Введение Становление науки о материалах Булатная

Введение

Становление науки о материалах

Булатная сталь и узоры, образующиеся на ее поверхности Булат — собирательное название для твёрдых и вязких сплавов железа и углерода. Химически булат отличается от стали количественным содержанием углерода. По этому показателю булат близок к чугунам. Но физически он сохраняет ковкость низкоуглеродистых сталей и ощутимо превосходит последние по твёрдости после закалки. Такие свойства более связаны со структурой металла, нежели с химическим составом (Википедия)

Растровый электронный микроскоп Предназначен для получения изображения поверхности объекта с высоким (до 0, 4 нанометра) пространственным разрешением, также информации о составе, строении и некоторых других свойствах приповерхностных слоёв. Основан на принципе взаимодействия электронного пучка с исследуемым объектом. Современный РЭМ позволяет работать в широком диапазоне увеличений приблизительно от 10 крат (то есть эквивалентно увеличению сильной ручной линзы) до 1 000 крат, что приблизительно в 500 раз превышает предел увеличения лучших оптических микроскопов (Википедия).

Изображение поверхности металла в растровом электронном микроскопе

Изображение пыльцы в растровом электронном микроскопе

Изображение микрокристаллов-дендритов в растровом электронном микроскопе

Изображение микрокристаллов в растровом электронном микроскопе

См. слайд ниже Состав и структура влияют на свойства и поведение материала Конструкционные материалы

а) б) Получающиеся изображения дифракции рентгеновских лучей на фотопленке (а) и бумажной ленте (б). Картины получаются в результате рассеяния пучка рентгеновских лучей поликристаллом. Даже при небольшом изменении расположения атомов в кристаллической решетке вид данных картин (радиусы окружностей и положение пиков) существенно меняется. Это дает возможность: • судить о изменении расположении атомов в результате каких-либо обработок, либо при введении других компонентов в сплав • дает возможность изучения атомного строения материалов.

Вид рентгеновского дифрактометра и записанная не нем дифрактограмма образца, содержащего корунд и флюорит.

(в ферросплавы добавляют V, Mn, Ti и др. ) ( до 6, 67% по массе)

Заполнение электронных орбиталей идет так: 1 s 22 p 63 s 23 p 63 d 104 s 24 p 64 d 104 f 145 s 2

Строение кристаллов Кристаллы поваренной соли кристаллы кварца Кристаллическая решетка

Типы связей между атомами

Виды кристаллов

Анизотропия кристаллов

Тепловое расширение. После нагрева шара он не проходит через кольцо. При этом шар расширяется равномерно во все стороны. Характеристики кристаллических структур Вид поликристаллического образца под микроскопом.

Устройство кварцевого резонатора На пластинку, кольцо или брусок, вырезанные из кристалла кварца определённым образом, нанесены 2 и более электродов — проводящие полоски. Пластинка закреплена и имеет собственную резонансную частоту механических колебаний. При подаче переменного напряжения на электроды благодаря пьезоэлектрическому эффекту происходит изгибание, сжатие или сдвиг в зависимости от того, каким образом вырезан кусок кристалла. Наиболее сильно пьезокристалл будет колебаться при частоте внешнего поля равной резонансной частоте (явление резонанса). Кварцевый резонатор в кристаллодержателе Пример анизотропии теплопроводности кварца (на грани был нанесен воск и к середине приложена нагретая игла) Варианты вырезания пластин для резонатора из кристалла кварца

Для ГПУ 12/6+2/2+3=6

Полиморфизм (аллотропия)

Аморфные структуры

Неметаллические твердые тела

_ + Ячейка алмаза (а также кремния) Полимерные материалы

+ _ + + _ _ + _

Прочность и структура материалов Стеклопла стики — вид композиционных материалов — пластические материалы, состоящие из стекловолокнистого наполнителя (стеклянное волокно, волокно из кварца и др. ) и связующего вещества (термореактивные и термопластичные полимеры).

Модуль сдвига G пропорционален касательному напряжению и обратно пропорционален углу сдвига . Гамма это приблизительно S деленная на а. Дефекты кристаллической решетки

ОМЕГА 200 Установка предназначена для выращивания монокристаллов сапфира (Al 2 O 3)весом до 38 кг, диаметром до 200 мм и до 300 мм длиной.

Поверхность может быть кривой!

1 2 S 1 < S 2 График в области Тпл.

