Конструкционные материалы и требования ним

Конструкционные материалы и требования ним

 

Классификация конструкционных материалов.

Металлические материалы - к ним отн-ся металлы и их сплавы: а)черные, б)цветные, в)благородные, г) редкоземельные.

Неметаллические материалы: а)пластмассы, б) керамические, в)керамико-металлические, г) стекло, д) резина, ж) дерево.

Композиционные материалы - материалы из двух разнородных материалов

 

В чем различие кристаллических и аморфных материалов

Различие в расположении атомов в пространстве. у кристаллов определенное закономерное расположение, а у аморфных - хаотичное.

 

Характерные свойства металлов. чем они обусловлены.

· Хорошая электропроводность · Возможность лёгкой механической обработки · Высокая плотность (обычно металлы тяжелее неметаллов)

Явление полиморфизмов металлов. примеры

Полиморфизм или полиморфное превращение - у нек-рых металлов кристаллическая решетка может меняться при изменение т-ры.

Кристаллическая решетка α-железа – объемно центрированный куб с периодом решетки 0,28606 нм. До температуры 768°С α-железо магнитно (ферромагнитно). γ-железо существует при температуре 910–1392°С; оно парамагнитно. Кристаллическая решетка γ-железа гранецентрированная кубическая (а = 0,3645 нм при 910°С).

 

Анизотропия свойств кристаллов

В кристаллических телах атомы правильно располагаются в пространстве, причем по разным направлениям расстояния между атомами неодинаковы, что…   11. Почему поликристалл не является анизотропным?

По какому признаку классифицируются дефекты кристаллического строения.

Делятся в зависимости от геометрических размеров и расположения: 1) точечные, 2) линейные, 3) поверхностные.

 

Точечные дефекты. понятие вакансии, межузельного и примесного атома.

а) вакансии - это отсутствие атомов в отдельных узлах кристаллической решетки. около вакансии наблюдается локальное искажение кристаллической решетки.

Б) несовершенства кристаллической решетки, обусловленные наличием нек-рых атомов между узлами - атомы в междуузлии. вызывает упрочнение, повышение электросопротивления и др. св-ва

 

 

Линейные дефекты что такое краевая и винтовая дислокация

Винтовая дислокация представляет собой особое расположение атомов, изображенное на рис 2.10 для случая простой кубической решетки. На этом рисунке…

Как характеризуется кол-во дислокаций в ме.в каких единицах измеряется плотность дислокаций

плотность дислокаций, под которой принято по­нимать отношение суммарной длины дислокаций к объему содержащего их металла. Плотности дислокаций измеряется в см^-2 или м^-2.

Какие дефекты относятся к поверхностные

Поверхностные дефекты

Поверхностные дефекты малы только в одном измерении. К ним относятся границы зерен, субзерен, двойников, дефекты упаковки, границы доменов, поверхность раздела фаз и т.д. В поликристаллическом материале существуют внутренние поверхности, разделяющие кристаллиты или зерна, имеющие несовпадающую кристаллографическую ориентировку.

 

Какие дефекты относятся к объемным

Объемные дефекты

Объемные дефекты представляют нарушение сплошности материала, существующие в виде пор и трещин. Нарушением сплошности является дефект или полость в кристалле, наименьший размер которого превышает радиус действия межатомных сил сцепления, следовательно, больше 2—3 межатомных расстояний.

 

Движущая сила самопроизвольной кристаллизации

Основной причиной и движущей силой процесса кристаллизации является стремление вещества к наименьшему запасу свободной энергии, т. е. к наиболее устойчивому термодинамическому состоянию.

Что такое теоретическая температура кристаллизаций и степень переохлаждения

Охлаждение жидкого металла ниже теоретической температуры кристаллизации носит название явления переохлаждения. Разность между теоретической и фактической температурами кристаллизации называется степенью переохлаждения.

Почему на кривой охлаждения металлов при кристаллизаций образуется горизонтальная площадка

Жидкий металл при охлаждении не испытывает качественных изменений: кривая охлаждения идет плавно. При достижении теоретической температуры кристаллизации на кривой охлаждения появляется горизонтальная площадка, так как отвод тепла компенсируется выделяющейся при кристаллизации скрытой теплотой кристаллизации. Когда закончится процесс кристаллизации, кривая охлаждения снижается опять плавно.

Какая существует зависимость между скоростью охлаждения и степенью переохлаждения

Степень переохлаждения это и есть скорость охлаждения в зависимости от времени

Механизм процесса кристаллизаций

Процесс кристаллизации протекает по так называемому механизму нуклеации и состоит из процесс кристаллизации металлов подобен кристаллизации солей и состоит из двух элементарных процессов, которые протекают одновременно. Первый процесс заключается в образовании центров кристаллизации, или зародышей кристаллов второй процесс - в росте кристаллов из этих центров.

внутри образовавшейся фазы (вторичная кристаллизация).

 

Как зависит скорость зарождения центров кристаллизаций от степени переохлаждения

Если степень переохладнеия высока то образ. мелкие зерна (образуется большое число центров кристаллизации, а скорость их роста небольшая). 24)что произойдёт если степень переохладения ∆ Т→0 , ∆Т→∞

Что такое амфотерный металл и условия его получения

Амфотерные металлы – это простые вещества, которые по структуре, химическим и физическим свойствам сходны с металлической группой элементов.

