Қатты материалдармен күресу қиын. Оларды кесу, қыру және бұрмалау қиын. Олармен жұмыс істеу де қиын. Бірақ олар қандай?
Қаттылық - қысу күші әсер еткенде қатты заттың әртүрлі тұрақты пішіннің өзгеруіне қаншалықты төзімді екенін көрсететін өлшем.
Кейбір материалдар, мысалы, металл басқаларға қарағанда қиынырақ. Макроскопиялық қаттылық негізінен күшті молекулааралық байланыстармен сипатталады, бірақ қатты материалдардың күш әсерінен әрекеті күрделі; сондықтан қаттылықтың әртүрлі өлшемдері бар: сызат қаттылығы, шегініс қаттылығы және кері серпілу қаттылығы.
Бұл мақалада мен қатты материалдардың не екенін және олар құрылыста және басқа салаларда қалай қолданылатынын түсіндіремін.
Бұл жазбада біз мыналарды қарастырамыз:
«Қатты материал» термині іс жүзінде нені білдіреді?
Қатты материалдар туралы айтқанда, кесу, қыру немесе бұрмалау қиын болатын тұрақты қасиеті бар материалдың белгілі бір түріне сілтеме жасаймыз. Қатты материалдың анықтамасы бір құжатта немесе құжаттар қатарында болатын деректердің немесе ақпараттың бір жиынтығы емес. Оның орнына, ол берілген жобаның немесе қазбаның тиісті талаптарына сәйкес келетін әдістер мен нұсқаулардың реттелетін жиынтығын талап етеді.
Қаттылық қалай өлшенеді?
Заттың қаттылығы оның кристалдық құрылымымен анықталады, ол қалыпты және жиі «тығыз». Бұл гауһар, шыны және басқа қатты материалдарға қатысты. Қаттылық материалдың жыртылуына, қырылуына немесе кесілуіне төзімділік деңгейін көрсететін стандартты әдістер жиынтығы арқылы өлшенеді. Қаттылықты өлшеу үшін қолданылатын әдістердің кейбірі:
- Материалдың қаттылығын 1-ден 10-ға дейінгі шкала бойынша бағалайтын Mohs шкаласы
- Роквелл шкаласы, ол гауһар таспен жасалған шегіністің тереңдігін өлшейді.
- Виккерс шкаласы, ол гауһар ұштары бар шегіністің өлшемін өлшейді
Қатты материалдар қалай дайындалады
Қатты материалдар көбінесе нақты материалға және жобаның талаптарына байланысты әртүрлі әдістерді қолдана отырып дайындалады. Қатты материалдарды дайындау үшін қолданылатын кейбір жалпы әдістер:
- Алмаз арамен кесу
- Алмаз ұнтақтағышпен ұнтақтау
- Құмдауыт
- Химиялық өңдеу
Белгіленген лимиттер мен баптар туралы келісімдер
Қатты материалдармен жұмыс істегенде, материалды қалай өңдеу немесе дайындау керектігін көрсететін белгіленген шектеулер немесе тармақ келісімдері болуы мүмкін екенін ескеру маңызды. Мысалы, белгілі бір қазба алаңында рұқсат етілетін дренаж көлеміне шектеулер болуы мүмкін немесе берілген жоба үшін қатты материалдың белгілі бір түрін пайдалануды талап ететін тармақтар туралы келісімдер болуы мүмкін.
Қатты және жұмсақ материалдар: олардың айырмашылығы неде?
Қатты материалдар олардың қатты табиғатымен және деформацияға жоғары төзімділігімен сипатталады, ал жұмсақ материалдар салыстырмалы түрде деформацияға және пішінін өзгертуге оңай. Қатты материалдардың кейбір жалпы мысалдарына болат, бетон және ерітінді жатады, ал резеңке мен күміс жұмсақ материалдардың мысалдары болып табылады.
Магниттік қасиеттері
Қатты және жұмсақ материалдардың тағы бір маңызды айырмашылығы олардың магниттік қасиеттерінде жатыр. Қатты материалдар, мысалы, тұрақты магниттер, жоғары коэрцивтілікке ие және күшті магнит өрісін жасау үшін магниттелуі мүмкін. Жұмсақ материалдар, керісінше, төмен коэрцивтілікке ие және оңай магнитсізденуі мүмкін.
Магниттеу циклі
Магниттелу контуры – материалдың магнит өрісі мен магниттелуі арасындағы байланысты көрсететін график. Қатты материалдарда жоғары коэрцивтілікті және күшті магниттелуді көрсететін тар гистерезис контуры болады, ал жұмсақ материалдарда кең гистерезис ілмегі бар, бұл төмен коэрцивтілікті және әлсіз магниттелуді көрсетеді.
Атом құрылымы
Материалдың қаттылығын анықтауда оның атомдық құрылымы да маңызды рөл атқарады. Қатты материалдар әдетте жоғары реттелген атомдық құрылымға ие, атомдары қалыпты үлгіде орналасқан. Жұмсақ материалдар, керісінше, атомдары жартылай кездейсоқ тәртіпте орналасқан атомдық құрылымға ие.
Uses
Қатты және жұмсақ материалдардың қасиеттері оларды әртүрлі қолдану үшін қолайлы етеді. Қатты материалдар көбінесе құрылыста және өндірісте қолданылады, мұнда беріктік пен беріктік маңызды. Жұмсақ материалдар, керісінше, киім мен аяқ киім сияқты қозғалыс пен икемділік қажет болатын қолданбаларда жиі қолданылады.
Sonorous Properties
Қатты материалдар да дыбысты болады, яғни олар соғылған кезде шырылдаған дыбыс шығарады. Себебі қатты материалдардағы атомдар тығыз орналасқан және оңай тербеледі. Жұмсақ материалдар, керісінше, дыбыссыз және соққан кезде шырылдаған дыбыс шығармайды.
Қатты материалдардың кең әлемін зерттеу
Қатты материалдар - оңай деформацияланбайтын немесе пішінін өзгертуге болмайтын қатты заттар. Олардың құрамында қалыпты кристалдық құрылымда жинақы орналасқан атомдар бар, бұл оларға бірегей қасиеттер береді. Заттың қаттылығы оның тырнауға, кесуге немесе тырнауға қарсы тұру қабілетімен анықталады.
Қатты және жұмсақ материалдар арасындағы айырмашылықтар
Қатты және жұмсақ материалдар арасындағы айырмашылықтар өте үлкен. Негізгі айырмашылықтардың кейбірі мыналарды қамтиды:
- Қатты материалдар қатты және оңай деформацияланбайды немесе пішінін өзгертпейді, ал жұмсақ материалдар икемді және оңай қалыптауға немесе пішіндеуге болады.
- Қатты материалдар әдетте жұмсақ материалдарға қарағанда берік және ұзаққа созылады.
- Қатты материалдар көбінесе беріктік пен беріктік маңызды болып табылатын қолданбаларда қолданылады, ал жұмсақ материалдар көбінесе жайлылық пен икемділік маңыздырақ қолданбаларда қолданылады.
Реттелетін қатты материалдар
Қатты материалдардың маңызды аспектілерінің бірі - оларды нақты қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін теңшеуге болады. Мысалы, материалдың кристалдық құрылымын өзгерту арқылы оның қаттылығын, беріктігін және басқа қасиеттерін өзгертуге болады. Бұл инженерлер мен ғалымдарға арнайы қолданбаларға бейімделген материалдарды жасауға мүмкіндік береді.
