頸縮是指在拉伸應力下，材料可能發生的局部截面縮減的現象。通常用於在有些擠塑情況中，當擠出物離開模口時會產生這種現象，結晶性纖維和像聚乙烯之類的一些半結晶熱塑性樹脂在接近屈服點的臨界應力作用下，也會出現這種現象。
基本介紹
簡介,產生原因,影響因素,礦物頸縮,
簡介
應力到達強度極限後，塑性變形開始在試樣最薄弱處出現，從而導致試樣局部截面急劇頸縮，承載面積迅速減少，試樣承受的載荷很快下降，直至斷裂。斷裂時，試樣的彈性變形消失，塑性變形則遺留在斷裂的試樣上。試樣在頸縮以後由於頸縮處出現了三向應力，使斷口形狀類似於杯狀，中間為平整斷口(形如脆性斷裂的特徵)。它也預示應力狀態可以改變材料的韌脆性斷裂特徵。
產生原因
多聚合物在塑性形變時會出現均勻形變的不穩定性。在拉伸試驗中．這種塑性不穩定性就表現為頸縮的形成。產生塑性不穩定性的原因主要有兩種：
(1)試件有效截面積的微小差異
譬如試件某部分比其他部分稍微薄一點，那么它受到的真應力就比其他部分高一點，這將導致該部位先於其他部分達到屈服點，其有效剛性也就低一點，繼續形變就容易點。如此循環，直到該部位發生取向硬化，這一形變的不均勻性才能終止。
(2)屈服點以後的應變軟化
若試件某局部的應變稍高於其他部分。則在該部位發生局部軟化，從而使塑性不穩定性更易發展，直至被材料取向硬化所阻。
晶態聚合物一般包含晶區和非晶區，所以從比玻璃化溫度低得多的溫度一直到接近熔點的溫度範圍內均可發生頸縮現象。在拉伸條件下，晶態聚合物的行為與非晶態聚合物行為有相似的地方更有不同的地方。當晶態聚合物受拉發生形變時，晶體中的球晶間的非晶部分首先變形．同時球晶之間和片晶之間均可產生滑移，但溫度較低時前者比後者的滑移來得容易些，而溫度較高時兩者的滑移相差不多。
根據球晶拉伸變形過程的x射線小角散和電子顯微鏡的觀測結果表明：球晶拉伸過程中，片晶的變形包括①相變和雙晶化；②高分子鏈的傾斜，片晶沿著分子鏈方向滑移和轉動；③片晶的破裂，發生更大的傾斜滑移和轉動；④被拉斷的小分子鏈和被拉直的鏈段共同形成微絲結構。在晶態聚合物頸縮處可以觀察到反映這種片晶滑移的“滑移帶”，這種形變過程與金屬等晶態材料相類似。
影響因素
影響聚合物頸縮現象的因素，主要有：
(1)溫度
聚合物的力學性能對溫度是很敏感的。在溫度變化範圍內，各種鬆弛轉變一般會引起材料的模量和剛度下降。若在所研究的溫度範圍內沒有鬆弛轉變，則模量隨溫度升高是平穩下降的，這是因為熱膨脹導致原子距離加大和分子間力的降低。所以，在拉伸過程中表現出較大的變形和較低的強度。
(2)應變率
拉伸過程中．增高應變率與降低溫度的效應相似，隨著應變率的增高，聚合物的柔韌性降低、模量和屈服應力增大，斷裂則由韌性向脆性轉變。在高應變率下，由於塑性變形過程作功，所以試件中出現升溫現象。這時需同時考慮溫度和應變率的影響。在低應變率下，聚合物的屈服強度下降，由於出現取向和再結晶現象，以致使斷裂強度超過屈服強度。
(3)靜水壓力
壓力減小了高分子鏈段的活動性，鬆弛轉變移向較高溫度，因此在給定溫度下增加壓力與給定壓力下降低溫度有相似的效應。
(4)結晶度
晶態聚合物隨著結晶度的增高，而屈服應力、強度、模量、硬度等增大，斷裂韌性、抗衝擊性則下降。值得注意的是，球晶大小對強度的影響超過結晶度的影響，大的球晶一般使聚合物的韌性降低。
(5)取向
聚合物材料在取向方向上的強度隨取向程度增加很快。晶粒的取向一般是先完成，而強度的迅速提高主要是由於非晶區的內鏈段取向的提高。在高度取向時，垂直於取向方向上的強度很小。在平行方向上的模量比不取向時增大很多．而垂直方向上的模量與無取向時差別不大。取向試件進行拉伸時，在不同方向上的屈服應力差別很大，即產生Bauschinger效應。值得注意的是，雙軸取向時，在該雙軸構成的面內，性能不像單軸取向時存在很弱的方向。因此，採用雙向定向凝固的方法，可以改進聚合物(如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等)的脆性等性能。
礦物頸縮
由於熱力學驅動力的存在，流體包裹體壁的形狀將發生變化以獲得最低的表面自由能。與具有負晶形或球形的包裹體相比，那些具不規則或彎曲形態的包裹體相對不穩定。作為對熱力學驅動力的回響，隨著時間的變化，包裹體的形態將向著球形或負晶形轉變，這種過程稱為頸縮，是次生包裹體形成的一種機制，並影響了原生包裹體的形狀和數目。
影響頸縮(或形狀變化)的因素包括：時間、溫度、流體和主礦物的成分、包裹體的原始大小和形狀以及主礦物承受的應力。