 

Строения слитка из каких зон состоит условие обр. каждой зоны

Зона 2 характеризуется образованием крупных столбчатых кристаллов, которые растут перпендикулярно стенкам и дну изложницы, в сторону, обратную… Зона 3 состоит из различно ориентированных равноосных кристаллов разного… 27) Что такое транскристаллизация?

Пластическая деформация моно- и поликристалла.По каким плоскостям происходит скольжение.

Скольжение – смещение одной части кристаллита или зерна относительно другой по определенным кристаллографическим плоскостям и направлениям.… Двойникование – поворот одной части кристалла относительно плоскости… Рис. 4. Схема пластической деформации кристаллита: а – скольжением; б-двойникованием

35)

Текстура — преимущественная ориентация зерен кристаллических решеток в поликристалле. В металлических материалах может возникать при кристаллизации, пластическойдеформации, рекристаллизации и некоторых других обработках. Различают аксиальную или волокнистую текстуру, плоскостную и полную (двухкомпонентную).

Разрушение. Механизм разрушения.

Разрушение металла наступает, когда связь между атомами отдельных кристаллов нарушается. Разрушение стали может быть пластичным в результате…

Вязкое разрушение.

Разрушение пластичного материала наступает при его нагружении с превышением предела упругости. Металлический материал переходит в состояние пластической деформации (текучести), что приводит к т.н. вязкому разрушению. Разрушение такого рода могут вызывать чрезмерные напряжения растяжения, сжатия и сдвига.

Хрупкое разрушение.

Хрупкому разрушению подвержены конструкции из металлических материалов с ограниченной пластичностью вследствие быстрого распространения в них трещин. Возникают же трещины обычно в локальных зонах высокой концентрации напряжений. Во избежание отказов такого рода необходимо использовать достаточно пластичные металлические материалы и проектировать конструкции так, чтобы в них не было зон концентрации напряжений.

Механические свойства металлов

39) Механическое напряжение — это мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле, под влиянием различных факторов. Механическое напряжение в… Напряжения являются результатом взаимодействия частиц тела при его нагружении.…

Испытание на растяжение. Суть, схема, цель.

Наиболее информативно испытание на растяжение на разрывной машине; его и проводят в большинстве случаев для получения стандартных характеристик прочности. Из этого испытания можно получить следующие характеристики прочности:предел упругости, предел текучести, предел прочности.

42.Диаграмма растяженияпластичного и хрупкого металла.

Разрывная машина снабжена устройством для записи так называемой диаграммы растяжения – графика зависимости между приложенной нагрузкой P и удлинением образца Dl. При росте нагрузки P длина образца l изменяется нелинейно.

43.Пластичность. Определение; характеристики и их размерность.

Пластичность – это способность металла деформироваться без разрушения.

Характеристики пластичности определяют из того же испытания на растяжение. Это

относительное удлинение [%]

относительное сужение [%], где

l₀ и l_К, мм – длина образца до и после испытания;

F₀ и F_К, мм² – начальная и конечная площадь поперечного сечения образца.

44.Твердость. Определение, характеристики, приборы, испытания.

Твердость - это способность материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела.

По Бринеллю определяют твёрдость относительно мягких материалов, Определение твёрдости по Бринеллю основано на вдавливании в испытуемый материал стального шарика и последующего измерения диаметра отпечатка.

По Роквеллу чаще всего определяют твёрдость очень твёрдых материалов

Определение твёрдости по Роквеллу основано на вдавливании в исследуемый материал алмазного конуса и последующим измерением глубины вдавливания h или стального шарика диаметром 1,5875 мм.

Метод Виккерса используется для испытания твёрдости деталей малой толщины или тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твёрдость

Метод заключается во вдавливании алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды,

Методом микротвердости обычно измеряется твёрдость в пределах отдельных зёрен или очень тонких слоев. Определение микротвёрдости (твердости в микроскопически малых объемах) необходимо для тонких покрытий, отдельных структурных составляющих сплавов.

Твердость, определение, характеристики.

Твёрдость определяется как отношение величины нагрузки к площади поверхности, площади проекции или объему отпечатка. Различают поверхностную,… Методы измерения твердости: Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в…

Испытание на изгиб, суть цель.

Место надреза и расстояние от оси надреза до границы сплавления оговаривается проектно-технологической документацией. В зависимости от цели… 48. что такое усталость метала? Усталость металла — процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных (часто циклических)…

Рекристаллизация, температура рекристаллизации, виды.

57. Горячая деформация — деформация кристаллического материала при температуре рекристаллизации или несколько выше. Холодная деформация — обработка металла давлением, осуществляемая при… Характеризуется изменением формы отдельно взятого зерна. Зерна вытягиваются в направлении течения металла, образуя…

Способы упрочнения металлов и сплавов.

Значительная пластическая деформация деталей машин и конструкций при эксплуатации недопустима. Поэтому повышение прочности металлов и сплавов означает, прежде всего, повышение предела текучести

Способы упрочнения сплавов.

Наклёп – упрочнение металлов и сплавов в результате измельчения зерна при холодной пластической деформации. Перекристаллизация – упрочнение в результате измельчения зерна при полиморфном превращении. Дисперсионное твердение – упрочнение сплавов в результате выделения мелких частиц второй фазы из пересыщенного твёрдого раствора.