Tính chất cơ học của vật liệu

Tính chất này được biểu diễn định lượng bằng phần trăm dãn dài.Giới hạn đàn hồi elastic limit độ lớn của mức ứng suất đàn hồi vượt trên mức ứng suất xuấthiện biến dạng dẻo.Mođun đàn hồi

§ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU NHA KHOA (Mechanical Properties of Dental Materials)

Tính chất cơ học của vật liệu được xác định bằng các định luật về cơ học, nghĩa là khoa học vật lý đề cập đến các lực và sự tác động trên các vật thể và kết quả của sự tác động trên các vật thể đó: chuyển động, biến dạng, các ứng suất… Trong nha khoa, tính chất cơ học của vật liệu chủ yếu nghiên cứu trên những vật thể tĩnh, tuy vậy, đặc tính mỏi (fatigue properties) do chịu tải lực có chu

kỳ cũng sẽ được đề cập

TỪ KHÓA

Giòn (brittle): vật liệu tương đối không có khả năng biến dạng dẻo trước khi bị gãy.

Biến dạng (deformation): thay đổi kích thước vật liệu do tác dụng của lực Nếu sự biến dạng hồi

phục khi loại bỏ lực, gọi là biến dạng đàn hồi; nếu sự biến dạng không hồi phục hoàn toàn khi loại

bỏ lực, là biến dạng dẻo hay biến dạng vĩnh viễn.

Tính dễ kéo sợi (ductility): lượng biến dạng dẻo mà vật liệu có thể chịu được dưới lực làm căng

trước khi gãy Tính chất này được biểu diễn định lượng bằng phần trăm dãn dài

Giới hạn đàn hồi (elastic limit) độ lớn của mức ứng suất đàn hồi vượt trên mức ứng suất xuất

hiện biến dạng dẻo

Mođun đàn hồi / mođun Young (elastic modulus / modulus of elasticity / Young’s modulus): sự

kháng biến dạng đàn hồi của vật liệu do lực, tính bằng tỷ số giữa ứng suất đàn hồi và biến dạng đàn hồi

Độ cứng (hardness): sức kháng của bề mặt vật liệu đối với biến dạng dẻo Biến dạng bề mặt được

thử nghiệm bằng cách nén ép một hình cầu hoặc một mũi lên bề mặt vật liệu

Tính dát mỏng/rèn được (malleability): vật liệu có thể hàn hoặc cán mỏng mà không bị gãy.

Áp suất (pressure): lực tác động lên bề mặt vật liệu trên đơn vị diện tích Cần phân biệt với ứng

suất, để chỉ sự phân bố lực bên trong vật liệu

Giới hạn tỷ lệ (proportional limit): độ lớn của ứng suất đàn hồi mà dưới mức này, ứng suất duy trì

tỷ lệ với biến dạng trên đường cong ứng suất-biến dạng

(sự) Hồi phục (resilience): mức năng lượng đàn hồi trên đơn vị thể tích mà nó được duy trì khi

chịu tải lực và được giải phóng khi không chịu tải của mẫu vật liệu thử nghiệm

Biến dạng (strain): sự thay đổi kích thước so với (đơn vị) kích thước ban đầu Trong thử nghiệm

cơ học, đánh giá bằng sự thay đổi chiều dài; sự biến dạng gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Độ bền / sức bền (strength): (1) Ứng suất tại điểm mà vật liệu bị gãy; tùy theo phương pháp gia

tải, có độ bền căng (tensile), độ bền nén (compressive), độ bền trượt/cắt (shear), độ bền xoắn (torsional), độ bền uốn (flexural), độ bền va đập (impact) (2) Ứng suất tối đa mà một cấu trúc có

thể chịu được mà vẫn duy trì mức biến dạng dẻo đặc hiệu, là giới hạn chảy dẻo (yield strength).

