脆性破坏机制

低温脆性试验机的技术参数和使用方法型号：BWD-C 仪器标准： 本仪器是根据 GB1682 国家标准设计的，各项技术指标符合 HG 2-162-1965 塑料低温冲击压缩试验方法和 GB5470-2008 塑料 冲击脆化温度试验方法等国家标准的要求。 技术参数: 1.控温范围：室温 -70℃（室温≤25℃） 2.恒温精度：±0.3℃ 3.降温速度：0℃～﹣30℃ 约 2.5℃/min ﹣30℃～﹣40℃ 约 2.5℃/min ﹣40℃～﹣70℃ 约 2.0℃/min 4.大外形尺寸：900×500×800mm（长×宽×高） 5.工作室有效工作空间：280×170×120mm（长×宽×高） 6.可装试样数量：1 7.数字计时器数字计时器：0 秒 -99 分钟，分辨率 1 秒8.冷却介质：乙醇或其他不冻液 9.搅拌电机：8W 10.工作电源：220V--240V，50Hz，1.5kW 11.工作温度:≤25℃ 结构原理 A、本设备由制冷压缩机主机体、加热装置、电子控制箱、冷却槽、 冷却介质循环系统、自动报警装置等部分组成。启动制冷开关后，压 缩机开始工作，制冷系统进入正式工作状态。制冷压缩机连续不断的 工作，当接近设定温度时，冷却槽中的加热装置开始按比例提供热量， 用以平衡制冷系统产生的多余冷量，以达到恒温的目的。搅拌可使冷 却槽内的冷却介质不断循环，使温度均匀一致。 B、试样夹持器 试样一边夹持 4 个试样（橡胶类），另一边夹持 15 个试样（塑料类）。 C、冲击装置 冲击装置由冲和自锁机构组成。 D、冲击器 冲击头半径为 1.6±0.1mm； 冲击时，冲击头和试样夹持器之间间隙为 6.4±0.3mm； 冲击头的中心线与试样夹持器之间的距离为 8±0.3mm。 特点及用途: 低温脆性试验机是测定材料在规定条件下试样受冲击出现破坏时的 高温度，即为脆性温度，可以对塑料及其他弹性材料在低温条件下 的使用性能作比较性鉴定。可以测定不同橡胶材料或不同配方的硫化橡胶的脆性温度和低温性能的优劣。因此无论在科学研究材料及其制 品的质量检验，生产过程的控制等方面均是不可缺少的。 适用行业： 可以用来考核和确定电工、电子、汽车电器、材料等产品，在低温环 境条件下贮存和使用的适应性，适用于学校，工厂，研位，等 单位。 使用方法 1 接通电源，温控仪和计时器显示灯亮。 2 向冷井中注入冷冻介质（一般为工业乙醇），其注入量应保证夹持 器的下端到液面的距离为 75±10mm。 3 将试样垂直夹在夹持器上。夹的不宜过紧或过松，以防止试样变形 或脱落。 4 按下夹持器，开始冷冻试样，同时启动时序控制开关（或按动秒表） 计时。试样冷冻时间规定为 3.0±0.5min。试样冷冻期间，冷冻介质 温度波动不得超过±1℃。 5 提起升降夹持器，使冲击器在半秒钟内冲击试样。 6 取下试样，将试样按冲击方向弯曲成 180°，仔细观察有无破坏。 7 试样经冲击后（每个试样只准冲击一次），如出现破坏时，应提高 冷冻介质的温度，否则降低其温度，继续进行试验。 温度，如这两 个结果相差不大于 1℃时，即试验结束。低温脆性试验机注意事项 1 在试验过程中不能切断冷却循环，否则会产生不制冷的效果。 2 气缸压力在出厂前已调节好，不能任意变动 北广精仪公司简介 北广精仪公司是一家专业从事检测仪器，自动化设备生产的高新科技企业公司， “精细其表，精湛于内”是北广精仪一惯秉承的原则。其先进的设计风格，卓越的制造技术和完善的服务体系，为科研机构、大专院校，企业和质量检测机构提供的产品和优质的服务。 北广公司保持以发展与中国测试产业相适应的应用技术为主线，通过与产业界协调发展的方式提高本公司的竞争实力和技术含量。 