Materialoznawstwo.pdf

Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek

1Deinicjanaukiomateriałachijakieąjejzadania

NaukaomaterialachjetwiedaobudowieiwłanociachTworywtanie

tałymOpartanaiyceichemiicialatalegoRopatrujerecywite

trukturymateriałowiichpowiaania włanociamiPodtawowym

adaniemnaukiomaterialachjetwyjanienieitotyjawikprowadacych

dookrelonejreakcjimaterialunabodieciujawnieniemożliwoci

terowaniatymiwłanociamigenerowanyminaroznych poziomach jego

struktury.

2. Opichematuzależnocizachodzącychpomidzymikrotrukturąa

proceem,włanociamiimateriałem

Strukturamaterialutocharakterytycnewewntrneromieceniejej

elementowatomowcatekbądjonowStrukturematerialuopiujeiw

roznej skali i od najglebszej:

-nanostruktura – przedstawia budowe materialu w skali atomowej

10 -9 mmożebydpoddawanaanaliieapomocadyrakcjiipektrokopii

-mikrostruktura- charakteryujebudowematerialupreopijejkładników

o rozmiarze mikrometru. 10 -6 miwiekymożliwydooberwowania

metodami mikroskopowymi np. swietlna, elektronowa

-makrostruktura- okresla budowe materialu poprzez charakterystyke jej

kładnikówoberwowanychwkalirecywitej

3Deinicjamateriałówwujciutechnicznymiich dwie podstawowe kategorie

MaterialamiwpojeciutechnicnymnaywamycialataleowłanociachumowliwiajacychichtoowaniedoproduktowNajogólniej

wródmateriałówonaceniutechnicnymwyronicmożna

- materialynaturalnewymagającejedynie nadaniaktałtudoatoowaniatechnicnego

-materialyinżynierkieniewytpującewnaturelecwymagająceatoowaniawykleloonychproceowwytwórcychdoich

przystosowania do potrzeb technicznych po wykorzystaniuurowcowdotpnychwnature

4Podtawowegrupymateriałówinżynierkich

Materialyinżynierkie

-metale i ich stopy

-polimery

-materialy ceramiczne

-materialy kompozytowe

Materialywchodącewkladdanejgrupycharakteryujaipodobnymi

technologiamiwytwaraniabądpretwaraniabądpodobnymatoowaniem

Zpunktuwideniaunkcjonalnegomaterialyinżynierkiedielimyna

-konstrukcyjne- gdieglownaichunkcjajetprenoenieobciążeoa

najitotniejaichwlaciowociajetwytrymałodmechanicna

(nardioweodpornenakorojematerialyłożykoweiprżynoweetc)

-funkcjonalne- poiadajapewnecególnewłanocidecydująceoatoowaniunpmateriałówmagnetycnychpamiciąktałtu

optycznych, elektrycznych, fotoczulych itd.

Materialywchodącewklad danejgrupycharakteryujaipodobnymitechnologiamipretwaraniaiobrobkioractopodobnymi

zastosowaniami

Domateriałówinżynierkichalicai

-kompozyty- utworoneconajmniejdwochkomponentowróżniącychimiedyobawłanociamiinaturadobranychwtakipoóbe

achowujawojaodrbnodkompoytuykujewłaciwocilepelubnowewporównaniuwłanociamitworącychgoelementow

-metaliczne (metale i ich stopy)

-niemetaliczno-organiczne (ceramika, szkla)

-organicnewielkocąteczkowe (polimery, elastomery)

5Klayikacjawiązaopomidzyatomami

Klasyfikacja wiazan miedzy atomami

-pierwotne (silne)

Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek

 Jonowe –poleganaelektrotatycnympryciąganiuijonowodmiennegonakuWiaanietojetreultatemprechodenia

elektronow odjednegoatomudodrugiegoPowtalejonypreciwnychnakowpryciągająiilamielektrotatycnymiSily

pryciąganianieakierunkowe

 atomowewaneteżkowalencyjnymi- poleganatworeniuiwpolnychparelektronownależącychjednoceniedodwoch

ąiadującycheobaatomowWiaaniateakierunkowe

 metaliczne- poleganauwpolnieniuelektronowwalencyjnychtworącychgaelektronowywewntrumaterialuWiaaniate

natury sa bezkierunkowe

-wtorne(labe)Tworaidiekielektrotatycnemupryciąganiuidipolielektrycnycharównotrwałychjakichwilowych

6Wiązaniapierwotne(ilne)iwtórne(łabe)

Wiazania jonowe -Gdyelektronywalencyjnejednegoatomuelektrododatniegoąpryłącane

przez drugi atom elektroujemny, powstaje wiąaniejonowe(ry23aib)Wwyniku

utratyelektronowwalencyjnychprejedenatomipryłąceniatychelektronow

predrugiobaatomyuykująoktetowekoniguracjeelektronowetakie

jakimicharakteryująigaylachetneWiąaniajonoweątworzone przez

atomywktorychwytpujeodpowiedniobrakinadmiarjednegolubdwochelektronow

walencyjnych.

