растворы, смолы, высокодисперсные порошки, продукты осаждения из во­дных растворов и металлические сплавы с неупорядочен­ной атомной структурой. В научной литературе ранее ис­пользовались термины «аморфный» и «стеклообразный», по своей сути термины имеют схожий смысл, однако есть и некоторое различие.

Обычно термин «стеклообразный» (или «металличе­ское стекло») использовался для обозначения материалов, находящихся в твердом состоянии и полученных при охлаж­дении расплавов. Таким образом, этот термин предполагает вполне определенный метод получения материалов и, следо­вательно, является несколько ограниченным.

«аморфный» (аморфный материал, аморфный металличе­ский сплав, аморфная структура и т.д.).

Аморфные металлические сплавы представляют со­бой твердые металлические вещества, в которых нет дальне­го порядка в расположении атомов. Это обусловливает ряд значительных отличий от кристаллических металлов. Они были впервые созданы в 1960 году П. Дувезом, но широкие исследования и использование в промышленности началось только спустя 10 лет после изобретения метода спиннинго­вания в 1968 году. На данный момент существует несколь­ко сотен аморфизующих материалов, подробно изучены их структура и свойства. Большинство аморфных сплавов нахо­дят широкое применение в промышленности.