In\u017eenirji se z Youngovim modulom opirajo na oceno, koliko obremenitev lahko prenese material, preden se trajno deformira ali propade, in na na\u010drtovanje struktur, ki vzdr\u017eijo zunanje sile, ne da bi se ogrozile ali razpadle.<\/p>\n
Nedestruktivni preskusi, kot sta akusti\u010dna in nanoindentacija, so u\u010dinkovita orodja za ocenjevanje mehanskih lastnosti materialov, vendar so lahko njihove zahteve glede vzorcev omejene, zaradi \u010desar so krivulje porazdelitve v primerjavi s tradicionalnimi metodami nateznega presku\u0161anja manj enakomerne.<\/p>\n
Youngov modul, imenovan tudi modul elasti\u010dnosti, meri sposobnost materialov, da se upirajo deformaciji. In\u017eenirji morajo poznati Youngov modul, saj koli\u010dinsko opredeljuje odpornost proti zunanjim silam in jim omogo\u010da na\u010drtovanje u\u010dinkovitej\u0161ih sistemov.<\/p>\n
Pri dolo\u010danju Youngovega modula je treba vzorec materiala najprej izpostaviti nara\u0161\u010dajo\u010dim nateznim obremenitvam, dokler se ne dose\u017ee meja elasti\u010dnosti, nato pa se mu pred novo obremenitvijo dovoli, da se vrne na prvotne dimenzije. Meritve deformacij, opravljene med tem postopkom, omogo\u010dajo izra\u010dun Youngovega modula z izrisom njegovega naklona na krivulji napetost\/deformacija.<\/p>\n
\u010ceprav je natezni preskus \u0161e vedno glavna metoda za merjenje Youngovega modula, je njegova natan\u010dnost pri merjenju deformacije v mikroskopskem merilu lahko te\u017eavna. Nanoindentacija ponuja \u0161e en pristop, ki lahko natan\u010dno zajame vrednosti Youngovega modula na nanoskali - vendar zahteva opremo za presku\u0161anje visoke lo\u010dljivosti in specializirana orodja za pripravo vzorcev za analizo.<\/p>\n
Youngov modul aluminijevega oksida je bil med procesom sintranja dinami\u010dno pregledan in je pokazal eksponentno odvisnost od poroznosti, ki se odli\u010dno ujema s stati\u010dnimi meritvami pri sobni temperaturi. Poleg tega dinami\u010dni Youngov modul eksponentno nara\u0161\u010da pri vi\u0161jih temperaturah, saj procesi zgo\u0161\u010devanja prevladujejo nad procesi sintranja.<\/p>\n
Zaradi manj\u0161ega modula elasti\u010dnosti aluminijevega oksida je za njegovo raztezanje potrebna ve\u010dja sila kot za raztezanje podobnih odsekov jeklenega materiala, zato je testiranje z Vernierovo lestvico bistven na\u010din zbiranja natan\u010dnih podatkov med nateznim testiranjem. In\u017eenirji bodo imeli koristi od natan\u010dnej\u0161ih izra\u010dunov Youngovega modula, tako da bodo lahko te pomembne informacije uporabili pri na\u010drtovanju u\u010dinkovitej\u0161ih struktur. Primer: Z uporabo aluminijevega oksida z ni\u017ejim Youngovim modulom od jekla lahko zobne restavracije postanejo bolj toge in zmanj\u0161ajo nastanek razpok pri uporabi sile, kar izbolj\u0161a udobje pacienta in hkrati zmanj\u0161a tveganje okvare vsadka zaradi prevelikih obremenitev.<\/p>\n
Aluminij se pona\u0161a z izjemno visokim Youngovim modulom, zato je odporen proti deformacijam. \u017dal pa zaradi svoje krhke narave ne more biti uporaben za aplikacije, ki zahtevajo plasti\u010dnost, kot so strukturne komponente ali rezalna orodja, saj nima to\u010dke plasti\u010dnosti - zato je razumevanje njegovega obna\u0161anja pod obremenitvijo tako klju\u010dnega pomena.<\/p>\n
Vibracijsko testiranje ponuja re\u0161itev, saj z merjenjem resonan\u010dne frekvence predmeta oceni njegove elasti\u010dne lastnosti. Pri vibracijskem testiranju se z majhnimi izstrelki udari po vzorcih, pri \u010demer se s senzorji bele\u017eijo vibracijski signali, ki se nato s hitro Fourierovo transformacijo pretvorijo nazaj v podatke v frekven\u010dni domeni, nato pa jih programska oprema, zasnovana posebej za analizo, uporabi za zelo natan\u010den izra\u010dun resonan\u010dne frekvence in dolo\u010ditev elasti\u010dnih lastnosti vzorcev.<\/p>\n
