关于材料硬度您需要了解的一切

在力学中，“螺纹”一词专指“螺纹”，是连接器、紧固件和传动元件不可或缺的重要部件。螺纹广泛应用于各种设备和结构中，如螺栓、螺母、螺杆、丝杠等，都是依靠螺纹来实现其功能的。无论是在生产制造还是日常生活中，螺纹的使用都是无处不在的。没有它们，大多数机器将无法正常运行。

聚酰胺是所有包含酰胺键的聚合物的一般项。尼龙最初是杜邦（Dupont）为工业和消费者应用开发的合成聚酰胺PA6和PA66的商标。尽管尼龙是聚酰胺的子集，但两个术语并不完全可互换。在本文中，我们将探讨聚酰胺和尼龙之间的关系，并详细比较其关键特性和性能。 什么是聚酰胺？ 聚酰胺（PA）是一类高分子量的聚合物，其重复单元与酰胺（-co-NH-）键相连。聚酰胺可以是天然的或合成的。天然聚酰胺包括羊毛，丝绸，胶原蛋白和角蛋白。合成聚酰胺可以分为三类： 脂肪族聚酰胺（PA6，PA66，PA11，PA12）：非常适合通用工程。他们平衡力量，韧性，耐磨性和以合理的成本处理易于处理。 芳族聚酰胺（例如Kevlar®和Nomex®）：最适合极端性能。像Kevlar®之类的Para-aramids具有出色的拉伸强度和切割的电阻，而Nomex®之类的元弧菌则以固有的火焰抗性和热稳定性而珍贵。它们很昂贵且不融化，因此零件形状和制造路线更有限。 半芳族聚酰胺（PPA，PA6T，PA6/12T）：针对高温工程。它们在升高的温度下保持刚度和尺寸，并很好地处理许多汽车液。它们可以进行融化处理（注入/挤出），但在较高的熔体温度下运行，需要仔细干燥。成本位于脂肪族PA和芳香虫之间。 它们具有增加的结晶度，良好的热和耐化学性，并且由于分子链之间的氢键而引起的水分吸收趋势，尽管这些特性的程度因类型而变化很大。它们的机械性能（拉伸强度，弹性模量，断裂时伸长）与链刚度和结晶性紧密相关：这些材料越高，材料的更硬且越强，但也越脆。较低的值会导致更柔软，更坚固的材料。 聚酰胺的普通等级 以下是最常见的合成聚酰胺等级，其关键特性和典型应用的摘要。 年级通用名称单体碳计数聚合拉伸强度（MPA）弹性模量（GPA）熔化温度（°C）HDT（°C，干，1.8 MPa）吸收水分（％） @50％RH耐化学性PA6尼龙6（合成）Caprolactam（ε-Caprolactam）6开环聚合60–751.6–2.5220–22565–752.4–3.2（〜9–11％饱和） 良好的油/燃料耐药性；对强酸/碱敏感PA66尼龙6,6六甲基二胺 +脂肪酸6+6缩聚70–852.5–3.0255–26575–852.5–3.5（约8–9％饱和） 与PA6相似，抗溶剂抗性稍好PA11基于生物的聚酰胺11-氨基酸酸11自调50–65 1.2–1.8185–19055–651.5–2.0优异的耐化学性，盐喷雾，耐燃料PA12长链聚酰胺Lauryl lactam12开环聚合45–551.6–1.8178–18050–600.5–1.0类似于PA11；出色的耐化学性PA46高温聚酰胺四甲基二氨酸 +脂肪酸4+6缩聚80–1003.0–3.5〜295160–1702.0–3.0（饱和时较高） 出色的高为高温，油和耐磨性凯夫拉para-aramidp-苯基二胺 + terephathaloyl氯化物 - 缩聚3000-360070–130没有融化；分解> 500°C 保留最大〜300°C的性能；分解> 500°C   3–7（水分恢复 @65％RH）  对大多数化学物质的抵抗力；紫外线敏感 如何识别聚酰胺 您可以通过简单的动手测试来快速筛选聚酰胺 - 开始进行燃烧测试（它们融化，然后用黄色的蓝色火焰燃烧，散发出类似芹菜的气味，并留下坚硬的黑色珠子）或热针测试（它们用相同的气味柔软地柔软地软化）。