Определение конструкционных материалов

Д – деформированные  сплавы.   

1 – порядковый  номер №. 

4.3.6 Магний .

Металл  серебристо –  белого  цвета.  Магний  используется главным образом  для получения  сплавов на его основе и легирования алюминиевых сплавов. Благодаря большой химической  активности к кислороду  магния применяют в качестве  раскислителя в производстве стали и цветных сплавов, а также для получения трудновосстанавливаемых    металлов (титана, циркония ,ванадия ,урана и др). Его используют также для получения высокопрочного  модифицированного  чугуна

4.3.7 Титан.

Металл  серебристого –белого  цвета с плотностью 4,5Мг/м³ и температурой  плавления 1672 С.

 

Титан легкий, прочный, тугоплавкий, более  коррозионностойкий, чем нержавеющие  стали за счет  возникновения  оксидной пленки ТiО₂.

Титан обрабатывается  давлением  в холодном и горячем  состояниях, хорошо сваривается, но плохо обрабатывается резанием. Сплавы отличаются  повышенной прочностью  при комнатной  и повышенных температурах , термически стабильны, обладают низкой   технологической  пластичностью, особенно при содержании алюминия более 5%.

5. Новые конструкционные материалы и область их применения

Появление новых конструкционных материалов и разработка технологий их получения являются объективной необходимостью технического и социального развития общества. Это видно из краткого перечня основных направлений использования новых перспективных материалов:

* для информационных технологий (оптические и магнитные запоминающие системы, электронные приборы, дисплеи);

* для транспортных средств (автомобилестроение, аэрокосмическая техника, железнодорожный и водный транспорт);

* для тепло- и электроэнергетики (электростанции, системы накопления и распределения энергии, системы хранения и транспортировки топлива, системы для возобновления энергии);

* для станкоинструментальной промышленности;

* для медицинской техники (хирургический инструмент, протезы, имплантанты);

* строительные материалы.

 

 

5.1 Аморфные металлические сплавы

Аморфные металлические  сплавы являются принципиально новым классом металлических материалов,  обладающих уникальным комплексомэксплуатационных свойств (прочностных,  электрических,  магнитных, коррозионных),  значительно превышающих эти показатели у сплавов аналогичных составов, но находящихся в кристаллическом состоянии. Структура аморфных сплавов –  разупорядочная,  т.е.  с хаотическим расположением атомов, аналогичным реализующимся в жидкостях. К настоящему времени получено большое число аморфных сплавов на основе железа,  никеля,  титана,  меди,  алюминия,  как правило,  с аморфирующими добавками (P, Si, B, C  и др.)

 

5.2 Композиционные материалы

Композиционными называют материалы, в состав которых входят два (или более)  конструкционных элемента,  резко различающихся по свойствам и разделенных выраженной границей. Один из элементов называют матрицей,  а другой –  упрочнителем.  Как правило,  конструктивные элементы стараются выбирать так, чтобы их свойства дополняли друг друга (пластичная матрица и прочный, но хрупкий упрочнитель). По форме частиц упрочнителя композиционные материалы делятся на дисперсно-упрочненные (с равноосными порошковыми частицами),волокнистые и слоистые. Из числа дисперсно-упрочненных композиционных материалов наибольшее распространение получили композиты на алюминиевой основе. Широко используются также коррозионно-стойкие композиты с матрицами из никеля либо титана,  упрочненные порошками карбидов (TiC,ZrC, Mo₂C), нитритов (TiN, NbN, TaN), силицидов (TiSi₂, MoSi₃) и др.

5.3 Конструкционные металлокерамики

Конструкционные металлокерамические  материалы получают методами формования   порошковых масс тугоплавких соединений металлов,  с последующим их обжигом. Материалами для изготовления металлокерамик служат соединения металлов IV – VI групп периодической системы с неметаллами.Эти материалы имеют очень высокую твердость,  тугоплавки,  имеют высокую коррозионную стойкость и сопротивление высокотемпературному окислению.  Все конструкционные керамики используют в качестве высокопрочных и жаростойких материалов в сверхзвуковой авиации,  космической и ракетной технике. Недостатком металлокерамик является высокая хрупкость.

