Análise de fracturas de materiais poliméricos
Introdução básica
Os materiais poliméricos são um novo tipo de material estrutural, que é amplamente utilizado devido às suas excelentes propriedades químicas e físicas.Pode ocorrer rachaduras ou rupturas devido a um desenho ou utilização não razoáveisDe acordo com a classificação do mecanismo de fratura, o seu modo de fratura pode ser dividido em muitos tipos, e a fissuração/fractura por fadiga pertence a um deles.

A análise de fracturas de materiais poliméricos é uma das formas importantes de analisar a falha de materiais poliméricos.A análise de fracturas é de grande importância para a investigação e desenvolvimento de materiaisAo analisá-lo para encontrar o princípio e compreender o mecanismo, pode melhorar a qualidade do produto, melhorar o processo ou desempenhar um papel no julgamento da responsabilidade.A fratura refere-se ao fenômeno de que o material é quebrado aleatoriamente por força externa e separado em duas ou mais partesA superfície ou a secção transversal após a fratura é chamada de fratura.A natureza e a causa da falha dos materiais poliméricos podem ser estudadasA análise das características morfológicas da fratura é um dos métodos importantes para a investigação de materiais poliméricos.O craqueamento gradual dos materiais poliméricos passa por três fases: iniciação de rachaduras, expansão estável e expansão rápida.

Análise de fracturas de materiais poliméricos

Princípio da fractura
A deformação plástica dos materiais polímeros é causada pela estrutura molecular profunda.A influência mútua da expansão das cavidades e da tensão plástica tornará o processo de fratura complicado.A deformação plástica causada pelo deslizamento em grãos de polímeros simples não pode ocorrer como em grãos de metal.
Classificação das fraturas
A fratura de materiais de polímeros é dividida em fratura frágil e fratura dúctil.A deformação da amostra antes da fratura é uniforme, fazendo com que a rachadura da amostra penetre rapidamente no plano perpendicular à direção da tensão.e a fratura dúctil é causada pelo componente de tensão de cisalhamento.
Método de análise
1Observação macroscópica

Utilize o olho nu ou uma lupa para observar em baixa ampliação. Geralmente, apenas observação pode ser feita, e nenhuma foto pode ser tirada.A sua ampliação é inferior a 50 vezes, geralmente cerca de 10 vezes, que pode ser utilizado para observar a rugosidade da superfície da fratura, as características de início da rachadura, expansão e zona de fratura final,e para determinar a direcção da rachadura, localização da fonte de rachadura, tipo e nível de carga, etc. Normalmente, este método é usado para recolher informações para observação ulterior por microscópio óptico.Observação de baixa ampliação requer apenas que a superfície da fratura seja limpa e livre de poluição.

2Observação por microscópio óptico
O microscópio óptico mais utilizado é um microscópio estéreo.um microscópio óptico pode ser usado para ampliar e observar diretamenteAlém disso, os analistas costumam usar microscópios ópticos de baixa ampliação para tirar fotos de toda a fratura para obter informações mais abrangentes e detalhadas sobre a fratura.e também fornecer informações básicas para a próxima observação microscópica.

3Observação com microscópio eletrônico de varredura
O microscópio eletrônico de varredura é um método de observação microscópica.É geralmente utilizado em conjunto com um espectrómetro dispersivo de energia (EDS)Na análise de fraturas, tem principalmente duas utilizações: observação morfológica e análise de componentes de micro-área.Uma certa espessura de materiais condutores, como ouro e platina, deve ser pulverizada na fratura antes da observação de varredura.Além disso, a fim de evitar queimaduras na superfície da fratura, a tensão de observação deve ser controlada, geralmente 5-15Kv é apropriado.Quando o espectrômetro dispersivo de energia efetua a análise dos componentesA selecção específica pode basear-se nas necessidades reais.

Observação por microscópio eletrônico de varredura

(microscópio eletrônico de varredura/SEM)

Os três métodos de observação acima estão em uma relação progressiva em termos de processo, primeiro baixa ampliação e depois alta ampliação, primeiro macroscópica e depois microscópica.As técnicas de análise acima são mais comumente utilizadasPara além destas técnicas de análise, podem também ser utilizados microscópios metalográficos, microscópios eletrónicos de transmissão, etc. A selecção específica baseia-se também nas necessidades reais.

Morfologia da fratura
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 researchÉ geralmente dividido em área de espelho, morfologia de costelas, linha de linha de arco e área de branqueamento de estresse.
(1) Área do espelho
A área do espelho é formada pela extensão e ruptura de rachaduras ao longo de uma ou algumas listras de prata.O crescimento de listras de prata depende do processo de transformação de orientação da cadeia do polímero no limite de bobinas aleatórias para o meio da listra de prataA menor velocidade de carregamento e a maior temperatura de ensaio tornam o tempo de crescimento da linha prateada mais suficiente.
(2) Morfologia semelhante a costelas
A morfologia semelhante a uma costela é composta por alternantes de bandas ásperas e bandas lisas, com a banda áspera na frente e a banda lisa na parte traseira; a banda áspera é composta por muitos pequenos planos desiguais,e as listras prateadas podem geralmente ser observadas na faixa lisa.
(3) Estrias em forma de arco
As listras em forma de arco são os traços morfológicos deixados pela extensão da fenda, paragem da fenda e reinicialização da fenda quando o material do polímero se rompe.A redução da temperatura de ensaio e o aumento da taxa de carga levam frequentemente a uma diminuição da distância das listras em forma de arco na seção transversal do material do polímero.
(4) Zona de branqueamento por estresse
A zona de branqueamento por tensão é a área de deformação plástica do material do polímero.É o resultado de estrias de prata ou de corte do material do polímero sob a ação de forças externasA morfologia da superfície da fratura periférica é frequentemente a morfologia de fibras, micro-fossas e padrões parabólicos.