与此同时，本公司自成立以来，坚持走"研发生产"相结合的道路，借助国家工业研究院的理论知识和强劲的科研实力，在消化、吸收国际先进生产技术的基础上，大胆创新、锐意改革、努力创造，开发出具有中国特色的新产品，为提高中国的科研及产品质量作出了应有的贡献。 经营理念： 一、诚信待户 顾客至上 全心全意为顾客考虑，使顾客能切身感受到人性化的仪器。 二、检测 保质保量 检测是我们的责任 保质保量是我们对客户的郑重承诺 三、技术 创新理念 储备的开发人才，引进世界技术，采用先进的设计理念，打造精良的检测仪器。 北广产品广泛应用于国防、大专院校以及检测所等行业，本公司以技术的创新为企业的发展方向，以新型实用的产品引导客户的需求 北广公司所供产品严格按照国家标准生产制造，严谨的制造环节确保每一台出厂仪器质量和性能的卓越，服务优质，质优价廉 确保您的放心 ！本公司是一家专门研发、制造、销售试验机设备的专业厂商。公司拥有先进的加工设备、严格的管理体系以及雄厚的技术实力和良好的售后服务。公司专注于金属、非金属等材料的机械性能测试设备的研发制造。主要完成螺纹钢、金属板材、电力金具、紧固件、铸造材料、锚杆、托盘、医疗用接骨板、接骨螺钉、弹条、钢管、铜板、弹簧、减震器、扣件、安全网、玻璃钢、塑料、橡胶、医用手套等材料和产品的拉伸、压缩、弯曲、剪切、撕裂、剥离等性能试验。满足GB、ASTM、ISO、DIN等国家和行业的标准测试要求。正在运行的400多个标准，配置合适的夹具，几乎可完成所有的力学性能测试。本公司秉承“诚信*，服务至上”的宗旨，力争为客户提供较成熟的产品和最完善的服务，使用户得到很大的满足。 售后服务 售后内容： 我公司派工程师负责安装调试及培训。 产品自客户验收之日起，免费保修 2 年，终身维修。 1、设备安装调试： 免费为用户提供所购仪器的安装调试服务。在进行安装调试前用户方应 提供相应的准备工作，并予以提前通知，具体安装调试日期双方可以协商而 定。设备安装调试由多年行业工程师免费进行。保证用户可以正确使用、 软件操作和一般维护以及应及故障的处理。 2、培 训： 我公司工程师免费为用户提供操作人员培训，直到操作人员能独立操作 为止。 3、设备验收标准： 用户方按订货技术要求进行验收。并符合国家标准要求。设备验收在用 户方进行并由我公司安装调试技术人员和用户共同在维修报告上签字以确 认仪器的调试工作完成。 4、设备维修服务： 我公司产品自用户现场调试验收合格后 2 年内免费保修，终身维护。在 2 年免费保修期内产品发生非人为质量问题，我公司为客户提供免费维修。 如产品在免费保修期外出现故障，维修服务只适当收取材料成本费。 5、技术支持： 对于所需仪器的用户，根据用户的要求提供专业的技术方案。除了常规 的仪器服务外，我公司技术部还可为用户提供各种非常规设备的技术支持。 6、售后响应： 在接到用户维修邀请后，2 小时内做出反应，并给予解决。如未解决， 我公司指派工程师及时到达用户现场，解决问题至设备正常使用为止。其他相关产品BDJC-50KV型电压击穿强度试验仪BDJC-100KV型电压击穿强度试验仪BEST-121型体积表面电阻测试仪BEST-212型体积表面电阻率测试仪BEST-991型导体和防静电材料电阻率测试仪GDAT-A型介电常数及介质损耗测试仪GDAC-C型介电常数及介质损耗测试仪BQS-37工频介电常数介质损耗测试仪BLD-600V漏电起痕试验仪BLD-6000V高压漏电起痕试验仪BDH-20KV耐电弧试验仪BWK-300系类热变形维卡温度测定仪BRT-400Z系类熔体流动速率测定仪M-200橡胶塑料滑动摩擦磨损试验机BYH-B球压痕硬度计JF-3型数显氧指数测定仪CZF-5水平垂直燃烧试验机 HMLQ-500落球回弹仪HMYX-2000海绵压陷硬度测试仪 BWN系类电子拉力试验机