Ứng suất (stress): Lực trên đơn vị diện tích bên trong cấu trúc bị lực tác dụng Tùy theo hướng của

lực đối với vật, có ứng suất căng (tensile), ứng suất nén (compressive) và ứng suất trượt/cắt (shear)

Tập trung ứng suất (stress concentration): Vùng hoặc điểm có ứng suất cao hơn hẳn, xuất hiện do

cấu trúc không liên tục do vết nứt hoặc lỗ rỗ hoặc thay đổi kích thước

Độ dai (toughness): Khả năng hấp thụ năng lượng và biến dạng dẻo của vật liệu trước khi gãy;

được đánh giá bằng toàn bộ diện tích dưới đồ thị ứng suất căng ứng với biến dạng

Ma sát học (tribology): Nghiên cứu và ứng dụng các nguyên lý về ma sát, mòn và bôi trơn.

Lực (force) được sinh ra khi một vật tác động qua lại với một vật khác Lực có thể tác động

trực tiếp hoặc gián tiếp Lực tác động trên một vật làm thay đổi vị trí hoặc làm biến dạng, tùy thuộc vào vật đó là cứng hay có thể biến dạng, được giữ cố định hay để tự do Nếu vật được giữ cố định, lực làm cho vật bị biến dạng; nếu vật không được giữ, lực tác dụng làm vật bị dịch chuyển Lực có

ba đặc trưng: điểm tác dụng, cường độ và hướng, trong đó, hướng là đặc trưng điển hình của lực

Đơn vị quốc tế (International System of Units – SI) của lực là Newton (N) 1N là lực gây ra cho một

vật có khối lượng 1kg, một gia tốc 1 m/s² :

1N = 1 kg m/s²

LỰC NHAI

Một trong những ứng dụng quan trọng của khoa học vật liệu trong nha khoa là nghiên cứu về lực tác dụng trên răng và vật liệu nha khoa phục hồi Theo nhiều tài liệu, lực tối đa tác dụng lên răng

là từ 200 N đến 3500 N Lực ở vùng răng sau, nơi gần khớp thái dương hàm là lớn nhất, giảm dần ở vùng răng trước Vùng răng cối lớn: 400 N đến 800 N; răng cối nhỏ: 300 N; răng nanh: 200 N; răng cửa: 150 N Ở trẻ em, lực cắn tăng dần trung bình khoảng 22 N/năm để đạt đến lực cắn ở người trưởng thành

LỰC TÁC DỤNG TRÊN PHỤC HỒI

Nghiên cứu lực và ứng suất (ứng lực) tác động trên phục hồi răng là một khía cạnh quan trọng Các phục hồi có thể là miếng trám, inlay-onlay, các phục hình cố định đơn lẻ hoặc cầu răng, hàm giả từng phần hoặc toàn bộ , bao gồm các phục hình trên implant

Bệnh nhân mang hàm giả tháo lắp từng phần có lực nhai từ 65 đến 235 N Trên người mang hàm giả toàn bộ tháo lắp, lực nhai ở vùng răng sau khoảng 100 N, vùng răng trước khoảng 40 N Nói chung, nữ giới có lực nhai thấp hơn nam giới

ỨNG SUẤT (ứng lực) (STRESS)

Khi một lực (ngoại lực) tác động trên một vật bị giữ cố định, một lực kháng lại ngoại lực

xuất hiện: lực kháng bên trong (internal resistance) được tạo ra Lực bên trong này có cường độ bằng với ngoại lực (external force) và có hướng ngược lại, gọi là ứng suất /ứng lực (stress), ký hiệu

S hoặc ϭ Cả lực tác động và ứng suất cùng phân bố trên bề mặt của vật Do việc đo đạc trực tiếp lực kháng bên trong, về mặt thực hành là không thực hiện được, ứng suất bên trong một cấu trúc được tính bằng lực/đơn vị diện tích:

Đơn vị quốc tế của ứng suất là Pascal (1 Pa = 1 N/m2 = 1 MN/mm2) Trong sách báo, megaPascals (MPa) cũng thường được dùng, 1MPa = 106 Pa