请注意，PA6/PA66（密度约1.13–1.15 g/cm³）沉入水中，而PA11/PA12（≈1.01–1.03 g/cm³）等长链等级可能会漂浮在水中或稀释酒精。对于确定的实验室ID，请使用FTIR光谱检测特征性N – H伸展（〜3300cm⁻为）和C = O strave（〜1630cm⁻⁻），并使用DSC确认熔点（PA12≈178°C，PA6≈215°C，Pa666 ≈26〜26〜26Y≈2600°C）。 什么是尼龙？ 尼龙是合成聚酰胺最著名的子集。实际上，当人们在塑料或纺织品中说“聚酰胺”时，几乎总是指尼龙型材料。 最广泛的商业广告尼龙 - 像尼龙6，尼龙6/6，尼龙11和尼龙12一样，是脂肪族聚酰胺。他们的半晶微观结构和牢固的氢键结合使它们具有强度，韧性，耐磨损性以及良好的热量和耐化学性能的一般工程。它们可以通过多种传统制造和添加剂技术来处理多功能且可靠，使其成为长期以来的主食工程塑料。 如何识别尼龙 总体而言，用于鉴定尼龙和聚酰胺的方法（在现场和实验室中）基本相同。主要区别在于，尼龙等级需要更精确的标准才能准确区分。在实验室环境中，差异扫描量热法（DSC）通常用于测量熔点并查明特定等级。密度测试提供了一种将长链尼龙（PA11/PA12）与短链尼龙（PA6/PA66）分开的快速方法。当需要进一步确认时，可以应用诸如X射线衍射（XRD）或熔体流速（MFR）分析之类的技术，以更高精度将6系与11/12系列材料区分开。 聚酰胺和尼龙的常见特性 “聚酰胺”和“尼龙”通常可以互换使用，尽管尼龙只是一种类型的聚酰胺。本节详细介绍了他们的共同属性。 组成和结构 聚酰胺的特征是在其主链中重复酰胺（-co-NH-）键，但可以从许多单体中合成。脂肪族聚酰胺是由直链单元（例如ε-丙二酰酰胺，六甲基二胺与脂肪酸或11-氨基酸苯甲酸）建造的，而芳香族芳香族将刚性芳族掺入链中。单体的选择和聚合方法决定了链的柔韧性，结晶度和氢键密度，这反过来影响机械强度，热稳定性以及对油，燃料和许多化学物质的耐药性。 尼龙是由窄单体组制成的脂肪族聚酰胺的子集。常见的尼龙等级包括PA6，由ε-丙二烯酰胺和PA6,6制成的PA6，由用脂肪酸冷凝六甲基二胺产生。它们均匀的链条段和牢固的氢键创建了一个半晶网络，可提供拉伸强度，韧性，耐磨性和适度耐热性的平衡组合。 熔点 聚酰胺（包括尼龙的）熔点由四个主要因素决定：单体化学结构，结晶度，氢键密度和链柔韧性。通常，更多且定期间隔的氢键和更高的结晶度提高了熔化温度。相反，破坏晶体形成的柔性链节降低了熔点。例如，在178–180°C左右融化的长链，低结晶聚酰胺，例如PA6和PA6/6之间的常见尼龙和大约215°C和265°C之间的常见尼龙，以及刚性芳香族聚酰胺（例如Kevlar）在大气压下不融化，而在大气压力下则融化，而不是在高于50000000000000000000000000000000000000000°乐的压力下。 拉伸力量和韧性 通常，尼龙提供了强度和韧性的平衡组合，而其他聚酰胺提供了更广泛的性能调整。在高强度端，诸如Kevlar®之类的芳香芳烃达到了纤维抗拉的强度，高达约3.6 GPa（〜3600 MPa），并在弹道影响下具有excel能量吸收。另一方面，PA11和PA12（PA12）的长链脂肪族聚酰胺一些拉伸强度（〜45-60 MPa）以获得出色的延展性和高影响力。常见的尼龙（PA6和PA6,6）位于中间，提供约60–85 MPa的干抗拉强度和平衡的冲击电阻，使其成为承受负载，耐受耐受耐受性的零件的流行选择。 戴阻力 […]

