在材料科学中,延展性是衡量材料在断裂前承受显著的塑性变形能力的一项重要指标。这个特性对于工程与制造至关重要,尤其是需要材料在不破裂的情况下弯曲、拉伸或变形的应用。延展性不仅影响到材料的选择,也在许多高技术应用中发挥关键作用。根据测试中材料断裂后的变形长度,延展性可以用断裂后的长度减去初始长度,然后除以初始长度,最后乘以100%来计算。
延展性是材料在面对应力时,持久变形的能力,对于安全运行至关重要。
在众多金属中,白金被广泛认为是延展性最强的金属。在进行延展性测试时,白金的延展率可以达到其他金属无法比拟的程度。这是因为白金的特殊金属键合结构使得其能够在受到应力影响时有更大的原子滑动能力,从而达到更高的延展性。除此之外,许多贵金属如金和铜也展现出相当可观的延展性,但白金在这方面的表现依然独树一帜。
延展性不仅影响着金属的加工特性,还决定了它们在某些应用中的适用性。例如,铸造或热形成过程主要使用脆性材料,而在金属成型工序中,高延展材料能够经受住撞击而不会崩裂。延展性的存在使得金属可以经过冷加工如压制或蚀刻等操作,而不会破裂。
高延展性使金属在变形过程中能够吸收更多的能量,从而提供更好的安全性。
在拉伸测试中,通常会使用相对延伸率(百分比形式)和断裂时的减少面积来量化材料的延展性。以断裂时的延伸率为例,这是测试样本在单轴拉伸测试中断裂时的工程应变。一些金属,如钢,其延展性会随着合金成分的变化而变化,通常,碳含量的增加会降低延展性。
金属在不同的温度下可能表现出不同的断裂行为:脆性断裂或延展性断裂。材料的延展性与其韧性密不可分,尤其是在应用于负载承重的金属产品中。
延展性和脆性的转变通常是在某一特定的温度下发生,即所谓的脆性-延展性转变温度。
蒙特利尔形式金属协会的研究指出,白金在该转换点的性能表现极佳,极大程度上降低了脆性断裂的风险。这使得白金被广泛应用于各种高端工业和实验室环境中。
随着新材料研发的不断进步,我们是否会看到其他金属突破白金的延展性记录,以满足未来更大的技术挑战呢?