Vì ứng suất tỷ lệ thuận với lực và tỷ lệ nghịch với diện tích, nên diện tích mà trên đó, lực tác động là một yếu tố được quan tâm (hình 1)

Lực Ứng suất =

Đơn vị diện tích

Hình 1: Ứng suất = lực / diện tích

Trong nha khoa, vì diện tích các phục hồi thường nhỏ và diện tiếp xúc của răng đối diện trên phục hồi thường là những điểm hoặc diện nhỏ

Thí dụ: một miếng trám có diện tích 4 mm2, chịu lực nhai là 400 N, ứng suất tạo ra

là 100 MPa Trên thực tế, ứng suất trên phục hồi có thể đạt đến hàng nghìn MPa vì diện chịu lực của miếng trám thường là một điểm hoặc diện nhỏ chứ không phải là diện tích của toàn bộ phục hồi

CÁC LOẠI ỨNG SUẤT

Lực tác động trên một vật thể có thể theo nhiều hướng, tạo ra ứng suất tương ứng trong cấu trúc Có thể tổng quát gồm các lực sau:

Lực theo trục (axial)

Lực kéo căng (tention) Lực nén (compression) Lực xé/trượt (shear)

Lực uốn (bending)

Lực xoắn (torsion)

Có thể tóm tắt các lực và biến dạng trong sơ đồ dưới đây

Dãn dài (elongation) Theo trục

Thu ngắn/nén (compression)

Xoắn (twisting moment) Xoắn (torsion) -

Uốn (bending moment) Uốn (bending)

Phụ nữ, 50 kg

BIẾN DẠNG (STRAIN)

Như đã nêu trên, lực có thể gây biến dạng vật Mỗi loại ứng suất tạo ra loại biến dạng tương ứng:

Lực kéo căng gây dãn dài vật theo trục của lực tác dụng, Lực nén gây đè ép hoặc nén ngắn

Biến dạng (strain), ký hiệu ɛ, là sự thay đổi độ dài (ΔL = L – Lₒ) chia cho độ dài ban đầu (Lₒ)

của vật khi chịu một tải lực:

Biến dạng (ɛ) = Mức biến dạng / Độ dài ban đầu

= (L - Lₒ) / Lₒ = ΔL / Lₒ

Biến dạng có thể được trình bày bằng % hoặc bằng đơn vị chiều dài (thí dụ mm/mm; µm/µm

Biến dạng là một thông số được quan tâm trong nha khoa, thí dụ: các dây móc của

khí cụ cần có độ uốn mà không bị gãy; các vật liệu lấy dấu cần độ biến dạng đàn hồi

(deform elastically) thích hợp…

LIÊN HỆ GIỮA ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG: ĐƯỜNG CONG ỨNG SUẤT-BIẾN DẠNG (STRESS-STRAIN CURVE)

Giữa ứng suất và biến dạng có mối liên hệ nhân quả mật thiết Khi có tác động của ngoại lực, một ứng suất được tạo ra trong vật thể, làm thay đổi kích thước (tức biến dạng) của vật Mối

liên hệ giữa ứng suất và biến dạng thường được dùng để xác định tính chất cơ học (mechanical

property) của vật liệu

Các dữ liệu về tính chất cơ học của vật liệu thu được từ thiết bị thử nghiệm (mechanical

testing machine) Hầu hết thiết bị thử nghiệm hiện nay ứng dụng công nghệ cao, trong đó có thể tăng biến dạng ở một mức độ cho trước và đo ứng suất hoặc ngược lại (tăng ứng suất và đo biến dạng)

Đường cong ứng suất-biến dạng (stress-strain curve) hay đường cong biến dạng

(deformation curve) của một cấu trúc có dạng điển hình như trên hình 2

Có thể thấy:

- Tương quan tuyến tính (tỷ lệ thuận) giữa ứng suất và biến dạng từ gốc tọa độ cho đến điểm P,

- Từ điểm P, ứng suất tăng làm tăng tỷ lệ biến dạng đến điểm T (không tuyến tính),

- Tại điểm T, vật liệu bị gãy.

