{"id":21359,"date":"2022-08-29T10:53:30","date_gmt":"2022-08-29T02:53:30","guid":{"rendered":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/?p=21359"},"modified":"2022-08-29T10:55:44","modified_gmt":"2022-08-29T02:55:44","slug":"why-is-youngs-modulus-almost-not-affected-by-the-3-factors-material-composition-microstructure-and-processing-state","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/why-is-youngs-modulus-almost-not-affected-by-the-3-factors-material-composition-microstructure-and-processing-state\/","title":{"rendered":"Perch\u00e9 il modulo di Young non \u00e8 quasi influenzato dai 3 fattori: composizione del materiale, microstruttura e stato di lavorazione?"},"content":{"rendered":"

To know Young’s modulus well and answer this question on title bar, we need to think about how materials\u00a0get elasticity.<\/p>

Per quanto riguarda i materiali metallici, sappiamo che il loro interno \u00e8 composto da atomi, molti atomi sono disposti regolarmente per formare cristalli e molti grani si combinano insieme per formare il metallo che abitualmente vediamo.<\/p>

L'elasticit\u00e0 deriva dall'interazione tra i grani? Ovviamente no, perch\u00e9 sia il monocristallino che l'amorfo hanno elasticit\u00e0.<\/p>

Pertanto, l'elasticit\u00e0 deriva probabilmente dall'interazione tra gli atomi.<\/p>

In order to be as simple and convenient as possible, we try not to introduce complex concepts or mathematical formulas.\u00a0Let’s start with the\u00a0modello biatomico pi\u00f9 semplice<\/strong>.<\/p>

Diatomic model of Young’s modulus<\/h2>

Modello biatomico: l'interazione tra due atomi pu\u00f2 essere descritta dalla funzione potenziale (linea rossa). L'asse orizzontale \u00e8 la distanza \u201cr\u201d tra due atomi e l'asse verticale \u00e8 l'energia potenziale U (r); La forza di interazione (linea verde) pu\u00f2 essere ottenuta derivando la funzione potenziale. Vale la pena notare che esiste una posizione di equilibrio r0r_ {0} tra i due atomi, dove la forza di interazione F = 0 e l'energia potenziale \u00e8 minima; In altre parole, quando lasci questa posizione, non importa a sinistra o a destra, ci sar\u00e0 una forza che cercher\u00e0 di tirarla indietro.<\/p>

Come una sorgente, esiste una posizione di equilibrio nello stato naturale. Non importa se stai stringendo o allungando la molla, che rimbalza comunque nella posizione originale dopo aver rilasciato la mano.<\/p>

Questa \u00e8 la fonte dell\u2019elasticit\u00e0 a livello atomico!<\/p>

Naturalmente, i metalli reali o altri materiali hanno molti atomi al loro interno. Queste interazioni atomiche possono essere semplicemente intese come la sovrapposizione di una coppia di interazioni atomiche.<\/p>

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analysis of the relationship between Young’s modulus and other parameters <\/h2>

In generale, possiamo semplicemente assumere che questa funzione potenziale abbia la seguente forma:<\/p>

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Energia statica di Lennard-Jones<\/figcaption><\/figure>

La funzione di cui sopra ha quattro parametri variabili, che sono la posizione di equilibrio R0R_{0}<\/strong>, Biding energia U0U_{0}<\/strong>e i parametri N e M. I parametri sopra indicati possono variare a seconda dei diversi tipi di atomi.<\/p>

Ora prendiamo questi due atomi come un sistema indipendente e li allunghiamo o li comprimiamo.<\/p>

Per modificare la distanza tra due atomi vicini alla posizione di equilibrio, \u00e8 necessario applicare la forza F<\/p>

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In order to correspond to Young’s modulus, we need to change it into \u03c3= E \u03b5 Form, divide by one r02r on both sides_ {0} ^ {2} and substituting the above formula and pretend to operate:<\/p>

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Conclusione <\/h2>

That is\u00a0to say, Young’s modulus E is mainly affected by N, m, u0u_ {0}\u3001r0r_ {0}. The atomic species and temperature can affect these parameters. The influence of different atomic species is obvious, and all parameters will change. The effect of temperature seems less obvious.<\/strong><\/p>

Per osservare l'effetto della temperatura, dobbiamo tornare alla curva della funzione potenziale stessa. Poich\u00e9 la funzione potenziale non \u00e8 una curva perfettamente simmetrica, quando la temperatura aumenta, significa che l'atomo si muove pi\u00f9 vigorosamente e l'intervallo di movimento diventa pi\u00f9 ampio, come l'espansione termica e la contrazione fredda. In questo momento, la posizione del saldo r0r_ {0} verr\u00e0 compensata, come mostrato dalla linea verde nella figura seguente.<\/strong><\/strong><\/p>

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Offset della posizione di equilibrio dinamico<\/figcaption><\/figure>

It can be proved that atoms are always in motion. When the temperature is high, the equilibrium position r0r_ The larger {0}, the volume of the material increases and the young’s modulus decreases.<\/strong><\/strong><\/p>

Back to our initial question, the number of iron atoms in different grades of steel can account for more than 90%. Even compared with pure iron, the interaction force between atoms does not change greatly, so its young’s modulus is hardly affected by the change of alloy composition; Similarly, no matter the microstructure changes or work hardening, the rearrangement of atoms does not change the force between atoms, so they do not affect young’s modulus.<\/strong><\/strong><\/p>

In addition to Young’s modulus, physical quantities such as melting point, coefficient of thermal expansion and tensile strength of perfect crystal can also be derived from this model.<\/p>

As for the abnormal phenomenon that the young’s modulus of rubber in high elastic state increases with the increase of temperature, it is because the source of rubber elasticity is different from that of conventional materials.<\/p><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

To know Young’s modulus well and answer this question on title bar, we need to think about how materials\u00a0get elasticity. For metal materials, we know that their interior is composed of atoms, many atoms are arranged regularly to form crystals, and many grains are combined together to form the metal we usually see. Does elasticity…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":21370,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"class_list":["post-21359","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-materials-weekly"],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/\u56fe\u724711-1.png","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/21359","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=21359"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/21359\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media\/21370"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=21359"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=21359"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=21359"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}