6. Неметаллы

Происхождение неметаллических  материалов и связанные с ним условия их получения и переработки во многом определяют технико-экономические показатели и возможности их практического применения.

К природным неметаллическим материалам относится: древесина, хлопок, лен и другие растительные волокна, шерсть и шелк, натуральный каучук, шеллак, сырые кожи; ископаемые материалы- янтарь, копалы, асфальты, битумы, асбест, слюда, природные графиты и алмазы, различные горные породы(вулканит, пемза, базальт)

Искусственные неметаллические материалы, как правило, получают из природных  полимеров при  соответствующей их химической переработке. Наиболее распространенными представителями этой группы материалов являются : различные модификации  древесной и хлопковой целлюлозы, бумажные и текстильные материалы, пластмассы на основе сложных и простых эфиров целлюлозы ; продукты переработки животных и растительных тканей- хромовые и красно-дубные кожи, полимерные белковые соединения- казеин, столярный клей, пластмассы; продукты переработки минеральных ископаемых- силикатные вяжущие составы(цементы, бетоны, гипс), вермикулит.

Синтетические неметаллические материалы в большинстве случаев получают из более простых и индивидуальных соединений в процессе сложных химических, физико-химических или термохимических превращений.

6.1  Конструкционный текстолит

Конструкционный текстолит  представляет собой слоистый прессованный материал, состоящий из нескольких слоев хлопчатобумажной ткани, пропитанной  термореактивными смолами.

В зависимости от марок  текстолит находит различное  применение. Из текстолита изготавливается зубчатые колеса, втулки, подшипники скольжения, ролики, прокладки, панели вкладыши подшипников прокатных станов и другие изделия технического назначения. 

 

6.2 Материалы из асбеста

Асбестовые ткани применяют  в качестве теплоизоляционного  и прокладочного материала.Асбестовые ленты марки ЛАТ применяют для теплоизоляции трубопроводов и других элементов приборов и машин, работающих при температуре до 400’С.Асбестовый картон применяют в качестве огнезащитного, термоизоляционного материала, а также материала для уплотнения соединения приборов, аппаратуры и коммуникаций.

6.3 Лакокрасочные материалы

Лакокрасочные материалы по назначению разделяются на грунты ,шпаклевки, эмали  и лаки. Вспомогательными материалами  являются растворители, расжижители и смывки.

 Качество, долговечность и эстетический  вид  лакокрасочного покрытия  в решающей степени зависят  от правильно выбранной системы  лакокрасочного покрытия и технологии  ее исполнения, то есть подготовки  поверхности, метода нанесения и сушки.

 

 

  6.4 Клеящие материалы

Клеи разбиты по областям их преимущественного  применения в машиностроении на следующие  группы :

Например, клеи для склеивания металлов между собой и с неметаллическими материалами. Основой клеев с теплостойкостью до 80’С являются полиуретаны. Эпоксидные полимеры –составная часть клеев с теплостойкостью до 100-150’С. Фенолформальдегидные смолы, модифицированные синтетическими каучуками, термопластами- основа клеев с теплостойкостью до 200-350’С. Высокотеплостойкие до 700-1000’С клеи разработаны на основе кремний органических соединений.

 

 

  7.Классификация свойств  конструкционных материалов

 

А) Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться деформированию и разрушаться под действием внешних воздействующих факторов.

• Прочность (способность материала сопротивляться разрушению и пластично деформироваться под воздействием внешних сил);
• Твердость (способность материалов сопротивляться деформированию в поверхностном слое при местном, контактном и силовом воздействии);
• Упругость (способность материала восстанавливать свою форму и размеры, под действием внешних сил без разрушения);
• Вязкость (способность материала поглощать механическую энергию и при этом испытывать значительную пластическую деформацию до разрушения);
• Хрупкость (способность материала разрушаться под действием внешних сил, сразу после упругой деформации).

 

Б) Физические свойства характеризуют поверхность материала в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиоактивных полях.

