延展性解释:拉伸应力和金属

延展性是衡量金属承受拉伸应力的能力——任何将物体两端拉开的力。拔河比赛提供了一个很好的例子,说明拉力作用在绳子上。延展性是金属由于此类应变而发生的塑性变形。术语“韧性”字面意思是指金属物质能够被拉伸成细丝,而不会在拉伸过程中变得更弱或更脆。...

延展性是衡量金属承受拉伸应力的能力——任何将物体两端拉开的力。拔河比赛提供了一个很好的例子,说明拉力作用在绳子上。延展性是金属由于此类应变而发生的塑性变形。术语“韧性”字面意思是指金属物质能够被拉伸成细丝,而不会在拉伸过程中变得更弱或更脆。

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韧性金属

具有高延展性的金属,如铜,可以被拉成细长的电线而不会断裂。铜在历史上一直是电的优秀导体,但它几乎可以传导任何东西。低延展性的金属,如铋,在受到拉伸应力时会破裂。

韧性金属不仅可以用于导电布线。例如,黄金、铂金和白银通常被拉成长股用于珠宝首饰。金和铂通常被认为是最具延展性的金属之一。根据美国自然历史博物馆的资料,黄金的宽度只有5微米或百万分之五米厚。一盎司黄金的长度可以达到50英里。

钢缆之所以成为可能,是因为钢缆中使用的合金具有延展性。这些可以用于许多不同的应用,但在建筑项目(如桥梁)和工厂设置(如滑轮机构)中尤其常见。

延展性与延展性

相比之下,延展性是衡量金属承受压缩(如锤击、轧制或压制)的能力。虽然延展性和延展性在表面上看起来相似,但延展性金属不一定具有延展性,反之亦然。这两种性质之间的差异的一个常见例子是铅,由于其晶体结构,铅具有很高的延展性,但不具有很高的延展性。金属的晶体结构决定了它们在应力下如何变形。

构成金属的原子粒子在应力作用下会发生变形,要么相互滑动,要么相互拉伸。延展性更强的金属的晶体结构允许金属原子被拉长得更远,这一过程称为“孪生”。延展性更强的金属是那些更容易孪生的金属。在可塑性金属中,原子彼此滚动到新的、永久的位置,而不会破坏它们的金属键。

金属的延展性在多种应用中都很有用,这些应用要求用压平或轧制成薄板的金属设计特定形状。例如,汽车和卡车的车身需要形成特定的形状,烹饪用具、包装食品和饮料的罐头、建筑材料等也需要形成特定的形状。

用于食品罐头的铝是一种可延展但不可延展的金属。

温度

温度也影响金属的延展性。当金属被加热时,通常会变得不那么脆,从而产生塑性变形。换言之,大多数金属在受热时变得更具延展性,更容易被拉入金属丝而不会断裂。铅被证明是这一规则的一个例外,因为它在加热时变得更脆。

金属的韧脆转变温度是指金属能够承受拉伸应力或其他压力而不会破裂的温度。暴露在低于此温度下的金属容易破裂,因此在选择在极低温度下使用的金属时,这是一个重要的考虑因素。一个很流行的例子是泰坦尼克号的沉没。关于船舶下沉的原因有很多,其中一个原因是冷水对船体钢材的影响。天气太冷,不适合船体金属的韧脆转变温度,增加了船体的脆性,使其更容易受损。

  • 发表于 2021-09-18 08:07
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  • 分类:科学

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