Analyse des fractures des matériaux polymères
Introduction de base
Les matériaux polymères sont un nouveau type de matériau structurel, largement utilisé en raison de ses excellentes propriétés chimiques et physiques.des fissures ou des ruptures peuvent survenir en raison d'une conception ou d'une utilisation déraisonnableSelon la classification du mécanisme de fracture, son mode de fracture peut être divisé en plusieurs types, et la fissuration/fracture par fatigue en fait partie.

L'analyse de la fracture des matériaux polymères est l'un des moyens importants d'analyser la défaillance des matériaux polymères.L'analyse des fractures est d'une grande importance pour la recherche et le développement de matériauxEn l'analysant pour trouver le principe et comprendre le mécanisme, il peut améliorer la qualité du produit, améliorer le processus ou jouer un rôle dans le jugement de la responsabilité.La fracture fait référence au phénomène où le matériau est cassé au hasard par une force externe et séparé en deux parties ou plus.La surface ou la section transversale après une fracture est appelée la fracture.la nature et la cause de la défaillance des matériaux polymères peuvent être étudiéesL'analyse des caractéristiques morphologiques des fractures est l'une des méthodes importantes pour la recherche des matériaux polymères.le craquage progressif des matériaux polymères passe par trois étapes: initiation de fissure, expansion stable et expansion rapide.

Analyse des fractures des matériaux polymères

Principe de la fracture
La déformation plastique des matériaux polymères est causée par la structure moléculaire profonde.l'influence réciproque de l'expansion des cavités et de la contrainte plastique compliquera le processus de fractureLa déformation plastique causée par le glissement dans les grains de polymère simple ne peut pas se produire comme dans les grains de métal.
Classification des fractures
La fracture des matériaux polymères est divisée en fracture fragile et fracture ductile.La déformation de l'échantillon avant fracture est uniformeLa fracture fragile est généralement causée par la composante de contrainte de traction de la contrainte appliquée,et la fracture ductile est causée par la composante de contrainte de cisaillement.
Méthode d'analyse
1. Observation macroscopique

Utilisez l'œil nu ou une loupe pour observer à faible grossissement. Généralement, seule l'observation peut être faite et aucune photo ne peut être prise.Son grossissement est inférieur à 50 fois, généralement environ 10 fois, qui peut être utilisé pour observer la rugosité de la surface de la fracture, les caractéristiques de l'initiation de la fissure, de l'expansion et de la zone de fracture finale,et pour déterminer la direction de la fissure, l'emplacement de la source de fissure, le type et le niveau de charge, etc. Habituellement, cette méthode est utilisée pour recueillir des informations pour une observation ultérieure au microscope optique.L'observation à faible grossissement exige uniquement que la surface de la fracture soit propre et exempte de pollution..

2Observation au microscope optique
Le microscope optique le plus couramment utilisé est un microscope stéréo.un microscope optique peut être utilisé pour agrandir et observer directementEn outre, les analystes utilisent généralement des microscopes optiques à faible grossissement pour prendre des photos de l'ensemble de la fracture afin d'obtenir des informations plus complètes et détaillées sur la fracture.et fournissent également des informations de base pour la prochaine observation microscopique.

3Observation au microscope électronique à balayage
Le microscope électronique à balayage est une méthode d'observation microscopique dont le grossissement peut atteindre des milliers voire des dizaines de milliers de fois.Il est généralement utilisé conjointement avec un spectromètre de dispersion d'énergie (EDS)Dans l'analyse des fractures, il a principalement deux utilisations: l'observation de la morphologie et l'analyse des composants de micro-zone.une certaine épaisseur de matériaux conducteurs tels que l'or et le platine doit être pulvérisée sur la fracture avant l'observation par balayageEn outre, afin d'éviter les brûlures sur la surface de la fracture, la tension d'observation doit être contrôlée, généralement 5-15Kv est approprié.Lorsque le spectromètre à dispersion d'énergie effectue une analyse des composants, trois formes de balayage ponctuel, de balayage linéaire et de balayage de surface peuvent être utilisées.

Observation au microscope électronique à balayage

(microscope électronique à balayage/SEM)

Les trois méthodes d'observation ci-dessus sont dans une relation progressive en termes de processus, d'abord un faible grossissement puis un grand grossissement, d'abord macroscopique puis microscopique.Les techniques d'analyse ci-dessus sont les plus couramment utiliséesEn plus de ces techniques d'analyse, des microscopes métallographiques, des microscopes électroniques de transmission, etc. peuvent également être utilisés pour l'observation.

Morphologie de la fracture
The quantitative relationship between the characteristic parameters of the fracture surface morphology of materials and the mechanical properties of materials is widely used in the fields of material fracture researchIl est généralement divisé en zone de miroir, morphologie côtière, ligne de traînée d'arc et zone de blanchiment par contrainte.
(1) Surface du miroir
La zone de miroir est formée par l'extension et la rupture de fissures le long d'une ou de quelques bandes d'argent.La croissance des bandes d'argent dépend du processus de transformation de l'orientation de la chaîne de polymère sur la limite des bobines aléatoires au milieu de la bande d'argentLa vitesse de chargement plus faible et la température d'essai plus élevée rendent le temps de croissance des rayures d'argent plus suffisant.
(2) Morphologie en forme de côte
La morphologie en forme de côte est composée de bandes rugueuses et de bandes lisses alternées, avec la bande rugueuse à l'avant et la bande lisse à l'arrière; la bande rugueuse est composée de nombreux petits plans inégales,et des traînées argentées peuvent généralement être observées sur la bande lisse.
(3) Traînées en forme d'arc
Les traces en forme d'arc sont les caractéristiques morphologiques laissées par l'extension de la fissure, l'arrêt de la fissure et le redémarrage de la fissure lorsque le matériau polymère se brise.L'abaissement de la température d'essai et l'augmentation du taux de charge entraînent souvent une diminution de la distance des traînées en forme d'arc sur la section transversale du matériau polymère.
(4) Zone de blanchiment par stress
La zone de blanchiment par contrainte est la zone de déformation plastique du matériau polymère.Il est le résultat de rayures d'argent ou de cisaillement du matériau polymère sous l'action d'une force externeSa morphologie de surface de fracture périphérique est souvent la morphologie des fibres, des micro-fosses et des motifs paraboliques.