复合材料＆脆性材料测试之四问！ 1、适用于复合材料力学性能测试的标准有ISO国际标准、GB/T国家推荐标准，还可参照ASTM等国际先进标准，如何根据产品特性选择相应标准及检测方法？ 2、如何检测脆性材料的性能，模拟材料在实际工况条件下的可靠性，提高产品质量？ 3、目前使用的硬度检测真的是最优化的吗？如何更快更准确地做好硬度测试？ 4、材料力学性能测试技术飞速发展，如何应对材料测试领域的挑战？ 如果上面的问题您都门儿清了，请关闭浏览器呢！ 如果您想了解这四个问题的答案，请报名并参与3月25日14:00开始的&ldquo 材料力学性能测试技术与标准&rdquo 网络主题研讨会。 马上报名： http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/1374 扫码报名，一分钟搞定！

脆性材料作为结构或功能部件被广泛应用于航空航天、电子器件和组织工程等领域。由于人工脆性材料对微裂纹和不易察觉的缺陷很敏感，在长时间的循环载荷作用下，材料很容易累积损伤产生疲劳裂纹，进而存在失效的风险。随着可折叠穿戴设备的发展，对具有高疲劳抗性的可变形功能材料的需求日益凸显。通过模仿典型的生物矿物材料如珍珠母、骨骼等的结构设计可以提升脆性材料疲劳抗性，但这常依赖于疲劳裂纹扩展过程中增韧行为，然而一旦裂纹开始扩展，就会对器件的性能产生不可逆的影响，因此寻找并开发新的耐疲劳结构模型对未来可变形功能材料的设计制备具有重要的科学意义和应用价值。中国科学技术大学俞书宏院士团队和吴恒安教授团队成功揭示了双壳纲褶纹冠蚌铰链内的可变形生物矿物硬组织的耐疲劳机制，提出了一种多尺度结构设计与成分固有特性相结合的耐疲劳设计新策略，为未来耐疲劳结构材料的合理创制发展提供了新的见解。研究成果以“Deformable hard tissue with high fatigue resistance in the hinge of bivalve Cristaria plicata”为题，于6月23日发表在国际顶尖学术期刊《Science》上。审稿人评价称：“这份手稿展示了一个非常有趣的工作”、“这是一份令人兴奋的稿件。它集成了诸多表征技术来理解双壳纲铰链组织的显著疲劳抗性”、“这无疑激发了对生物复合材料的进一步研究，以设计抗疲劳性能增强的新材料”。同期《Science》观点栏目（Perspectives）以“A bendable biological ceramic”为题发表了评述（Science 2023, 380, 1216-1218），评述称“通过整合不同尺度的原理——从铰链的整体结构到单个晶体的原子结构——孟等人揭示了大自然如何主要从脆性成分中创造出抗疲劳、可弯曲、有弹性的结构。这些跨尺度原理要求在最精细的尺度上精确，而软体动物如此精确地沉积壳的细胞和分子机制是一个正在探索的领域”；“匹配生物精细控制对于对生物启发材料感兴趣的人类工程师来说是一个特别的挑战，正如开发模仿珍珠质强度和韧性的复合材料所面临的困难所证明的那样”；“尽管孟等人研究的力学性能与这种特殊生物体的需求相匹配，这些原理如何在更广泛的系统范围内得到完善，这是令人兴奋的前景。”论文共同第一作者为中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心博士研究生孟祥森，近代力学系周立川博士（现就职于合肥工业大学）、化学系刘蕾博士。我校俞书宏院士、吴恒安教授和茅瓅波副研究员为论文通讯作者。双壳纲动物褶纹冠蚌（Cristaria plicata）又称鸡冠蚌，是一种常见的淡水蚌类。为了满足生存需求（滤食、运动等），其外壳在一生中需要进行数十万次的开合运动，而连接两片外壳的铰链部位也会经历反复的受压和变形，表现出优异的耐疲劳性能。