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类橡胶材料微观结构橡胶制品的几何形状研究显微镜




来源:yiyi
时间:2015-11-27 12:06:20

类橡胶材料微观结构橡胶制品的几何形状研究显微镜


类橡胶材料的机械疲劳可以表述为材料在动态载荷或形变作用下,
裂纹缓慢增长而导致的物理机械性能逐渐下降的现象。最明显
的变化是硬度逐渐降低。持续的静态载荷导致弹性体发生应力松
弛,在大多数无定形弹性体中产生时间依赖性的开裂,而这种开裂

通常在天然橡胶中不会发生。在定载荷作用下,天然橡胶结晶,晶
粒显著地阻止了裂纹的进一步扩展。疲劳过程中会发生多种原子和
分子的作用,虽然这些作用在金属中得到了广泛的研究,但到目前
为止,由于橡胶复杂的结构,只能将其作为一个整体来研究它的疲
劳性能。因此,橡胶的疲劳特性在很大程度上仍然是经验性的,惟
一不同的是机械疲劳存在一个应力极限值,低于这个应力值,在任
何可观察的时间范围内都不会出现橡胶的机械疲劳破坏。


橡胶疲劳和断裂

特别强调了缺陷发展造成的破坏、测试和材料
参数的重要性以及断裂力学的应用,利用断口显微分
析推断疲劳断裂的微观结构。交联橡胶实际上没有塑性变形,因此
其疲劳断裂的主要类型是脆性断裂。

    橡胶产生疲劳裂纹的主要因素有机械力、热、环境因素(氧、
臭氧和紫外线)以及化学因素(如油、酸性汽油等)。典型的疲劳
破坏有轮胎中帘线层的分离以及电动机衬套和悬空轴衬的破坏。环
境开裂通常表现为小的表面裂纹。橡胶中常加人防老剂(如抗氧剂
和抗臭氧剂)以减缓环境裂纹的产生,炭黑加入橡胶中可以屏蔽紫
外线并提高橡胶的力学性能。

    臭氧开裂不同于光照开裂,光照开裂的分布是随机的,而臭氧
开裂通常垂直于应力方向增长。臭氧开裂能否发展为机械开裂取决
于橡胶中的组分、使用过程中的负荷以及制品的几何形状(花纹)。
许多橡胶制品(如天然橡胶桥梁支座)的表面形成了臭氧开裂,但
由于其尺寸较大,仍能继续使用50年以上。而且,这种制件通常
同时受压缩和剪切作用,因此内部缺乏可导致臭氧裂纹扩展所必需
的拉仲应力。

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