• Свет (способность материала отражать световые лучи с определенной длиной световой волны);
• Плотность (масса единицы объема вещества);
• Температура плавления;
• Электропроводность (способность материала хорошо и без потерь проводить электрический ток);
• Теплопроводность (способность материала переносить Тепловую энергию от более нагретого участка к менее нагретому);
• Теплоёмктсть (способность материала поглощать определенное количество теплоты);
• Магнитные (способность материала хорошо намагничиваться);
• Коэффициент объемного и линейного расширения.

 

В) Технологические свойства характеризуются способностью материала подвергаться различным видам горячей и холодной обработки.

• Литейные свойства (технологические свойства металлов, которые проявляются при заполнении литейной формы, кристаллизации отливок в форме. Наиболее важные литейные свойства- жидкотекучесть, усадка (объемная и линейная), склонность сплавов к ликвации, образованию трещин, поглощению газов, пористости и др.
• Ковкость (способность металлов и сплавов подвергаться ковке и другим видам обработки давлением (прокатка, волочение,прессование, штамповка). Ковкость характеризуется двумя показателями — пластичностью, то есть способностью металла подвергаться деформации под давлением без разрушения, и сопротивлением деформации.
• Свариваемость (свойство металла или сочетание металлов при установленной технологии сварки образовывать соединения, отвечающие обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия требованиям.
• прокаливаемость ( глубина проникновения закаленной зоны, т.е. способность стали закаливаться на определенную глубину.
• Закаливаемость (это способность стали приобретать максимально высокую твердость после закалки.

Г). Эксплуатационные свойства, характеризуют способность материалов обеспечивает надежную и долговечную работу изделий в конкретных условиях и эксплуатации, базируются на механических, физических и химических свойствах.

Д). Химические свойства характеризуют способность материала вступать в химическое взаимодействие с другими веществами.

• Растворимость (способность материала образовывать с одним или несколькими веществами однородные системы, называющихся растворами);
• Жаростойкость (способность материала противостоять химическому разрушению поверхности под действием воздуха или другой окислительной атмосферой при высоких температурах);
• Коррозионостойкость (способность металлических материалов противостоять разрушению в результате химического или электрохимического воздействия на их поверхности внешней агрессивной среды (аналогичное свойство для неметаллических материалов- химикостойкость));
• Окисление (способность материалов отдавать электроны, то есть окисляться при химическом взаимодействии с окружающей средой или другой материей).

8. Заключение

   Решение важнейших   технических  проблем,  связанных   с  экономией  материалов, уменьшением  массы  машин  и приборов, повышением точности, надежности   и  работоспособности  механизмов  и  приборов  во  многом  зависит  от  разновидности конструкционных материалов.  Непрерывный  процесс  создания  новых  материалов  для  современной  техники  обогащает науку   о  материалах, которая  стимулирует  появление  новых  технических  идеи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.Список использованной литературы

1. Справочник конструктора-машиностроителя Том 1 Анурьев В.И. издательство ”Машиностроение” г.Москва ,1-й Басманный пер., д.3. 2001 год.
2. Конструкционные стали. Справочник . М.В.Приданцев, Л.Н.Давыдова, И.А.Тамарина. Издательство ”Металлургия” г.Москва , Г-34, 2-й Обыденский пер., д.14. 1980 год.
3. Конструкционные материалы. Справочник Б.Н.Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А.Буше и др. Издательство “Машиностроение” г.Москва Стромынский переулок д.4. 1990 год
4. Машиностроительные материалы. Краткий справочник. В.М.Раскатов, В.С.Чуенокв, Н.Ф. Бессонова, Д.А. Вейс. Издательство ”Машиностроение” г.Москва ,1-й Басманный пер., д..3  1980 год.
5. Материалы в машиностроении. Конструкционная сталь том 2. Богданов Н.А.,Бурова Н.И.,Голуб Л.В.и др под редакцией И.В. Кудрявцева

     Издательство  ”Машиностроение” г.Москва ,1-й Басманный  пер., д.3

6. Материалы в машиностроении. Неметаллические материалы.  том 5. Анисимова И.В., Балкевич В.Л., Беккер Ю.И. и др. под редакцией И.В. Кудрявцева. Издательство ”Машиностроение” г.Москва ,1-й Басманный пер., д.3. 1969 год.