延性は、彼らはストレッチストレスを変形させることが可能な材料の独自技術です。つまり、細長いセクションの中央のある時点で迅速な破損が発生しない、2つの端の分離です。材料が伸びるにつれ、その断面は減少し、薄くなります。
したがって、延性材料は機械的に糸のような形状に加工されます（糸、ケーブル、針など）。ミシンでは、糸が巻かれたボビンは、延性材料の自家製の例です。そうでなければ、織物繊維はそれらの特徴的な形状を獲得することができなかったでしょう。
出典：Flickr経由のEmilian Robert Vicol。
材料の延性の目的は何ですか？ツール、ジュエリー、おもちゃを作るために、長距離や魅力的なデザインをカバーできること。または電流などの一部の流体の輸送用。
最後のアプリケーションは、材料、特に金属の延性の重要な例です。細い銅線（上の画像）は電気の優れた導体であり、金やプラチナと同様に、多くの電子機器でその動作を保証するために使用されています。
一部の繊維は非常に細く（厚さが数マイクロメートル）、詩的なフレーズ「黄金の髪」がすべての本当の意味を帯びます。銅と銀についても同様です。
延性は、入射張力に対抗するための分子または原子の再配列がなければ、可能性のある特性ではありません。そして、それが存在しなければ、人間はケーブル、アンテナ、橋を知らず、世界は電灯なしで暗闇にとどまるでしょう（無数の他の結果に加えて）。
延性とは何ですか？
展性とは異なり、延性はより効率的な構造の再配置を保証します。
どうして？張力が存在する表面が大きいほど、固体はその分子または原子を滑らせてシートまたはプレートを形成する手段が増えるためです。一方、応力がますます小さな断面積に集中している場合、分子のスライドはこの力に対抗するためにより効率的でなければなりません。
すべての固体または材料がこれを実行できるわけではありません。そのため、引張り試験を行うと壊れます。得られた破断は平均して水平ですが、延性材料の破断は円錐状または尖っています。これは、伸びの兆候です。
延性のある材料は、応力点を超えて壊れることもあります。温度が上昇すると、熱が分子の滑りを促進および促進するため、これは増加する可能性があります（ただし、いくつかの例外があります）。これらのスライドのおかげで、材料は延性を示し、延性を示すことができます。
ただし、材料の延性には、湿度、熱、不純物、力の適用方法など、他の変数が含まれます。たとえば、新しく溶融したガラスは延性があり、糸のような形状を採用しています。しかし、冷却すると、もろくなり、機械的な衝撃で破損する可能性があります。
プロパティ
延性材料には、分子配列に直接関連する独自の特性があります。この意味で、剛性の金属棒と湿った粘土棒は、その特性が大きく異なっていても、延性を持つことができます。
しかし、それらはすべて共通点があります。壊れる前の可塑的な動作です。プラスチックと弾性オブジェクトの違いは何ですか？
弾性オブジェクトは可逆的に変形します。これは最初に延性材料で発生します。しかし、張力を増加させると、変形は不可逆的になり、オブジェクトは塑性になります。
この時点から、ワイヤーまたはスレッドは定義された形状になります。連続的に伸ばした後、その断面は非常に小さくなり、引張応力が高すぎるため、その分子スライドはもはや応力に対抗できなくなり、破壊されます。
金の場合のように材料の延性が非常に高い場合、1グラムで、長さ66 kmまでのワイヤーを1 µmの厚さで得ることができます。
塊から得られるワイヤーが長くなるほど、その断面は小さくなります（かなりの厚さのワイヤーを構築するために数トンの金が利用可能でない限り）。
延性金属の例
金属は延性のある材料の1つであり、用途は無数にあります。トライアドは、金、銅、プラチナの金属で構成されています。1つは金、もう1つはピンクがかったオレンジ、最後の銀です。これらの金属に加えて、延性が低い他の金属があります。
-鉄
-亜鉛
-黄銅（および他の金属合金）
-ゴールド
-アルミニウム
-サマリウム
-マグネシウム
-バナジウム
-スチール（その延性は、そのカーボン組成と他の添加剤によって影響を受ける可能性があります）
-銀
-錫
-リード（ただし、特定の小さな温度範囲内）
事前の実験的知識がなければ、どの金属が本当に延性があるかを確認することは困難です。その延性は、純度と添加剤が金属ガラスとどのように相互作用するかに依存します。
また、結晶粒のサイズや結晶の配置などの他の変数も考慮されます。また、金属結合、つまり「電子海」に関与する電子と分子軌道の数も重要な役割を果たします。
これらすべての微視的および電子的変数間の相互作用により、延性は多変量解析で徹底的に対処する必要がある概念になります。そして、すべての金属に対する標準的なルールがないことがわかります。
