浅谈三元乙丙橡胶的断裂类型

浅谈三元乙丙橡胶的断裂类型工程材料的主要失效形式有过量弹性变形、过量塑性变形、断裂和表面损伤。对于三元乙丙橡胶来说，断裂是最常见也最危险的一种。在冲切加工过程中三元乙丙橡胶被冲断就是一个断裂过程，所以研究三元乙丙橡胶材料的冲切机理，有必要对其断裂性质及冲切加工过程中的破坏方式进行研究。断裂可以分为脆性断裂和韧性断裂两种类型。脆性在本质上总是与材料的弹性响应相关联，断裂前试样的形变是均匀的，一旦产生裂缝，裂缝的尖端便产生应力集中，致使试样裂缝沿垂直于应力方向的平面迅速发展为脆性断裂。由于三元乙丙橡胶在不同条件下具有不同的物理状态，而不同的物理状态对应不同的断裂方式，所以三元乙丙橡胶在不同的条件下（例如加载方式、温度、形变速率等）具有不同的断裂特征，三元乙丙橡胶属于韧性断裂，而其韧性断裂可分为塑性断裂、受迫高弹断裂、高弹断裂和粘流断裂等。处于玻璃化温度以下时，三元乙丙橡胶表现出玻璃态。此时如果形变速度较快且加载时间又较短，材料可产生塑性断裂。此时材料产生塑性形变形成细颈，并在细颈处断裂。在塑性拉伸断裂过程中，试验段可以形成一个或几个细颈，而不是沿受力轴线方向扩展，并且断裂时只在最危险的细颈处破坏。在大的应力和形变速度时，由于裂纹来不及增大，材料首先通过流动性极限，表现出塑性断裂。在常温下三元乙丙橡胶为高弹态，其断裂一般属于韧性断裂中的高弹断裂，这时在很小的外力下可引起显著的可逆形变，相对形变可达到100~1000%。这种大的形变使分子链节重排导致分子链伸长。处于粘流温度以上时三元乙丙橡胶为粘流态，此时三元乙丙橡胶发生粘性断裂，即高分子材料液体在应力作用下的漫流。在粘性流动状态时，其收缩处有预取向的增强以及纤维结构还来不及呈现，材料已变成液滴或者拉断。另外，由于三元乙丙橡胶属于粘弹性材料，符合时温等效原理，即在任何过程中，升高温度与缩短时间是等效的，降低温度与延长时间是等效的。因此外力作用的频率或速率对三元乙丙橡胶断裂类型的影响与温度对其断裂类型的影响正好相反。总之，对于三元乙丙橡胶材料来说，其断裂特征不但与本身的性质有关，而且还极大地依赖于实验条件，主要是温度和测试速率(应变速率)。