Классификация материалов Лекция 2 1 2

Классификация материалов Лекция 2 1

2

3

4

Металлы Из 118 химических элементов, открытых на данный момент, к металлам относят 96. Химические свойства Металлическая связь В реакциях чаще всего являются восстановителями Физические свойства Металлический блеск Хорошая электропроводность Возможность лёгкой механической обработки Высокая плотность Высокая температура плавления Большая теплопроводность За исключением ртути все металлы при комнатной температуре находятся в твердом состоянии. 5

Металлы Нахождение в природе Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Применение Конструкционные материалы Электротехника и электроника Инструменты Медицина и т. д. 6

Полуметаллы (металлоиды) Полуметаллы — химические элементы, расположенные в периодической системе на границе между металлами и неметаллами. Для них характерно образование ковалентной кристаллической решётки и наличие металлической проводимости. К полуметаллам относят Bi, Sb, Po, иногда — As, Te, которые по своим химическим свойствам являются неметаллами, но по типу проводимости относятся к проводникам, а также Sn, имеющее полупроводниковую форму, и аллотропную модификацию углерода — графит. Основное применение: Полупроводниковая электроника 7

Неметаллы 8

9

Инертные или благородные газы Инертные газы — химические элементы 18 -й группы периодической таблицы химических элементов. В группу входят гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, унуноктий. Отличаются крайне низкой химической активностью Применение Инертные газы имеют очень низкие точки кипения и плавления, что позволяет их использовать в качестве холодильного агента в криогенной технике. 10

Классификация материалов Материалы Функциональные Конструкционные Металлические черные (железо и его сплавы) цветные Композиционные Неметаллические пластики, термопластичные полимерные материалы, керамику, огнеупоры, стекла, резины, древесину 11

Классификация материалов Все материалы можно разделить на две группы: функциональные и конструкционные. Функциональными называют материалы, характеризующиеся ярко выраженным свойством и предназначенные для создания специализированных изделий и устройств. Это могут быть материалы с особыми физическими свойствами, например, электрическими, магнитными, тепловыми, оптическими, пьезоэлектрическими и другими свойствами. К функциональным материалам относятся аккумуляторы энергии, накопители водорода, катализаторы, сенсорные материалы – преобразователи того или иного внешнего воздействия в электрические сигналы или изменяющие свои размеры, фотоэлектрические и другие. 12

13

Конструкционные материалы Конструкционными называют материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами конструкционных материалов являются механические свойства. К основным критериям качества конструкционных материалов относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др. 14

Конструкционные материалы По природе материалов конструкционные материалы подразделяются на металлические, неметаллические и композиционные материалы, сочетающие положительные свойства тех и других материалов. Конструкционные материалы подразделяются так же по технологическому исполнению, по условиям работы, по критериям прочности и т. д. 15

Металлические материалы по химическому составу часто называют просто металлами, которые подразделяют на цветные и черные. Чёрные металлы — железо и его сплавы (стали, ферросплавы, ества чугуны). есей зависимости от В металлы разделяют на чистые, технической чистоты и сплавы. Сплав - материал с однородной макроструктурой образовавшийся в результате затвердения расплава химически разнородных веществ. 16

Сплавы Сплавом называется однородная система, получаемая сплавлением двух или более металлов, либо металла и неметалла. Цель сплавления состоит в обеспечении новых физических свойств материалы, таких как коррозионная стойкость, огнеупорность и т. д. 17

18

Металлические сплавы различают: по системам сплавов — алюминиевые, магниевые, титановые, медные, никелевые, молибденовые, ниобиевые, бериллиевые, вольфрамовые, на железной основе (стали, чугуны) и др. ; по типам упрочнения — закаливаемые, улучшаемые, стареющие, цементируемые, цианируемые, азотируемые и др. ; по структурному составу — стали аустенитные и ферритные, латуни и т. д. 19

Неметаллические конструкционные материалы включают пластики, термопластичные полимерные материалы, керамику, огнеупоры, стекла, резины, древесину. Неметаллические конструкционные материалы подразделяют по изомерному составу, технологическому исполнению, по типам наполнителей (армирующих элементов) и по характеру их размещения и ориентации. 20

Пример Фторопласт-4 по химической стойкости превосходит все химически стойкие материалы, включая золото и платину. Разрушается лишь под действием расплавленных щелочных металлов и элементарного фтора. Не смачивается водой, не набухает, по внешнему виду напоминает парафин. Имеет низкий коэффициент трения, обладает очень высокими диэлектрическими характеристиками. Применяется для работы при температуре от — 250 до +200° С. 21

Композиционные материалы, представляют собой металлические и неметаллические матрицы с заданным распределением в них упрочнителей (волокон, дисперсных частиц и др. ); при этом эффективно используются индивидуальные свойства составляющих композиции. Комбинируя объемное содержание компонентов, можно, в зависимости от назначения, получать материалы с требуемыми значениями прочности, жаропрочности, модуля упругости, абразивной стойкости, а также создавать композиции с необходимыми магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими и другими специальными свойствами. 22

Применение композиционных материалов авиационно-космическая, ракетная и другие спец. отрасли энергетическое турбостроение, автомобильная промышленность; машиностроение; металлургическая промышленность; строительство; химическая промышленность; бытовая техника и др. 23