Nếu thử nghiệm là kéo căng, thu được độ bền kéo (tensile strength); nếu là thử nghiệm nén, thu được độ bền nén (compressive strength) Giá trị của ứng suất tại giới hạn của sự tăng tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng (điểm P)

Hình2: Đường cong ứng suất-biến dạng điển hình

GIỚI HẠN TỶ LỆ (proportional limit)

Giới hạn tỷ lệ, ký hiệu SPL hoặc ϭPL là ứng suất lớn nhất mà vật liệu có thể chịu được mà

không lệch khỏi đoạn tuyến tính của đường cong ứng suất-biến dạng

Dưới giới hạn tỷ lệ, cấu trúc không có sự biến dạng vĩnh viễn: khi loại bỏ ứng suất, cấu trúc trở lại với hình dạng ban đầu, nghĩa là biến dạng có sự hoàn nguyên hay đàn hồi Vùng của đường ứng suất-biến dạng trước giới hạn tỷ lệ gọi là vùng đàn hồi (elastic region)

KHẢ NĂNG HỒI PHỤC (resilience)

Khả năng hồi phục là sức kháng của một vật liệu

đối với sự biến dạng vĩnh viễn Nghĩa là lực cần thiết để

làm biến dạng vật liệu đến giới hạn tỷ lệ Trên hình 3,

khả năng hồi phục là vùng dưới đoạn tuyến tính của

đường cong ứng suất-biến dạng

Khả năng hồi phục đặc biệt quan trọng trong

lượng giá và sử dụng dây đàn hồi trong chỉnh hình, thí

dụ, lực mong muốn để di chuyển răng của một lò xo…

ĐỘ DAI (toughness)

Là sức kháng của vật liệu đối với sự gãy Vùng

dưới tỷ lệ đàn hồi và tỷ lệ dẻo của đường cong ứng

suất-biến dạng thể hiện độ dai của vật liệu (hình 4) Đơn

vị của độ dai cũng là đơn vị của khả năng hồi phục:

mMN / m³ hoặc mMPa / m

Các vật liệu giòn có độ dai thấp vì chỉ có sự biến

dạng dẻo nhỏ diễn ra trước khi bị gãy

ĐÀN HỒI (elastic) và DẺO (plastic)

Các khái niệm về đàn hồi (elastic) và dẻo (plastic)

được minh họa trên hình 8

Biến dạng của nguyên tử của chất rắn dưới ứng

suất Khi không có ứng suất (A), và khi có ứng suất (B)

mà các lực này ở dưới mức giá trị giới hạn tỷ lệ Khi đặt

một ứng suất lớn hơn giới hạn tỷ lệ, các nguyên tử có thể

đến vị trí như trên hình 3 và khi ngừng tác dụng, các

nguyên tử vẫn giữ nguyên vị trí mới Tác dụng một lực

nhỏ hơn giới hạn tỷ lệ hoặc giới hạn đàn hồi làm vật bị

biến dạng có hoàn nguyên (reversible strain); trong khi

lực lớn hơn giới hạn tỷ lệ hoặc giới hạn đàn hồi làm vật

bị biến dạng không hoàn nguyên hay biến dạng vĩnh viễn

(irreversible / permanent strain)

Hình 3: vùng khả năng hồi phục

Hình 4: vùng dẻo

Hình 8: Sơ đồ mô hình nguyên tử minh họa biến dạng do lực trượt (shear force):

A- Trạng thái ban đầu (không có lực trượt)

B- Biến dạng đàn hồi của mẫu dưới lực trượt ngược chiều nhau ở đầu trên và đầu dưới C- Biến dạng đàn hồi do lực theo hướng ngược chiều nhau (ở gần mặt trượt); chú ý sự khác nhau về lượng biến dạng đàn hồi do sự dịch chuyển của các nguyên tử so với điều đó ở B D- Biến dạng dẻo khi các nguyên tử đã dịch chuyển đến vị trí mới và lực đã ngưng tác dụng

 Shear stress: ứng suất trượt

 Shear strain: biến dạng trượt

elastic strain: biến dạng trượt đàn hồi; plastic strain: biến dạng trượt dẻo

GIỚI HẠN ĐÀN HỒI (elastic limit)

Một ứng suất lớn hơn giới hạn tỷ lệ gây ra biến dạng không hoàn nguyên hay biến dạng vĩnh

viễn cấu trúc Vùng đường ứng suất biến dạng sau giới hạn tỷ lệ gọi là vùng dẻo (plastic region).

