ความเปราะ

โพลีเมอร์

ลักษณะทางกลของพอลิเมอร์สามารถไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิใกล้อุณหภูมิห้อง ตัวอย่างเช่นโพลี (เมทิลเมทาคริเลต)เปราะมากที่อุณหภูมิ4˚C ^[1]แต่พบว่ามีความเหนียวเพิ่มขึ้นพร้อมกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น พอลิเมอร์อสัณฐานเป็นโพลีเมอร์ที่สามารถทำงานได้แตกต่างกันในอุณหภูมิที่แตกต่างกัน พวกเขาอาจมีพฤติกรรมเหมือนแก้วที่อุณหภูมิต่ำ (บริเวณที่มีลักษณะคล้ายแก้ว) ของแข็งที่เป็นยางที่อุณหภูมิปานกลาง (บริเวณที่มีลักษณะเป็นหนังหรือแก้ว) และของเหลวที่มีความหนืดที่อุณหภูมิสูงขึ้น (บริเวณที่มีการไหลของยางและบริเวณที่มีความหนืด) ลักษณะการทำงานนี้เป็นที่รู้จักกันเป็นพฤติกรรม viscoelastic ในบริเวณที่มีลักษณะคล้ายแก้วโพลิเมอร์อสัณฐานจะแข็งและเปราะ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นโพลีเมอร์จะเปราะน้อยลง

โลหะ

โลหะบางชนิดมีลักษณะเปราะเนื่องจากระบบสลิป ยิ่งโลหะมีระบบสลิปมากเท่าใดก็จะยิ่งเปราะน้อยลงเท่านั้นเนื่องจากการเสียรูปของพลาสติกสามารถเกิดขึ้นได้กับระบบสลิปเหล่านี้ ในทางกลับกันด้วยระบบสลิปที่น้อยลงจะทำให้เกิดการเสียรูปของพลาสติกน้อยลงและโลหะจะเปราะมากขึ้น ตัวอย่างเช่นโลหะHCP (หกเหลี่ยมปิดสนิท ) มีระบบสลิปที่ใช้งานอยู่น้อยและโดยทั่วไปจะเปราะ

เซรามิกส์

โดยทั่วไปเซรามิกจะเปราะเนื่องจากความยากลำบากในการเคลื่อนย้ายหรือลื่น มีระบบสลิปเพียงไม่กี่ระบบในเซรามิกแบบผลึกที่ความคลาดเคลื่อนสามารถเคลื่อนไปตามได้ซึ่งทำให้การเปลี่ยนรูปเป็นไปได้ยากและทำให้เซรามิกเปราะมากขึ้น วัสดุเซรามิกโดยทั่วไปแสดงพันธะไอออนิก เนื่องจากประจุไฟฟ้าของไอออนและการขับไล่ของไอออนที่มีประจุเหมือนกันสลิปจึงถูก จำกัด เพิ่มเติม