剪切模量，有时称为刚性模量，是一种基本材料特性，可在受剪切力时测量材料的刚性。用日常的话来说，它描述了一种物质在与另一部分平行滑动时塑造变化的耐药性。在本文中，我们将解释什么是剪切模量，计算方式以及与其他弹性模量的比较以及现实世界工程示例的比较。 什么是剪切模量？ 在图中，将块固定在底部，同时平行于顶表面施加力F。该力导致水平位移ΔX，块变形为倾斜的形状。倾斜角θ表示剪切应变（γ），它描述了形状的变形程度。 剪切应力（τ）是施加的力除以表面积A的作用：力的作用： τ= f / a 剪切应变（γ）是水平位移与块高度的比率： γ=ΔX / L（对于小角度，弧度中的θ≈γ） 剪切模量（g）有时用μ或s表示，可以测量材料对这种类型的失真的耐药性。它被定义为剪切应力与剪切应变的比率： g =τ /γ=（f / a） /（Δx / l）=（f·l） /（a·Δx） 在SI系统中，剪切模量的单位是Pascal（PA），它等于每平方米牛顿一个（N/m²）。由于Pascal是一个很小的单元，因此实心材料的剪切模量通常很大。因此，工程师和科学家通常在Gigapascals（GPA）中表达G，其中1 GPA =10⁹PA。 剪切模量值 下表显示了常见材料的典型剪切模量值： 材料剪切模量（GPA）铝26–27黄铜35–41碳钢79–82铜44–48带领5–6不锈钢74–79锡〜18钛（纯）41–45具体的8–12玻璃（苏打石）26–30木材（道格拉斯冷杉）0.6–1.2尼龙（未填充）0.7–1.1聚碳酸酯0.8–0.9聚乙烯0.1–0.3橡皮0.0003–0.001钻石480–520 这些数字显示了刚性有多少材料。金属倾向于在数十千兆内的剪切模量。陶瓷和玻璃的范围相似，而混凝土却低一些。塑料通常大约1 GPA或更少。甚至更柔软的是橡胶和弹性体，仅在巨型范围内具有剪切模量。在最顶部，钻石达到了数百个千斤顶，是最僵硬的材料之一。 具有高剪切模量的材料强烈抵抗变形或扭曲。这就是为什么钢和钛合金在桥梁，建筑物和飞机框架等结构中至关重要的原因。它们的刚度可防止横梁和紧固件在重载下弯曲或剪切。玻璃和陶瓷虽然脆弱，但也受益于相对较高的模量。它可以帮助他们在镜头和半导体晶圆等应用中保持精确的形状。钻石具有很高的剪切模量，即使在大力下，也几乎没有弹性应变。这就是为什么钻石切割工具保持锋利的原因。 另一方面，当灵活性是一个优势时，选择具有低剪切模量的材料。橡胶和其他弹性体用于振动阻尼器，密封件和地震底座隔离器，因为它们的柔软度使它们可以轻松剪切并吸收能量。聚合物（例如聚乙烯或尼龙）在柔韧性和强度之间取得了平衡，这就是为什么它们被广泛用于轻质结构和耐冲击的部分。即使是木材等天然材料也会显示出强烈的方向差异：在整个谷物上，其剪切模量也远低于其沿谷物，并且建筑商需要考虑到这一点，以免在剪切力下裂开。 剪切模量计算 可以使用不同的测试方法来确定剪切模量G，并且选择取决于材料以及您是否需要静态还是动态值。对于金属和其他各向同性固体，一种常见的方法是在杆上或薄壁管上进行静态扭转测试。扭转角与施加扭矩的斜率给出了G。ASTME143指定了结构材料的室温程序。 对于动态测量，可以使用扭转摆：测量样品 - 质量系统的振荡周期，并将其与（复杂的）剪切模量相关联。 ASTM D2236是描述这种塑料方法的旧标准。 对于纤维增强的复合材料，使用V-网状方法（例如ASTM D5379（iosipescu））和ASTM D7078（V-Notched Rail剪切）获得了平面内剪切模量。 ASTM D4255（轨道剪切）也广泛用于聚合物矩阵复合材料。 请注意，ASTM A938是用于评估扭转性能的金属线的扭转测试（例如延性）；它不是确定G的标准方法。 有时G不会直接测量G，而是根据其他数据计算得出的。用于各向同性材料杨的模量e和泊松的比例ν， g = e 2 （（ 1 + […]