Разница между жидкостью и жидкостью с зародышами. Второе слагаемое должно быть больше первого. Оксиды, нитриды и сульфиды имеют высокую температуру плавления и могут быть центрами кристаллизации.

См. след. слайд

Решетка не такая, как у исходных веществ и в узлах может не быть атомов , а также межузельные дополнительные (интервал концентраций за счет этого) Для Fe 3 C Rнм/Rm = 0, 91/1, 26=0, 72

ПОСы для пайки являются эвтектическими сплавами.

С эвтектикой Для неограчич. растворим. например.

Сверхпластичная штамповка Нужно: достаточно высокие температуры (меньше Тпл), мелкий размер зерна (меньше 20 мкм) низкая скорость деформации

Общие требования к конструкционным материалам. Конструкционными называют материалы, предназначенные для изготовления деталей машин, приборов, инженерных конструкции, подвергающиеся механическим нагрузкам. Детали машин и приборов характеризуются большим разнообразием форм, размеров, условий эксплуатации. Они работают при статических, циклических и ударных нагрузках, при низких и высоких температурах, в контакте с различными средами. Эти факторы определяют требования к конструкционным материалам, основные из которых эксплуатационные, технологические и экономические. Эксплуатационные требования имеют первостепенное значение. Для того, чтобы обеспечить работоспособность конкретных машин и приборов, конструкционный материал должен иметь высокую конструкционную прочность.

Конструкционной прочностью называется комплекс механических свойств, обеспечивающих надежную и длительную работу материала в условиях эксплуатации. Требуемые характеристики механических свойств материала для конкретного изделия зависят не только от силовых факторов, но и воздействия на него рабочей среды и температуры. Среда - жидкая, газообразная, ионизированная, радиационная, в которой работает материал, оказывает существенное и преимущественно отрицательное влияние на его механические свойства, снижая работоспособность деталей. В частности, рабочая среда может вызывать повреждение поверхности вследствие коррозионного растрескивания, окисления и образования окалины, изменение химического состава поверхностного слоя в результате насыщения нежелательными элементами (например, водородом, вызывающим охрупчивание). Кроме тога, возможны разбухание и местное разрушение материала в результате ионизационного и радиационного облучения. Для того чтобы противостоять рабочей среде, материал должен обладать не только механическими, но и определенными физикохимическими свойствами: стойкостью к электрохимической коррозии, жаростойкостью (окалиностойкостью - устойчивостью к химической коррозии), радиационной стойкостью, влагостойкостью, способностью работать в условиях вакуума и др.

Температурный диапазон работы современных материалов очень широк - от -2 б 9 до 1000 °С, a в отдельных случаях до 2500 °С. Для обеспечения работоспособности при высокой температуре от материала требуется жаропрочность, a при низкой температуре - хладостойкость. B некоторых случаях важно также требование определенных магнитных, электрических, тепловых свойств, высокой стабильности размеров деталей (особенно высокоточных деталей приборов). Технологические требования (технологичность материала) направлены на обеспечение наименьшей трудоемкости изготовления деталей и конструкций. Технологичность материала характеризует возможность его обработки. Она оценивается обрабатываемостью резанием, давлением, свариваемостью, способностью к литью, а также прокаливаемостью, склонностью к деформации и короблению при термической обработке. Технологичность материала имеет важное значение, так как от нее зависят производительность и качество изготовления деталей.

Экономические требования сводятся к тому, чтобы материал имел невысокую стоимость и был доступным. Стали и сплавы по возможности должны содержать минимальное количество легирующих элементов. Использование материалов, содержащих легирующие элементы, должно быть обосновано повышением эксплуатационных свойств деталей. Экономические требования, так же как и технологические, приобретают особое значение при массовом масштабе производства. Таким образом, качественный конструкционный материал должен удовлетворять комплексу требований.

Конструкционная прочность материалов и критерии ее оценки

Мет од Роквелла цифровой прибор P

Далее читаем темы по Фетисову, Гарифуллину 8. 2, 8. 3, 9. 1, 9. 2, 9. 3 (в 9. 3 кроме перитектического превращения) Также тема из книги Травин О. В. «Материаловедение» Пластические массы стр. 330 -343 (термореактивные пластмассы не нужно). Из Плошкина В. В. «Материаловедение» разделы: Резины Клеи и герметики Стекло Композиционные материалы Смотрите вопросы на экзамен.