plasticitet

© Quing Liu

Plasticitet. Sammensat billede af flere elektronmikroskopiske optagelser af dislokationer i aluminium efter plastisk formgivning (valsning). De enkelte dislokationer fremstår som sorte streger. De er organiseret i vægge, som ligger i bestemte retninger i den valsede plade (diagonalt på billedet). Denne ensretning er med til at give materialet forskellige flydespændinger, hvis der udskæres trækprøver i forskellige retninger.

plasticitet, faste stoffers evne til hurtigt og permanent at antage en ny ydre form, når de påvirkes af spændinger, der overstiger en vis flydegrænse (se flydespænding). Eksempelvis kan vådt ler formgives og derefter bevare sin nye form, indtil det er tørt og kan brændes til et keramisk materiale, som i normal brug er helt uden plasticitet.

Metaller, keramiske materialer, salte, is og polymerer udviser alle plasticitet under passende betingelser. Igennem en langsom deformationsproces kan også træ efter behandling med varm damp påføres en permanent ny form. Der skelnes imellem egentlig plasticitet og forskellige langsomme deformationsprocesser, fx krybning.

Plastisk deformation sker, ved at mikroskopiske dele af materialet "glider" imellem hinanden under gensidig friktion og opvarmning. Vådt lers plasticitet skyldes, at de mineralske lerkorn holdes sammen af vandfasens hydrogenbindinger, som under partiklernes relative forskydninger kan brydes og genetableres imellem nye molekyler og i nye retninger, så lerklumpen hele tiden kan ændre sin ydre form, uden at der opstår brud.

Da hydrogenbindingerne er meget svage, springer lerklumpen ikke elastisk op som en stålkugle, når den falder på gulvet. Den deformerer plastisk ved kontakten med gulvet og opvarmes ikke mærkbart af den svage plastiske friktion.

Metalatomer holdes derimod sammen af bindinger, som er stærke nok til at forklare metallernes elasticitet og høje styrke, men samtidig så uafhængige af retningen, at dislokationer let dannes og glider igennem krystalgitteret, hvorved metallet deformerer plastisk under frigørelse af varme. Under denne plastiske deformation akkumuleres dislokationerne i mikrostrukturer, som forklarer metallernes karakteristiske deformationshærdning.

Plasticitetsteori bygger på kontinuummekanik, som dog i stigende grad knyttes til materialeforskningens eksperimentelle observationer og teoretiske modeller for styrke og mikrostrukturer helt ned i atomare detaljer. Plasticitetsberegninger bruges bl.a. til simulering af industriel plastisk formgivning og til bestemmelse af geologiske materialers bevægelser i forbindelse med fx jordskælv, bygningsfundering eller udnyttelse af olie- og gasreservoirer.