精读材料数据表：智能选材的关键技能

研究是材料选择过程不可避免部分——判断特定材料是否适合您的应用，需要尽职调查。通用材料描述可给您足够信息指明方向，如特定塑料是否适合海洋应用或金属是否易腐蚀。为深入理解特定材料，您需查阅其数据表。

材料数据表按性能描述各种材料，是产品团队极其有用工具。但若无工程或技术背景可能令人困惑。本文将帮助您解析材料数据表，以便材料选择时做明智决策。

深入材料数据表不同塑料材料性能前，重要的是理解报告的材料表性能多少取决于材料测试方式。因此，技术数据表上通常有规定测试条件的标准——如ASTM标准。以下是您需要知道的一切。

拉伸性能

拉伸性能是最常报告的力学材料性能，指示材料在拉伸载荷、力、应力下行为。一些拉伸测量包括：

• 极限抗拉强度 —— 材料能承受多少应力，超过则断裂不可避免。极限抗拉强度通常报告为psi或MPa，本质是单位面积力。
• 屈服抗拉强度或屈服强度 —— 材料能承受多少应力前发生不可逆永久变形。屈服强度通常报告为psi或MPa。
• 屈服点拉伸伸长率 —— 材料不可逆变形前能拉伸多少("延展性")。屈服点拉伸伸长率通常报告为长度百分比增加。
• 弹性模量 —— 材料应力下变形多少("刚度")。弹性模量通常报告为psi或MPa。

通常用拉伸测试确定材料力学性能。拉伸测试旨在发现材料多强、多硬、能拉伸多少。测试简单——夹具之一拉扯材料至断裂。

拉伸测试中测量施加力，再除以测试样品横截面积以测量"应力"。长度变化或"应变"也被测量。应力和应变再绘制以理解它们关系，可从中确定许多力学性能。

弯曲性能

弯曲性能，另一常报告力学材料性能类型，指示材料在弯曲载荷、力、应力下行为。一些物体需增加弯曲性能用于结构支撑，其他组件需更多柔性避免损坏。技术数据表上通常有两个特定弯曲性能：

• 弯曲强度 —— 材料永久弯曲前能承受多少应力
• 弯曲模量 —— 材料抗弯倾向，用应力应变比表示

通常用三点弯曲强度测试确定弯曲强度和弯曲模量。这涉及将材料条跨两支撑放置，再用液压压头压压条中心。材料弯曲强度高于抗拉强度常见。填充或增强聚合物如聚酰胺和乙缩醛拥有增强弯曲性能，而弹性体等柔性材料通常弯曲强度和模量较低。

冲击性能

冲击性能指材料能承受多少冲击，本质即能吸收多少能量不破碎。北美测试冲击性能最常用IZOD冲击测试系统。测试冲击强度时，材料样品夹持在夹具中。重摆臂抬起，然后摆下冲击材料样品。

有两种冲击强度测试——缺口测试和无缺口测试。缺口冲击测试涉及摆臂撞击缺口表面，无缺口测试摆臂撞击平面。缺口测试倾向给出更现实结果，因此比无缺口测试更流行。

材料个体特质影响其冲击性能。一般来说，橡胶状材料因高断裂伸长率产生更好抗冲击性。长链分支和更大结晶结构也可增加塑料冲击性能。

硬度

材料硬度决定其抵抗局部磨损或压痕变形能力。因硬度范围巨大，覆盖超软到极硬材料，有各种量表测量确定材料硬度。两种最常用材料硬度量表为：

• 洛氏量表，用于测量金属、宝石等硬质材料。
• 肖氏量表，用于测量聚合物硬度。肖氏量表可测量凝胶、橡胶等软材料，也可测尼龙、聚丙烯等较硬材料。

硬度测试时，小球头或锥头杆以特定力压入材料样品，杆压入多少决定硬度。

热学性能

材料热学性能指示其对温度反应。以下是材料核心热学性能：

• 连续使用温度 —— 指示机械性能大幅下降的温度以上
• 热变形温度 —— 测量温度升高时材料刚度
• 线性热膨胀系数 (CLTE) —— 描述材料因温度变化改变尺寸倾向
• 导热系数 —— 描述材料温度随施加能量增加多少

热学性能测试直观，除了确定材料玻璃化转变温度。只有无晶体结构非晶材料如聚碳酸酯和聚苯乙烯有玻璃化转变温度。这用Tg测量，决定材料变橡胶态的热度。

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