Poissonovo razmerje v aluminijevem oksidu je odvisno od gostote in celi\u010dne strukture njegove sestave, zato so natan\u010dne meritve Poissonovega razmerja v aluminijevem oksidu zaradi teh spremenljivk lahko te\u017eavne. Kljub temu so ga v ve\u010d \u0161tudijah preu\u010devali z vibracijskimi preskusi ali na druge na\u010dine.<\/p>\n
Ena takih metod je sistem Sonelastic za merjenje stri\u017enega razmerja, Poissonovega razmerja in du\u0161enja. Naprava meri resonan\u010dne frekvence vzorcev z uporabo natan\u010dne \u017ei\u010dne podpore za dolo\u010danje elasti\u010dnih modulov materialov z grobo mikrostrukturo, kot so betoni ali ognjevzdr\u017eni materiali - meritve se izvajajo pri nizkih in visokih temperaturah.<\/p>\n
Normalizirano Poissonovo razmerje v aluminijastih penah se spreminja glede na njihovo relativno gostoto in ga je najbolje modelirati s funkcijo mo\u010dnostnega zakona z eksponentom 1,72 +- 0,10. Ta vrednost se popolnoma ujema z drugimi oblikami aluminijevih pen, kar potrjuje opravljene meritve. Druga mo\u017enost je, da bi z modeli zmesi ali perkolacije pojasnili, zakaj se Poissonovo razmerje zmanj\u0161uje z ve\u010danjem poroznosti.<\/p>\n
Dinami\u010dno med sintranjem se je Youngov modul linearno zmanj\u0161eval s temperaturo, nato pa pri vi\u0161jih temperaturah hitro nara\u0161\u010dal, ko se je proces zgo\u0161\u010devanja nadaljeval. Dinami\u010dne meritve Youngovega modula so imele podobne trende kot stati\u010dne meritve pri sobni temperaturi za ta vzorec.<\/p>\n
Aluminij je zaradi svoje izjemne natezne trdnosti eden najmo\u010dnej\u0161ih materialov. Lahko prenese velike obremenitve in napetosti, ne da bi razpokal, zato je primeren za gradbene projekte, ki zahtevajo visoko trdne materiale, pona\u0161a pa se tudi z impresivno odpornostjo proti obrabi, zaradi \u010desar je primeren za komponente, ki so izpostavljene obrabi in trganju.<\/p>\n
Keramika iz aluminijevega oksida je znana po tem, da je odporna proti toplotnim \u0161okom, kar pomeni, da lahko prenese visoke temperature, ne da bi jo nenadno povi\u0161anje temperature po\u0161kodovalo. Zaradi tega je aluminijev oksid idealen za aplikacije, ki vklju\u010dujejo visoke temperature, kot sta letalska in vesoljska tehnika ali proizvodnja elektri\u010dne energije. Poleg tega je zaradi svoje odli\u010dne elektri\u010dne prevodnosti primeren za uporabo v aplikacijah za o\u017ei\u010denje ali o\u017ei\u010denje drugih predmetov.<\/p>\n
Natezni preskus je eden najbolj\u0161ih na\u010dinov za natan\u010dno merjenje Youngovega modula v materialih, ki vklju\u010duje postopno pove\u010devanje sile na vzorec do meje elasti\u010dnosti. Na vsaki to\u010dki tega procesa se opravijo meritve sile in deformacije na razli\u010dnih to\u010dkah na poti do elasti\u010dnega obmo\u010dja, naklon pa se izri\u0161e kot del krivulje napetosti in deformacije. \u010ceprav se ta metoda odli\u010dno obnese pri merjenju mehanskih lastnosti na mikro- in nanometrski ravni, sta za njeno u\u010dinkovito izvajanje morda potrebna specializirana oprema in strokovno znanje.<\/p>\n
Vendar obstajajo tudi druge metode za merjenje Youngovega modula, ki zagotavljajo natan\u010dnej\u0161e rezultate kot natezni preskus. Ena takih metod je nanoindentacija AFM, ki omogo\u010da natan\u010dne meritve lastnega Youngovega modula materialov; pri tej tehniki se konzola, opremljena s konico AFM, upogne proti povr\u0161ini vzorca in pri tem se zabele\u017eijo krivulje sile glede na deformacijo.<\/p>\n
