Materialen Mekanika eta Degradazioa: Hooke, Oxidazioa, Karraskapena

Hooke-ren Legea: Materialen Deformazio Elastikoa

Hooke-ren legeak dio elastikoki deformagarriak diren materialetan, aplikatutako indarrak eta horrek sortutako luzapena edo deformazioa proportzionalak direla, baldin eta proportzionaltasun-muga gainditzen ez bada. Hau da, objektu elastiko bat tentsio jakin baten eraginpean jartzen dugunean, tentsioa eta luzapenaren arteko harremana lineala da proportzionaltasun-mugan.

Legea ondorengo moduan adierazten da: F = k • ΔL.

Esparru elastikoan, Hooke-ren legeak (Young-en modulua) eta tentsio-deformazio erlazioa ere azaltzen ditu. Formula ondorengoa da: σ = E • ε.

Beraz, proportzionaltasun-muga gainditzen ez den bitartean, tentsioa eta deformazioa linealki erlazionatuta daude. Gainditzen denean, materialak deformazio iraunkorrak edo haustura izan ditzake.

Tentsio-Deformazio Grafikoaren Analisia

Azpiko grafikoa bi zatitan banatu daiteke:

• Zonalde elastikoa: Hemen gure gorputzari trakzioa eragin ezkero, gorputza deformatuko da eta indarra etetean bere hasierako egoera berreskuratuko du.
• Zonalde plastikoa: Bertan gure gorputza deformatuko da, baina indarra etetean ez da hasierako egoerara itzuliko.

Ondoren, haustura gertatzen da.

Bestalde, isurpen-zonaldea aztertu daiteke, materiala zonalde elastikotik plastikora pasatzen den tartean. Horrez gain, estrikezio-zonaldea ere aztertu daiteke; hau isurpen-zonaldearen ondoren dago. Hemen materialak deformazioa jarraitzen du, baina materialaren indarra murrizten du eta azkenean haustura gertatzen da.

Grafikoan ikus ditzakegun muga garrantzitsuak:

• Proportzionaltasun-muga (P): 5aren azpitik dago.
• Elastikotasun-muga (E): 8 inguruan dago.
• Materiala plastikora pasatzen den puntua (F): 10ean dago.
• Goi eta behe isurpen-mugak: Jarraian ikus daitezke.
• Haustura-puntua (R): 50ean egongo da, baina ez da haustura fisikoa gertatuko.
• Haustura fisikoa (U): 60an gertatuko da.

Oxidazioa: Prozesua eta Babesa

Oxidazioa metal bat oxigenoarekin elkartzean sortzen den metal-oxidoa eta energia da. Prozesu honetan, metalez estalitako oxido-geruza bat sortzen da, eta horren abiadura eta oxidazio-energiaren menpe daude.

Oxidazio-Prozesuaren Bideak

Prozesuan bi bide eman daitezke:

• Exotermikoa (+): Oxigenoak geruza zeharkatzen du, energia askatzen da eta zuzenean oxidatzen da.
• Endotermikoa (-): Metalaren ioiek geruza zeharkatzen dute. Kasu honetan, oxidatzeko zailtasunak izango ditu eta kanpotik eman behar zaio falta zaion energia hori.

Ingurune oxidatzaile batean kokatzean, azalera azkarrago mugituko da energiaren arabera.

Erreakzioaren Baldintzak

Erreakzioak jarrai dezan, bi baldintzetako bat gertatzen da:

1. Barrutik kanpora: Difusio kationikoa gertatzen da, oxido-geruza difusio baten bidez zeharkatuz.
2. Kanpotik barrura: Aleazio prozesu bat gertatzen da. Beste kasuetan oxido-geruza ikus daiteke, baina prozesu honetan ez, eta horrek arriskutsuagoa izatea eragiten du.

Difusioa

Egitura kristalino batean, difusio prozesua gertatzen da. Tenperatura handitzean, gorputzaren energia handiagotzen joango da. Berotzerakoan, atomoek beroa jaso, eta honek bibratzen jartzen ditu. Bibrazio horrek abiadura duenez, bero hori energia zinetikoan bilakatzen da. Momentu horretan, metala likido bihurtzen da eta berotzen jarraituz gero, gas bihurtzen da.

Oxidazioaren Aurkako Babesa

Oxidazioaren aurkako babes-metodo nagusiak:

1. Estaldura: Ez da oso eraginkorra (adibidez, urrearekin estaltzea).
2. Aleazioa: Eraginkorragoa da (adibidez, altzairu herdoilgaitza kromoarekin konbinatuz). Biak nahastean, kromoa lehenago oxidatzen da, eta sortzen den geruza kromo-oxidoarena da, ioien difusioa babesten duena.

Pilling-Bedworth (PB) Metodoa

Pilling-Bedworth (PB) metodoak sortutako oxido-bolumenaren eta kontsumitutako materialaren bolumenaren arteko erlazioa neurtzen du.

Karraskapena: Materialen Degradazioa eta Babesa

Karraskapena material baten oxidazioa da, hezetasuneko ingurunean edo beste substantzia erasokorren aurrean gertatzen dena. Ez da uniformeki gertatzen; materialen puntu batzuetan erasoa handiagoa da, eta horrek batzuetan materialaren haustura eragin dezake. Uraren presentzian gertatzen da eta haren eragina oso garrantzitsua da.

Karraskapen Motak

• Uniformea
• Galbanikoa
• Zulo bidezkoa (Pitting)
• eta beste batzuk...

Karraskapen Galbanikoa

Karraskapen galbanikoa elektrodo-potentzial desberdina duten bi materialen elkarketa da. Zonalde katodikoaren eta anodikoaren arteko erlazioa garrantzitsua da. Egoera arriskutsua gertatzen da katodikoa oso handia denean anodikoarekiko.

Estaldura Metalikoak eta Babes Prozesuak

Materialak karraskapenetik babesteko hainbat prozesu erabiltzen dira:

• Leunketa: Metalen gainazala leuntzeko prozesua.
• Koipegabetzea: Gainazaletik zikinkeria kentzeko prozesua.
• Desugertzea: Gainazaletik oxidazio-geruzak kentzeko prozesua.
• Elektrolisia: Metal bat beste baten gainean jartzen da soluzio elektrolitikoan korrontea aplikatuta, babes eta estetika helburuetarako.
• Elektrodeposizioa: Metal-ioiak elektrodora joaten dira eta bertan pilatzen dira, estaldura bat sortuz.
• Elektroforesia: Partikula kargatuak fluido batean mugitzen dira korronte elektriko baten bidez, estaldura uniformea emateko.

Gainera, diseinua, ingurunearen aldakuntza eta babes katodikoa/anodikoa ere kontuan hartu beharrekoak dira.