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掃描電鏡下的材料拉伸實(shí)驗(yàn)

 更新時(shí)間:2019-04-30 點(diǎn)擊量:3541

拉伸試驗(yàn)是一種常用的分析方法,可以提供有關(guān)物體彈性的信息,以及物體受到壓力或拉力時(shí)產(chǎn)生的阻力。這種測(cè)試可以對(duì)多種材料進(jìn)行分析,分析材料受力時(shí)變化行為。拉伸試驗(yàn)的主要目的是評(píng)估相關(guān)參數(shù)(比如楊氏彈性模量)或研究剪切應(yīng)力如何影響材料性能。拉伸試驗(yàn)可以幫助研究人員創(chuàng)建模型并研發(fā)更好的材料。但怎么能看到拉伸試驗(yàn)的過(guò)程呢?

 

掃描電鏡的拉伸試驗(yàn)

 

實(shí)際上,拉伸試驗(yàn)有助于預(yù)測(cè)材料何時(shí)會(huì)斷裂,但它無(wú)法提供有關(guān)材料為什么或如何斷裂的信息,除非在顯微鏡下進(jìn)行試驗(yàn)。很明顯,顯微鏡的分辨率越高,可以觀察到的信息越多。因此,將拉伸試驗(yàn)與掃描電鏡結(jié)合起來(lái),可以提供更多的信息,并對(duì)材料如何斷裂以及如何改進(jìn)其性能的深入研究提供更多的信息。

 

通常,掃描電鏡(SEM)中的拉伸試驗(yàn)主要用于對(duì)聚合物進(jìn)行周期性測(cè)試。這些測(cè)試包括多次拉伸材料,以評(píng)估材料在使用過(guò)程中如何磨損。

 

掃描電鏡(SEM)的拉伸試驗(yàn)操作過(guò)程如下:將一小部分材料切割成條狀,裝入拉伸裝置中,將其牢固地夾在兩個(gè)活動(dòng)的夾子上,后裝入掃描電鏡(SEM)中。由于材料性能不同,測(cè)試用時(shí)不同。

 

下圖是掃描電鏡對(duì)橡皮筋進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)的結(jié)果。樣品從初(放松)的位置拉伸到 1 毫米。隨后拉伸至9 毫米,再放松至 1 毫米。重復(fù)三次。

 

圖1:橡皮筋的循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果

 

包裝材料牽引試驗(yàn)

 

拉伸試驗(yàn)的另一個(gè)典型應(yīng)用是包裝材料的研究。這些材料通常是多層材料。每一層都有一個(gè)特定的功能,以滿足材料所需的性能。

 

在下面的視頻中,以一個(gè)牛奶紙盒的包裝為樣品材料,裝入拉伸臺(tái)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。測(cè)試過(guò)程被記錄下來(lái),顯示了其斷裂過(guò)程。

 

 

拉伸臺(tái)規(guī)格

 

更堅(jiān)硬的材料,如金屬(鋁,鋼),也可以測(cè)試。實(shí)際上,樣品臺(tái)可以施加高達(dá) 1kN 的力,可以在掃描電鏡內(nèi)外使用同一樣品臺(tái)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。分析的準(zhǔn)確性取決于樣品臺(tái)夾具的分辨率,即樣品臺(tái)對(duì)施加于樣品的力的變化的敏感度。通常情況下,準(zhǔn)確度大約是操作者所能施加的大力的 1%。

 

金屬拉伸斷裂

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