Trạng thái này ứng với các vật liệu đàn hồi tuyến tính (linearly elastic materials), nghĩa là có sự liên

hệ tuyến tính cho đến điểm ứng suất rão

Giới hạn đàn hồi SEL hoặc ϭEL là ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu đựng mà không bị

biến dạng vĩnh viễn

Đối với vật liệu đàn hồi tuyến tính, giới hạn tỷ lệ và giới hạn đàn hồi thể hiện tại cùng mức ứng suất và hai thuật ngữ này có thể dùng thay thế lẫn nhau

Đối với cùng một vật liệu, giá trị của giới hạn đàn hồi thu được trong thử nghiệm kéo căng (tention) so với thử nghiệm nén (compression) sẽ khác khau

GIỚI HẠN (CHẢY) DẺO (yield strength)

Giới hạn (chảy) dẻo (yield strength), ứng suất gây chảy dẻo hay ứng suất rão (yield stress) hay điểm rão (yield point), ký hiệu YS hoặc σy của vật liệu là tính chất thường dùng để mô tả ứng suất mà tại đó, vật liệu bắt đầu thể hiện tính dẻo Tại mức ứng suất này, một biến dạng vĩnh viễn nhỏ xảy ra trong vật liệu Giới hạn chảy dẻo được định nghĩa là ứng suất mà tại đó một vật liệu biến dạng dẻo và có một lượng biến dạng xác định diễn ra Lượng biến dạng dẻo được chọn lựa một cách

tự ý cho vật liệu thử nghiệm, có thể là 0,1 %, 0,2 % hay 0,5 % Lượng biến dạng vĩnh viễn gọi là

“khoảng dịch” (percent offset), tính bằng %, thông thường, 0,2 % được chọn, nhưng điều này còn phụ thuộc vào tính dẻo của vật liệu (hình 5)

Ứng suất rão được xác định bằng cách chọn khoảng dịch mong muốn tức biến dạng trên trục hoành (trục x) và vẽ đường song song với đoạn tuyến tính trên đường cong ứng suất-biến dạng Điểm mà đường song song cắt đường cong ứng suất-biến dạng là ứng suất rão (xem hình 2, đường y

và y’) Cần chú ý là khi cấu trúc đã biến dạng vĩnh viễn, ngay cả mức rất nhỏ, nó sẽ không hoàn toàn trở lại với kích thước ban đầu khi ứng suất đã bị loại bỏ Vì vậy, giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy dẻo của vật liệu là những tính chất rất quan trọng vì chúng xác định sự dịch chuyển trạng thái từ đàn hồi sang dẻo

Mọi phục hồi bị biến dạng vĩnh viễn do lực nhai thường bị mất chức năng Thí dụ, một cầu

ba đơn vị bị biến dạng vĩnh viễn do ứng suất bằng hoặc lớn hơn ứng suất rão, đưa đến thay đổi tiếp xúc nhai, có thể gây hậu quả trên hệ thống nhai do các cản trở khớp cắn

ỨNG SUẤT RÃO (yield stress)

Khi ứng suất tăng đến mức độ nhất định, sự biến dạng không hồi phục

Ứng suất rão (yield stress), ký hiệu YS hoặc ϭy, còn gọi là giới hạn chảy dẻo (yield strength) hay điểm rão (yield point), là ứng suất tối đa mà một vật liệu có thể chịu được mà không bị biến dạng

vĩnh viễn

Trên đồ thị, ứng suất rão là tại điểm E Trong thực nghiệm, do khó thu được chính xác giá trị ứng suất rão, người ta thường dùng giới hạn tỷ lệ (xem phần trên) để đại diện (hình 5)

Hình 5: Đường cong ứng suất-biến dạng

của dây thép không rỉ trong thử nghiệm căng.

