Цветные металлы. Благородные металлы

Учебные пособия

1. Герасимович К.Г., Евтюшкин Ю.А., Фомин Н.И., Хворова И.А. Технологические

процессы машиностроительного производства. Томск. Изд-во ТПУ, 1999. 104 с.

2. Егоров Ю.П., Лозинский Ю.М., Роот Р.В., Хворова И.А. Материаловедение. Томск, Изд-во ТПУ, 2008. 188 с.

3. Чинков Е.П., Багинский А.Г. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Томск. Изд-во ТПУ, 2009. 179 с.

Учебники

4. Арзамасов Б.Н., Макаров В.И., Мухин Г.Г. Материаловедение. М.: Изд-во Мгту им. Н.Э. Баумана. 2005. 648 с.

5. Колесов С.Н., Колесов И.С. Металловедение и технология конструкционных материалов. М.: Высшая школа. 2004. 519 с.

6. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение. СПб.: Химиздат. 2004. 736 с.

Интернет

7. http: //window.edu.ru

8. http: //www.materialscience.ru

9. http: //www.dbases.ru/frame.htm

РЕЙТИНГ 100 баллов

Лаб. работы - 72 балла

Й коллоквиум – 14 баллов

Понятие о материалах

Материаловедение - наука о строении и свойствах материалов, возможности изменения свойств в нужном направлении для целенаправленного использования в технике.

Материал (в инженерном понимании) - вещество (совокупность веществ), из которого состоит или может быть изготовлено техническое изделие, имеющее определенное функциональное значение.

Свойство – количественная или качественная характеристика материала, определяющая его общность или различие с другими материалами.

Классификация

Материалы классифицируют по разным признакам: составу, виду, состоянию, методу получения, назначению и т.д.

Конструкционные материалы - материалы, из которых изготовляются детали машин, конструкций, сооружений, работающие под нагрузкой. Конструкционные материалы делятся:

· по природе - металлические, неметаллические и композиционные

· по технологическому исполнению - деформированные (прокат, поковки, штамповки и др.), литые, спекаемые, формуемые, свариваемые;

· по условиям работы - работающие при низких температурах, жаропрочные, коррозионно-, износостойкие

· по критериям прочности

А. Металлические материалы классифицируют:

· по системам сплавов - алюминиевые, на железной основе

· по типу упрочнения - закаливаемые, улучшаемые, цементируемые, цианируемые, азотируемые

· по структурному составу - аустенитного, ферритного класса

Черные металлы - железо и сплавы на его основе (50% Fe)

Цветные металлы. Благородные металлы

Редкоземельные металлы - лантан, неодим, празеодим

В. Неметаллические материалы классифицируют:

· по технологическому исполнению - прессованные, тканые, намотанные, формованные

· по типам наполнителей – (армирующих элементов) и по характеру их размещения и ориентации

Пластмассы - материалы на основе высокомолекулярных соединений - полимеров, чаще всего с некоторыми добавками.

Керамические материалы(керамика). Основа - порошки тугоплавких соединений: карбиды, окислы, нитриды, бориды и др.

Керамико-металлические материалы. Основа - керамика с добавлением металла – связки.

Стекло - из окислов различных элементов.

Резина - материал на основе каучука - углеродно-водородного полимера с добавлением серы и других элементов.

Древесина - сложная органическая ткань древесных растений.

С. Композиционные материалы классифицируют:

· металлические матрицы (основы)

· неметаллические матрицы (основы)

заданное распределение упрочнителей (волокон, дисперсных частиц и др.)

дисперсноупрочненные – введение в матрицу дисперсных (мелких) частиц; волокнистые – упрочненные непрерывными волокнами и нитевидными кристаллами;

слоистые – созданные путем прессования, прокатки разных материалов.

Рождение материала

Рождение материала (образование структуры) происходит в направлении усложнения и отражает определенные уровни его организации.

Процесс рождения материала - в направлении

плазма ® газ ® жидкость ® твердое тело

(атом ® молекула ® вещество)

сопровождается уменьшением энергии идет самопроизвольно.

Процесс разрушения - в обратном направлении и сопровождается поглощением энергии.

Любой материал – сложная физико-химическая система.

система – группа тел, выделяемых для наблюдения и изучения.

В металловедении системами являются металлы и металлические сплавы.

Компоненты – минимальное число химически различимых веществ, образующих систему (чистые вещества, химические соединения).

Фаза –совокупностьоднородных частей системы, отделенных от других частей поверхностью раздела.

Системы, состоящие из одной фазы, называются гомогенными, из нескольких – гетерогенными.

При нормальных условиях – три агрегатных состояния вещества

Твердые тела (аморфные и кристаллические)

· стабильность формы и размеров, упругие свойства.

Жидкая среда

· не способна сохранять форму

· в отличие от газовой – сохраняет неизменный объем.

В жидкостях и аморфных твердых телах – упорядоченность в расположении атомов (молекул) – внутри малых объемов (ближний порядок),

в кристаллах – на большие расстояния (дальний порядок).

Между аморфным твердым телом и жидкой средой количественное различие – вязкость.

Аморфные тела (стекло, смола)

расплав (жидкая фаза) с очень высокой вязкостью

· не имеют определенной температуры плавления или кристаллизации

· при нагревании размягчаются до жидкого состояния, что сопровождается плавным снижением вязкости

Плотнейшие шаровые упаковки

Растворяются друг в друге.

3. Разница валентностей. растворимость уменьшается с увеличением разницы валентностей в пределах одного класса.

4. промежуточная фаза - растворимость уменьшается.

5. В некоторых случаях (в твердых растворах на основе Cu) предельная растворимость определяется предельной электронной концентрацией (е/n≤ 1, 36).

неограниченная растворимость.

1. Элементы одного класса – с одинаковым типом связывающих орбиталей.

2. Элементы имеют близкие размеры (Δ r< 0, 15).

3. Элементы имеют одинаковую кристаллическую решетку.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Малоугловая граница

Зерна – из мелких (0, 1-1 мкм) блоков (субзерен)

Деление зерен на фрагменты – фрагментация или полигонизация.

Структуру называют блочной или мозаичной.

Межфазные границы.

На когерентной границе решетка одной фазы плавно переходит в решетку другой. Несоответствие решеток – упругая деформацию, изгиб атомных плоскостей на границе.

На полукогерентной границе дислокации чередуются с участками сопряжения решеток двух фаз.

При большом несоответствии решеток двух фаз, плавное их сопряжение невозможно, межфазную границу называют некогерентной.

Когерентные частицы – выделения в твердом растворе (матрице) с когерентной границей раздела между ними и матрицей.

Схема двойникования

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА