Лабораторид металлын чанарыг хэрхэн шалгадаг вэ
Барилга угсралт, тээврийн хэрэгслийн эд анги, электрон төхөөрөмжийн хувьд металлын чанар маш чухал юм. Лабораторийн металлын чанарын шинжилгээ нь металл нь тодорхой стандарт, техникийн шаардлагыг хангаж байгаа эсэхийг баталгаажуулахад чиглэсэн системчилсэн, нарийн төвөгтэй үйл явц юм. Энэхүү процедур нь физик, химийн болон механик туршилтыг багтаасан цуврал туршилтуудыг багтаадаг. Энэ нийтлэлд бид лабораторид металлын чанарыг шалгахад ашигладаг янз бүрийн арга, техникийг авч үзэх болно.
1. Хатуулгийн туршилт
Хамгийн түрүүнд хийгддэг туршилтуудын нэг бол хатуулгийн сорил юм. Металлын хатуулаг гэдэг нь металлын байнгын деформацид тэсвэртэй байдлыг хэмжих хэмжүүр бөгөөд ихэвчлэн хатуу материалыг металл гадаргуу дээр дарах замаар хэмждэг. Хэд хэдэн аргыг түгээмэл ашигладаг:
– Викерсийн хатуулгийн туршилт: Энэ арга нь тодорхой ачааллын дор металл дээр тодорхой өнцгөөр байрлуулсан алмазан пирамид ашигладаг. Хатуулгыг үлдсэн ул мөрний хэмжээгээр хэмждэг.
– Бринеллийн хатуулгийн туршилт: Тодорхой ачаалалтай металл гадаргуу дээр дарагдсан ган эсвэл карбидын бөмбөлөг ашигладаг. Хатуулаг нь үүссэн хэвлэмэл материалын диаметрээр тодорхойлогдоно.
– Роквеллийн хатуулгийн туршилт: Энэ туршилт нь хоёр өөр ачааллын түвшинд өртдөг алмазан конус эсвэл ган бөмбөлөг нэвтрэгчийг ашигладаг. Хатуулгыг тооцоолоход үндсэн ачааллыг өгөхөөс өмнө болон дараа нэвтрэлтийн гүний зөрүүг ашигладаг.
2. Суналтын туршилт
Суналтын туршилт нь механик туршилтын үндсэн аргуудын нэг бөгөөд суналтын бат бэх, суналт, уян хатан модуль зэрэг шинж чанаруудыг хэмжих зорилготой юм. Энэ процедурт металл дээжийг хугарах хүртэл нь татах ажил орно. Шинжилсэн зарим шинж чанарууд нь:
– Суналтын дээд бат бэх (UTS): Металл хагарахаас өмнө тэсвэрлэж чадах хамгийн дээд бат бэх.
– Урсалтын бат бэх: Металл хуванцар деформаци үзүүлж эхлэх үеийн стресс.
– Суналт: Металл хугарахаас өмнө сунах чадварыг хэмжих хэмжүүр бөгөөд анхны уртын өсөлтийн хувиар илэрхийлэгдэнэ.
– Уян хатан чанарын модуль (Янгийн модуль): Металлын хатуулгийн хэмжүүр бөгөөд өгөгдсөн ачааллын дор хэр их уян хатан деформаци үүсч байгааг харуулдаг.
3. Ядаргааны хатуулгийн тест (Ядаргааны тест)
Ядаргааны туршилтыг металл нь мөчлөгийн ачаалал эсвэл дотоод ачаалал болон хүчний давтагдах өөрчлөлтийг хэр сайн тэсвэрлэж чадахыг үнэлэх зорилгоор хийдэг. Энэхүү туршилт нь машины эд анги, гүүрний барилга гэх мэт металл давтагдах ачаалалд өртөх тохиолдолд чухал юм. Ядаргааны туршилт нь дараахь зүйлийг тодорхойлоход тусалдаг.
– Ядаргааны хугацаа: Металл эвдэрч гэмтэхээс өмнө тэсвэрлэж чадах мөчлөгийн тоо.
– Ядаргааны хязгаар: Металл эвдрэлгүйгээр тэсвэрлэх хамгийн их стресс.
4. Нөлөөллийн туршилт
Хатуу чанарын туршилт нь металлын энерги шингээх болон гэнэтийн цохилтыг тэсвэрлэх чадварыг хэмждэг. Түгээмэл хэрэглэгддэг хоёр арга бол:
– Чарпигийн цохилтын туршилт: Төв хэсэгтээ хагас дугуй хэлбэртэй хонхорхойтой, төгсгөлд нь хавчаараар бэхлэгдэж, хүнд савлуураар цохисон саваа хэлбэртэй дээжийг ашиглана. Дээжийг хугалахад шаардагдах энергийг хэмждэг.