Giới hạn tỷ lệ (proportional limit-PL) =

1020 MPa; [giới hạn đàn hồi hơi cao hơn (không được đánh dấu thể hiện)]

Ứng suất rão (Yield stength-YS) ở mức

Trong thực hành, vật liệu để làm hàm khung cần có giới hạn tỷ lệ cao ở phần nối để không bị biến dạng (hợp kim thường được sử dụng là cobalt-chromium (Co/Cr))

ĐỘ BỀN KÉO (căng) CỦA VẬT LIỆU (tensile properties)

Biến dạng do lực kéo căng đưa đến sự dãn dài (elongation), tổng dãn dài gồm dãn dài đàn hồi và dãn dài dẻo

Chiều dài sau thử nghiệm Phần trăm dãn dài =

Chiều dài ban đầu x100 Nhiều vật liệu nha khoa có độ bền kéo (tensile strength) kém hơn độ bền nén Như vậy, thiết

kế lỗ trám khi sửa soạn (thí dụ cho amalgam, sứ …) cần khác với cho các vật liệu có tính dễ kéo sợi (thí dụ, hợp kim) Việc thu hẹp mặt nhai cần thiết cho vật liệu vật liệu giòn (amalgam, sứ) cần nhiều hơn so với vật liệu dễ kéo sợi (hợp kim), vì sứ cần một thiết diện lớn hơn để đạt được cùng sức kháng của hợp kim; độ dày tối thiểu của amalgam trong lỗ trám, của sứ trên mặt nhai và đường hoàn tất cũng cần lớn hơn so với hợp kim

ĐỘ BỀN CĂNG GIỚI HẠN (ultimate tensile strength - UTS/ tensile strength- TS/ ultimate strength)

Độ bền căng giới hạn là ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu được khi chịu lực kéo căng trước khi gãy

CƠ CHẾ GÃY VẬT LIỆU (mechanism of fracture)

Trong nha khoa, các khái niệm về cơ chế gãy vật liệu thường được áp dụng Cơ chế gãy mô

tả trạng thái vật liệu với những khe nứt (flaws, cracks) Các khe nứt này có thể xuất hiện một cách

tự nhiên trong vật liệu hoặc có mầm mống xuất hiện sau một thời gian sử dụng Trong cả hai trường hợp, những khiếm khuyết đó làm yếu vật liệu, kết quả là bị gãy bất ngờ tại ứng suất thấp hơn ứng suất rão (ứng suất chảy dẻo) Sự gãy bất ngờ, có tính phá hủy xảy ra một cách điển hình trên các vật liệu giòn, không có khả năng biến dạng dẻo và tái phân bố ứng suất

Thí dụ đơn giản minh họa về khiếm khuyết đối với vật liệu giòn là để bẻ tấm kính hoặc tấm gạch ceramic lát sàn vốn rất cứng, người ta thường dùng mũi kim cương hoặc carbide vạch lên đó Mục đích của việc này là tạo một khiếm khuyết, nó lan dần khi có thêm một lực (ứng suất) đặt vào Nếu việc này được thực hiện cho một vật liệu dẻo, vật liệu bị uốn cong chứ không gãy ở nơi đã vạch lên Nói chung, khiếm khuyết càng lớn, ứng suất cần thiết để làm gãy vật liệu càng thấp vì ứng suất bình thường sinh ra trong toàn khối vật liệu thì nay tập trung vào đỉnh của khiếm khuyết

MỎI và ĐỘ BỀN MỎI (fatigue and fatigue strength)

Mỏi là sự gãy diễn tiến dưới tải lực lặp đi lặp lại Thử nghiệm mỏi được thực hiện bằng cách tác động một ứng suất lặp lại có cường độ dưới mức giới hạn chảy dẻo (yield strength) tức ứng suất rão (yield stress) cho đến khi mẫu thử bị gãy