วัสดุสามารถเปลี่ยนให้เปราะมากขึ้นหรือเปราะน้อยลง

แกร่ง

กราฟเปรียบเทียบ เส้นโค้งความเค้น - ความเครียดสำหรับวัสดุเปราะและเหนียว

เมื่อวัสดุมีความแข็งแรงถึงขีด จำกัด มักจะมีตัวเลือกว่าจะเสียรูปหรือแตกหัก ธรรมชาติอ่อนโลหะสามารถทำที่แข็งแกร่งโดยขัดขวางกลไกของการเสียรูปพลาสติก (ลดขนาดของเมล็ดข้าว , การเร่งรัดการชุบแข็ง , ชุบแข็งการทำงานฯลฯ ) แต่ถ้านี้จะนำไปสู่การที่รุนแรงแตกหักกลายเป็นผลส่วนมากขึ้นและสามารถวัสดุ เปราะ ดังนั้นการปรับปรุงความเหนียวของวัสดุจึงเป็นการปรับสมดุล วัสดุที่เปราะตามธรรมชาติเช่นแก้วไม่ยากที่จะทำให้แข็งได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทคนิคดังกล่าวส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับหนึ่งในสองกลไก : เพื่อเบี่ยงเบนหรือดูดซับส่วนปลายของรอยแตกที่ขยายพันธุ์หรือสร้างความเค้นตกค้างที่ควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อให้รอยแตกจากแหล่งที่คาดเดาได้บางแห่งถูกบังคับให้ปิด หลักการแรกจะใช้ในกระจกลามิเนตที่สองแผ่นกระจกจะถูกคั่นด้วย interlayer ของโพลีไวนิล butyral โพลีไวนิลบิวทิรัลซึ่งเป็นโพลีเมอร์ที่มีความหนืดจะดูดซับรอยแตกที่กำลังเติบโต วิธีที่สองคือใช้ในtoughened แก้วและpre-เน้นคอนกรีต การสาธิตการทรหดแก้วให้บริการโดยเจ้าชายรูเพิร์ท Drop พอลิเมอร์ที่เปราะสามารถทำให้แข็งขึ้นได้โดยใช้อนุภาคโลหะเพื่อเริ่มความกระหายเมื่อตัวอย่างถูกเน้นตัวอย่างที่ดีคือโพลีสไตรีนที่มีผลกระทบสูงหรือ HIPS อย่างน้อยเซรามิกที่มีโครงสร้างเปราะมีซิลิกอนคาร์ไบด์ (ส่วนใหญ่โดยอาศัยอำนาจของความแข็งแรงสูง) และการเปลี่ยนแปลง-toughened เซอร์โคเนีย

ปรัชญาที่แตกต่างกันจะใช้ในวัสดุคอมโพสิตที่เปราะใยแก้ว , ตัวอย่างเช่นที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์ดัดเช่นโพลีเอสเตอร์เรซิ่น เมื่อถูกทำให้ตึงรอยแตกจะเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานแก้ว - เมทริกซ์ แต่เกิดขึ้นจำนวนมากซึ่งพลังงานจำนวนมากจะถูกดูดซับและวัสดุจึงแข็งขึ้น หลักการเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้ในการสร้างวัสดุผสมโลหะเมทริกซ์

ผลของความดัน

โดยทั่วไปแข็งแรงเปราะของวัสดุสามารถเพิ่มขึ้นโดยความดัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเป็นตัวอย่างในเขตการเปลี่ยนแปลงเปราะ - เหนียวที่ความลึกโดยประมาณ 10 กิโลเมตร (6.2 ไมล์) ในเปลือกโลกซึ่งหินมีโอกาสแตกหักน้อยกว่าและมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนรูปแบบเหนียว (ดูrheid )

การแตกหักเหนือเสียงคือการเคลื่อนที่ของรอยแตกเร็วกว่าความเร็วของเสียงในวัสดุที่เปราะ ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบครั้งแรก^{[ ต้องการอ้างอิง ]}โดยนักวิทยาศาสตร์จากMax Planck Institute for Metals ResearchในStuttgart ( Markus J. BuehlerและHuajian Gao ) และIBM Almaden Research Centerในซานโฮเซแคลิฟอร์เนีย ( Farid F. Abraham )

แผนภาพความเปราะชื่อ "การเปลี่ยนรูป" ( รัสเซีย : деформация )

• การทดสอบแรงกระแทกของ Izod
• การทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปี
• Fractography
• วิศวกรรมนิติวิทยาศาสตร์
• ความเหนียว
• กลไกการเสริมสร้างความแข็งแกร่งของวัสดุ
• ความเหนียว

• ลูอิส, ปีเตอร์ริส; เรย์โนลด์, K; Gagg, C (2004). Forensic Materials Engineering: กรณีศึกษา . CRC Press. ISBN 978-0-8493-1182-6.
• เรสเลอร์, โจอาคิม; ฮาร์เดอร์ฮาราลด์; Bäker, Martin (2007). พฤติกรรมทางกลของวัสดุวิศวกรรมโลหะ, เซรามิก, โพลิเมอร์และคอมโพสิต สปริงเกอร์. ISBN 978-3-642-09252-7.
• คาลลิสเตอร์วิลเลียมดี; Rethwisch, David G. (2015). พื้นฐานของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุ ไวลีย์. ISBN 978-1-119-17548-3.