この理由により、2つの金属は非常に類似した特性を持っていますが、延性がある場合とない場合があります。
金属の結晶粒径と結晶構造
木目は、3次元配置に目立った不規則性（ボイド）がないガラスの一部です。理想的には、それらは非常に明確に定義された構造で、完全に対称である必要があります。
同じ金属の各粒子は同じ結晶構造を持っています。つまり、コンパクトな六角形構造の金属であるhcpには、hcpシステムの結晶を持つ粒子があります。これらは、牽引力または伸張力の前に、まるで大理石でできた飛行機のように、互いの上を滑るように配置されています。
一般に、小さな粒子で作られた平面が滑るとき、それらはより大きな摩擦力を克服しなければなりません。大きい場合は、より自由に移動できます。実際、一部の研究者は、結晶粒の制御された成長を通じて特定の合金の延性を変更しようとしています。
一方、結晶構造に関しては、通常、fcc（面心立方、または面心立方）結晶系の金属が最も延性があります。一方、結晶構造bcc（体心立方、面心立方）またはhcpの金属は、延性が低くなる傾向があります。
たとえば、銅と鉄の両方がfcc配置で結晶化し、亜鉛とコバルトよりも延性が高く、どちらもhcp配置です。
金属の延性に対する温度の影響
熱は材料の延性を減少または増加させる可能性があり、例外は金属にも適用されます。ただし、原則として、金属が柔らかいほど、破損することなく金属を糸に変えることが容易になります。
これは、温度の上昇によって金属原子が振動し、その結果、粒子が統一されるためです。つまり、いくつかの小さな粒子が集まって1つの大きな粒子を形成します。
粒子が大きくなると延性が増し、分子の滑りが生じる物理的な障害が少なくなります。
子供と青年の延性を説明する実験
出典：Flickr経由のDoug Waldron。
延性は、顕微鏡で分析し始めると非常に複雑な概念になります。それでは、子供や青年にそれをどのように説明しますか？それが彼らの詮索好きな目にとって可能な限り単純に見えるような方法で。
チューインガムと生地を遊ぶ
これまでに溶融ガラスと金属についての話がありましたが、他に信じられないほど延性のある材料があります。チューインガムとモデリングクレイです。
チューインガムの延性を実証するには、2つの塊をつかんで伸ばし始めるだけで十分です。1つは左側にあり、もう1つは右側にあります。その結果、吊るされたガムブリッジができ、手でこねないと元の形状に戻ることができません。
ところが、やがて橋が壊れる（床がガムで汚れる）点がやってきます。
上の画像は、穴の開いたコンテナを押すと、粘土が髪の毛のように見えるようにする方法を示しています。乾燥パテは油性パテよりも延性が低くなります。したがって、実験は単純に2つのミミズを作成することで構成できます。1つは乾燥した粘土で、もう1つは油で湿らせています。
子供は、オイリーワームの方が、その厚さを犠牲にして、簡単に型を作り、長さを増すことに気づくでしょう。ワームは乾燥しますが、数回破壊される可能性があります。
塑像用粘土はまた、可鍛性（ボート、ゲート）と延性（髪、みみず、ヘビ、サンショウウオなど）の違いを説明するための理想的な素材でもあります。
金属を使ったデモ
青年はまったく何も操作しませんが、最初の行の銅線の形成を目撃できることは、彼らにとって魅力的で興味深い経験になる可能性があります。延性の実証は、他の金属を使用して進めればさらに完全になるため、それらの延性を比較することができます。
次に、すべてのワイヤは、その破断点まで一定のストレッチを受ける必要があります。これにより、思春期の若者は、延性がワイヤの破断抵抗にどのように影響するかを視覚的に証明します。
参考文献
- 例の百科事典（2017）。延性材料。回収元：examples.co
- ヘルメンスティン、アンマリー、Ph.D。（2018年6月22日）。延性の定義と例。から回復：thoughtco.com
- ケムストーム。（2018年3月2日）。延性定義化学。から回復：chemstorm.com
- ベルT.（2018年8月18日）。延性の説明：引張応力と金属。バランス。回収元：thebalance.com
- マークスR.（2016）金属の延性。サンタクララ大学機械工学科。。回収元：scu.edu
- リード・D（2018）。延性：定義と例。調査。回収元：study.com
- クラークJ.（2012年10月）。金属構造。から回復：chemguide.co.uk
- ケミクール。（2018）。金についての事実。回収元：chemicool.com
- 今日の材料。（2015年11月18日）。強力な金属はまだ延性があります。エルゼビア。から回収された：materialstoday.com