Độ bền mỏi là mức ứng suất mà tại đó, vật liệu bị phá hủy dưới tải lực lặp đi lặp lại

Xác định tính mỏi của vật liệu được quan tâm trong nha khoa, vì các vật liệu phục hồi chịu tải lực lặp đi lặp lại trong hoạt động nhai mà theo tính toán, có thể đạt 300.000 chu kỳ một năm

MÔ ĐUN ĐÀN HỒI (elastic modulus, modulus of elasticity, Young’s modulus

Mô đun đàn hồi ký hiệu E thể hiện độ cứng của vật liệu trong khoảng đàn hồi (elastic range).

Mô đun đàn hồi có thể được xác định trên đường ứng suất biến dạng bằng cách tính tỷ số ứng suất/biến dạng hay

độ dốc của đoạn tuyến tính trên đường ứng suất biến dạng (hình 6 và hình 7):

Mô đun đàn hồi = Ứng suất/Biến dạng:

E = ϭ/ɛ

Hình 6: đường ứng suất biến dạng của hai vật liệu giả định (A và B) khác nhau về thành

phần:

Quan sát các đường cho thấy:

- Tại một mức ứng suất cho trước, vật liệu A ít biến dạng hơn B,

- Như vậy, mô đun đàn hồi của A lớn hơn B

Bảng 1: mô đun đàn hồi của một số

vật liệu

Có thể tính được mô đun đàn hồi của từng vật liệu tại cùng ứng suất 300 MPa như sau:

Vật liệu A có biến dạng 0,010 tức 1%, mô đun đàn hồi E bằng:

E = 300 MPa / 0,010 = 30.000 MPa = 30 GPa

Vật liệu B có biến dạng 0,020 tức 2%, mô đun đàn hồi E bằng:

E = 300 MPa / 0,020 = 15.000 MPa = 15 GPa

Quan sát trên đường ứng suất biến dạng, vật liệu A có độ dốc đoạn tuyến tính lớn hơn vật liệu B, có nghĩa là:

Để có cùng mức biến dạng, cần một ứng suất lớn hơn đối với vật liệu A so với vật liệu B Trên hình, ở cùng mức biến dạng 1%, ứng suất của vật liệu A là 300 MPa, trong khi vật liệu

B chỉ là 150 MPa

TÍNH (DỄ) KÉO SỢI (ductility) và TÍNH DÁT MỎNG (malleability - DẺO/RÈN ĐƯỢC)

Hai đặc tính của hầu hết kim loại và hợp kim là tính dễ kéo sợi và dát mỏng Tính dễ kéo sợi của vật liệu là nó có thể bị kéo dài và tạo thành dạng dây bằng cách kéo căng Khi tác động một lực căng, sợi được tạo thành do sự biến dạng vĩnh viễn Tính dát mỏng của vật liệu là khả năng nó bị đập mỏng hoặc cán thành lá mỏng mà không bị gãy

Tính dễ kéo sợi là đặc điểm có liên quan đến thao tác trên miệng (có thể điều chỉnh bờ, làm bóng bề mặt (thí dụ: amalgam) trên miệng) Vàng và bạc dùng trong nha khoa là những vật liệu dễ dát mỏng

ĐỘ BỀN NÉN (compressive strength)

Độ bền nén của vật liệu là độ bền dưới ứng suất nén tại mức ứng suất làm gãy Độ bền nén là một đặc điểm thường dùng nhất để so sánh các vật liệu Đường cong ứng suất-biến dạng nén của vật liệu tương tự trong thử nghiệm độ bền căng

Hình 7: Đường cong ứng

suất-biến dạng của men và ngà dưới ứng suất nén:

- CS: độ bền nén giới hạn (ultimate compressive strength)

- PL: giới hạn tỷ lệ (proportional limit)

- E: modun đàn hồi (elastic modulus)