– Изод цохилтын туршилт: Чарпитай төстэй боловч дээжийг нэг үзүүрээс нь консоль шиг хавчаарлаж, чөлөөт үзүүрт нь дүүжин цохилт өгнө.
5. Зэврэлтийн туршилт
Зэврэлт гэдэг нь хүрээлэн буй орчинтой химийн урвалд орсноос болж материалын задрал юм. Зэврэлтийн туршилт нь янз бүрийн орчны нөхцөлд металлын бат бөх чанарыг тодорхойлоход чухал ач холбогдолтой. Зарим нийтлэг туршилтуудад дараахь зүйлс орно.
– Давс шүрших туршилт: Металл дээжийг далайн болон үйлдвэрлэлийн нөхцөлийг дуурайлган давсны уусмалаар шүршинэ. Зэврэлт үүсэх хугацааг зэврэлтээс хамгаалах чадварыг хэмжихэд ашигладаг.
– Электрохимийн импеданс спектроскопи (EIS): Электролитийн уусмал дахь металлын цахилгаан эсэргүүцлийг хэмждэг бөгөөд энэ нь зэврэлтийн хурд болон механизмын талаарх мэдээллийг өгдөг.
– Потенциодинамик туйлшрал: Энэхүү туршилт нь металлд нэмэгдэж буй цахилгаан потенциалыг өгч, үүссэн гүйдлийг хэмжих замаар металлын зэврэлтийн зан төлөвийн талаарх мэдээллийг өгдөг.
6. Бичил бүтцийн шинжилгээ
Металл дахь мөхлөг буюу хэсгүүдийн хэмжээ, хэлбэр, тархалтыг шалгахын тулд оптик эсвэл электрон микроскоп ашиглан бичил бүтцийн шинжилгээ хийдэг. Энэ нь дараах зүйлсэд чухал ач холбогдолтой:
– Хэвлэх процессын явцад гарсан өөрчлөлтийг тодорхойлох: Жишээлбэл, бичил бүтцийг өөрчилдөг тосолгоо эсвэл дулааны боловсруулалт.
– Дутагдлын шинжилгээ: Механик шинж чанарт нөлөөлж болох оруулга эсвэл сүвэрхэг чанар гэх мэт.
– Үе шатны судалгаа: Хайлшлах элементүүд металл матриц дотор хэрхэн хуваагддаг эсвэл хувьсдагийг ойлгох.
7. Спектрометр
Спектрометрийг металлын химийн шинжилгээнд ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн элементийн найрлага, цэвэр байдлыг тодорхойлоход тусалдаг. Түгээмэл хэрэглэгддэг зарим аргуудад дараахь зүйлс орно.
– Атомын шингээлтийн спектроскопи (AAS): Тодорхой долгионы урттай гэрлийг шингээж элементүүдийн концентрацийг хэмждэг.
– Индуктив хосолсон плазм (ICP) спектроскопи: Металлын дээжийг ионжуулж, үүссэн гэрлийн спектрийг шинжилж элементийн найрлагыг тодорхойлно.
– Рентген флуоресценц (XRF): Металл дээжинд байгаа атомуудыг өдөөхийн тулд рентген туяаг ашигладаг бөгөөд дараа нь элементийг тодорхойлох зорилгоор хэмжиж болох флуоресцент рентген туяаг ялгаруулдаг.
Дүгнэлт
Лабораторийн металлын чанарын шинжилгээнд материалын чанарын талаар цогц дүр зургийг өгдөг олон төрлийн техникүүд багтдаг. Хатуулгийн туршилт, суналтын туршилтаас эхлээд хатуулгийн туршилт, химийн болон зэврэлтийн шинжилгээ хүртэл арга бүр нь металл нь салбарын стандарт болон хэрэглээний тодорхой үзүүлэлтүүдийг хангаж байгаа эсэхийг баталгаажуулахад ашиглаж болох чухал өгөгдлийг өгдөг. Нарийн туршилтаар дамжуулан материалын эвдрэлийн эрсдлийг багасгаж, эцсийн бүтээгдэхүүний аюулгүй байдал, найдвартай байдал, өртөг хэмнэлтийг баталгаажуулдаг.