本工作中，研究人员揭示了铰链部位中的折扇形矿物硬组织所蕴含的跨尺度耐疲劳设计原理。从计算机断层扫描图（CT）和剖面光学照片可以看出，铰链可以分为两个不同的区域：外韧带(OL)和折扇形矿物硬组织(FFR)（图1，A和B）。研究人员首先观察了这两个区域在双壳开合过程中的运动行为（图1，D和E），并结合有限元分析(FEA)，明晰了不同区域所承担的力学角色。在闭合过程中，OL发生拉伸，承担主要的周向应力并储存大部分弹性应变能；FFR区域在周向弯曲变形，并在受限的径向变形下提供强有力的径向支撑用以固定OL（图1，F到H）。图1（A）褶纹冠蚌和截面照片；（B）铰链切片照片和CT重构图；（C）在正常开合和过载状态下的疲劳测试结果；（D）开合前后铰链各区域形状变化及其轮廓图；（E）有限元模型对应的开合前后的铰链各区域形状变化及其轮廓图；（F）铰链有限元分析模型示意图；（G）开合状态下铰链各区域周向应力分布；（H）开合状态下铰链各区域径向应力分布。研究人员对FFR在不同尺度上的观察发现，其具有跨尺度多级结构特征。在宏观尺度上，FFR的扇形外形能使其在OL和外壳之间实现有效的载荷传递。进一步的深入观察发现，FFR由弹性有机基质和嵌入其中的脆性文石纳米线组成。文石纳米线直径约为100-200纳米，线的长轴方向在形貌上和扇形的径向方向一致，在晶体学上纳米线沿002晶向取向（图2，A到H）。考虑到文石晶体在002晶向的压缩模量远大于其他晶向，这种微观形貌和晶体学取向上的一致性意味着FFR能有效地为OL的拉伸提供支撑（图2，I和J）。这一结果也通过压缩力学和FEA模拟进行了进一步的验证。此外，FEA模拟结果显示，这种微米尺度上的软硬复合微观结构在压缩、拉伸、剪切三种受力状态下能够进行协调变形，在这个过程中有机基质承担了大部分的压缩和剪切应变，极大地减少了材料内部的应力集中，从而避免了文石纳米线侧向断裂，降低了FFR发生疲劳损伤的可能性。图2（A）FFR在纵向上的自然断面扫描图；（B）FFR在横向上的自然断面扫描图；（C和D）FFR脱钙处理之后的扫描图；（E和F）文石纳米线中的孪晶结构透射电子显微图片；（G和H）文石纳米线沿长度方向上的晶体学特征；（I和J）整个FFR中纳米线在形貌上和晶体学上的取向分析示意图。从FFR的横截面观察，文石纳米线呈近似六边形，研究人员通过高分辨透射电子显微镜也在纳米线中发现了纳米孪晶结构，考虑到文石纳米线沿002方向生长，这一结构可能与文石晶体Pmcn空间群易形成（110）孪晶界密切相关。这种沿纳米线纵向方向的孪晶结构的存在，在纳米尺度上大大强化了纳米线抗弯曲断裂的能力（图2，E和F）。与典型的天然硬质生物矿物材料（如骨骼、牙釉质）以及人工材料（如金属、水凝胶）等相比，FFR所展现的特殊之处在于它能在承担较大周向变形的同时，保持长时间的结构功能的稳定。这项研究从宏观到微纳米尺度上揭示了FFR的跨尺度多级结构设计原则（图3）。图3 典型生物和人工结构材料的耐疲劳设计机制。FFR中所具备的跨尺度结构特征使其在可变形能力上明显优于典型的生物矿物如牙釉质和骨骼，与常见的人工弹性体材料相比，FFR也一定程度保持了其高硬度和刚度。这项研究揭示了含脆性基元的生物矿物材料在较大形变下的耐疲劳设计新机制，填补了国际上含脆性组元的仿生耐疲劳材料设计的空白，所提出的整合跨尺度结构特征与功能特性的设计策略，能够在不同尺度上充分发挥每种成分的固有特性，从而实现材料整体性能的优化。这种兼顾变形性和耐疲劳性的跨尺度设计原则有望为未来功能材料的仿生设计和创制提供崭新思路。该研究得到了国家重点研发计划、新基石科学基金会、国家自然科学基金重点项目和中国科学院青促会等项目的资助支持。