Znanstveniki lahko s to metodo primerjajo vrednosti Youngovih modulov razli\u010dnih materialov in dolo\u010dijo, kateri od njih ima najvi\u0161jo lastno vrednost. Poleg tega je ta pristop mogo\u010de uporabiti tudi za analizo vpliva po\u0161kodb na vrednosti Youngovega modula materialov.<\/p>\n
Znanstveniki so odkrili tudi, da poroznost aluminijevega oksida vpliva na njegov Youngov modul in Poissonovo razmerje. Medtem ko so prej\u0161nje \u0161tudije upo\u0161tevale le sferi\u010dno obliko por med zgo\u0161\u010devanjem, nova \u0161tudija upo\u0161teva tudi vse spremembe med zgo\u0161\u010devanjem, ki spreminjajo obliko por.<\/p>\n
In\u017eenirji z Youngovim modulom ugotavljajo, kak\u0161no obremenitev lahko prenese material, preden se trajno deformira ali propade, kar in\u017eenirjem omogo\u010da, da oblikujejo strukture, ki so sposobne vzdr\u017eati zunanje sile, ne da bi razpokale ali se poru\u0161ile. Raziskovalci za natan\u010dne izra\u010dune Youngovega modula pogosto uporabljajo metode neporu\u0161itvenega testiranja, kot so ultrazvo\u010dni valovi; meritve hitrosti ultrazvo\u010dnega valovanja omogo\u010dajo korelacijo Youngovega modula z mikrostrukturo materiala, velikostjo zrn in zna\u010dilnostmi poroznosti ognjevarnih materialov.<\/p>\n
Elasti\u010dne lastnosti aluminijevega oksida so odvisne od temperature in procesa sintranja ter od sestave steklastih faz na mejah zrn. Ta druga faza lahko mo\u010dno vpliva na stopnjo odpornosti proti lezenju; pri visokih temperaturah sintranja se viskoelasti\u010dna deformacija znatno pove\u010da, medtem ko se pri ni\u017ejih temperaturah ta parameter linearno zmanj\u0161uje.<\/p>\n
Aluminij je mogo\u010de okrepiti z dodajanjem elementov, ki pove\u010dajo koncentracijo steklaste faze in trdnost ter izbolj\u0161ajo kristalno strukturo za pove\u010danje Youngovega modula in odpornosti proti lezenju. Dopiranje z La, Mg ali Y lahko zni\u017ea temperaturo sintranja in zmanj\u0161a hitrost lezenja ob hkratnem pove\u010danju natezne trdnosti.<\/p>\n
Na sliki 11 so prikazane fraktografije nateznega lezenja kompozitov ABOw\/Al-12Si, oja\u010danih z metlicami, pri 350 in 400 stopinjah Celzija, ki so se v celoti makroskopsko krhko lomile, vendar so se na lokalnih obmo\u010djih mikroskopsko duktilno lomile, ki so kazali razdru\u017eevanje med matrico in whiskerji ter znake silicijeve faze ali faze intermetalnih spojin na povr\u0161inah aluminija, kar ka\u017ee na medfazno razdru\u017eevanje na povr\u0161ini pri lezenju, na povr\u0161ini aluminija pa so bile vidne faze silicijeve faze ali intermetalne spojine, kot je razvidno iz slik povr\u0161ine pri lezenju (slika 11).<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
In\u017eenirji se zana\u0161ajo na Youngov modul, da ocenijo, koliko obremenitev lahko prenese material, preden se trajno deformira ali odpove, in [...]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-742","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/742","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=742"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/742\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":743,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/742\/revisions\/743"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=742"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=742"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=742"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}