Қатты материалдарға қол жеткізу
Қатты материалдарға қол жеткізу қиын болуы мүмкін, өйткені олар көбінесе жердің немесе басқа табиғи материалдардың ішінде болады. Дегенмен, технологияның жетістіктері бұл материалдарды табуды және алуды жеңілдетті. Мысалы, тау-кен өндіру әдістері бізге бұрын жету қиын болған гауһар және темір сияқты қатты материалдарға қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Қаттылық мәселесі
Қаттылық мәселесі әртүрлі салаларда маңызды мәселе болып табылады. Қатты материалдардың қасиеттерін түсіну арқылы біз күштірек, берік құрылымдар жасай аламыз, жаңа кескіш құралдар мен абразивтерді жасай аламыз және арнайы қолданбалар үшін теңшелген материалдарды жасай аламыз. Ғалым, инженер немесе айналаңыздағы әлемді қызықтыратын болсаңыз да, қатты материалдарды зерттеу көптеген жауаптар мен түсініктер беретіні сөзсіз.
Қатты қатты заттарға айнала алатын материалдар
Кейбір табиғи элементтер өңдеу арқылы қатты қатты материалдарға айналу мүмкіндігіне ие. Мысалы:
- Темірді қаттылық пен беріктік деңгейі жоғары шыңдалған болатқа өңдеуге болады.
- Борды бор карбидіне өңдеуге болады, бұл адамға белгілі ең қатты материалдардың бірі.
- Күміс таза күмістен қаттырақ күміске өңделуі мүмкін.
Реттелетін формулалар
Кейбір материалдарды тозуға, жыртуға, сызуға және кесуге қарсы тұру үшін формулалар арқылы теңшеуге болады. Мысалы:
- Ерекше қасиеттері бар бетон өнімін жасау үшін ерітіндіні әртүрлі элементтермен араластыруға болады.
- Резеңкеден жоғары қаттылық пен беріктікке ие өнімді жасау үшін өңдеуге болады.
Сақталған энергия
Кейбір материалдардың энергияны жинақтау қабілеті бар, бұл олардың қатты затқа айналуына мүмкіндік береді. Мысалы:
- Мұздың деформациялануы және пішінін өзгерту оның ішінде жинақталған энергияның арқасында қатты затты жасауға болады.
- Кварцты сызып тастауға болады, ол атомдардағы энергияның арқасында дыбысты затты жасайды.
Қазіргі заманғы өңдеу
Қазіргі заманғы өңдеу әдістері жұмсақ материалдарды қатты заттарға айналдыруға мүмкіндік береді. Мысалы:
- Әр түрлі металдарды кесу және пішіндеу әртүрлі қаттылық пен беріктік деңгейлері бар өнімдерді жасауға болады.
- Шынықтыру деп аталатын процесс арқылы шыны қатты затқа айналуы мүмкін.
Қатты материалдарға кең қолдану және заңды қызығушылық өз білімдері мен параметрлерін бөлісуге келісім беретін мақалалар мен жеткізушілер банкін дамытуға әкелді. Тозуға, жыртуға, тырнауға және кесуге қарсы тұру қабілеті қаттылық деп аталады және бұл әртүрлі салаларда жоғары сұранысқа ие қасиет.
қорытынды
Сонымен, сізде қиын материалдар бар - қиын кесу, қыру немесе бұрмалау. Оларда реттелетін жиын әдістерін талап етудің орнына деректер ақпаратының бір жиыны бар. Олар жобаға сәйкес тиісті талаптарға сәйкес келеді және қазбаның қаттылығын Мох шкаласы, Роквелл шкаласы және Викерс шкаласы арқылы өлшеуге болады. Қатты материалдар құрылыс пен өндіріс үшін маңызды, оларды қаттылық пен беріктік үшін пайдалануға болады. Олар сондай-ақ жайлылық пен икемділік үшін пайдаланылады, сондықтан сіз қатты материалдардың кең әлемін зерттеуіңіз керек.
Мен Джост Нусселдермін, Tools Doctor негізін қалаушы, контент маркетолог және әкемін. Мен жаңа жабдықты сынап көргенді ұнатамын және өз командаммен бірге 2016 жылдан бері адал оқырмандарға құралдар мен шеберлік бойынша кеңестер беру үшін тереңдетілген блог мақалаларын жасап келемін.