Wiąaniejonowepowodujedużąreytywnodiopornodcieplnąorakruchod

uzyskiwanych substancji, ktore ąprerocytectoorożnymabarwieniu

Wiazania atomowe- W przypadku atomow pierwiastkow elektroujemnych – zwykle gazow – elektrony

walencyjnepierwotnierożnychatomowtworąparyelektronownależące

wpolniedojąderdwochatomowWiąaniatworzone przez takie uwspolnione

elektronyąnaywaneatomowymicylikowalencyjnymiWiąania

atomowepoagaamiwytpujątakżewubtancjachtałychtakichjaknpSi

Ge i diament.

Mechanimpowtajawwynikuprenikaniaiorbitalijednakowychatomow w czasteczkach heterojadrowych atomow nieznacznie

różniącychielektroujemnocią

. Wiazanie metaliczne- Wiąaniemetalicnewytpujewdużychkupikachatomowpierwiatkow

metalicnychktorepobliżeniuinawytarcającomałąodległodcharakterytycną

dlatałegotanukupieniaoddająwojeelektronywalencyjnena

reccałegobioruatomowElektronywalencyjnepremiecająiwobodniepomidyrdeniamiatomowymi(jonamidodatnimi),

tworąctwgaelektronowy

charakterystyczny dlawiąaniametalicnego

Wiąaniemetalicneniemacharakterukierunkowegojakpootałerodaje

wiąaoRdenieatomowenakutekelektrotatycnegooddiaływaniaelektronow

wobodnychdążądojaknajgtegowypełnieniapretreni

Sily van der Waalsa- Wiąaniawtornewytpująmidywytkimiatomamilubcąteckamilec

Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek

ichobecnodmożebydtwierdonajeżeliwytpujechodjednotrechwiąao

pierwotnychSiłyvanderWaalawytpująmidy

dipolamicąteceklubatomowElektrycnedipolewytpująwprypadku

rodieleniaładunkowdodatnichiujemnychwatomielubcątecce

7Jakopiujemywłaciwocimateriałówinżynierkich(mechaniczne,izyko-chemiczne, technologiczne, etc).

Włanocimagnetyczne

Wależnociodachowywaniaimateriałówwpolumagnetycnymmożnamateriałypodielidna

 -diamagnetyczne- utawiająiwtałympolumagnetycnymprotopadledokierunkuliniiilpolaMateriałamidiamagnetycnymi

sa: bizmut, cynk, miedz

 -paramagnetyczne- utawiająiwpolumagnetycnymrównolegledokierunkuliniiilpolaWłaciwocitewykaująmin

Aluminium, chrom, mangan

 -ferromagnetyczne- wraewrotemnatżeniap*Olamagnetycnegoulgająmagneowaniuipouuniciupolamagnetycnego

wykaująamoitnewłanocimagnetycneMateriałamitakimiażelaowtemperatureotocenianikielkobaltoraniektóre

ichtlenkiiwgliki

Właciwocichemiczne

Zpunktuwideniakontruktoraiekploratoraurądeowlancichemicnemateriałówprowadająidoodpornocimateriałuna

diałanierodowikawktórymurądeniateprebywajątale

Metalektórymiwbudownictwiemaynmamynajcciejdocynieniawykaujątendencjedoutlenianiai(korojachemicna) lub

ulgająjoniacjiwobecnocielektrolitu

Właciwocitechnologiczne

 a) odlewnicze

Ocenianie na podstawie:

-jednorodnocikładuchemicnegowcałejmaieodlewu

-kurcupodcatygnicia- kurcmawpływnapowtawaniewgotowympredmiocienaprżeomogącychpowodowadpknicialub

odktałcenia

-lejnod(dolnoddowypełnianiaormy)- jejmiarajetodległodnajakapłyniemetalwnormaliowanejormieutawianejpoiomoi

mającejktałtpirali

Docelówodlewnicychnadająicególnietopyomalejróżnicytemperaturypocątkuikoocakrepniciagdyżwówcaegregacja

kładnikówniejetbytduża

 b)krawalnod

Jettopodatnoddoobróbkikrawaniem

Metalcharakteryującyidobrakrawalnociąmamaławytrymałodmechanicna

Skrawalnodoceniainapodtawietrwałociotraoporówkrawaniagładkocipowierchniobrabianejipotaciwióra

 c)cieralnod

Podatnodmateriałudoużywaniaiwkutektarcialigowego

Miaracieralnocijetmniejeniemaybadanejpróbkipowodowanetarciemtwardejtarcyobadanymateriał

 d) pawalnod

Prydatnodmetaluodanejwrażliwocinapajaniedoutworeniawokrelonychwarunkachpajaniałącametalicnieciągłego wymaganej

użytecnoci(wgPN)

Zdolnoddotworeniaapomocąpawaniałącyowymaganychwłanociachiycnychdolnychdoprenoeniaobciążeo

prewidianychdladanegorodajukontrukcjidowykonaniaktórejdanatalmabydużyta

Właciwociplatyczne

Badaijenapodtawiepróbginanianawijaniadrutukuciaitłocnocimającychwykaadpodatnodmateriałudotrwałychodktałceo

niebdnychdonadaniawłaciwychktałtówpredmiotów

Właciwocimechaniczne

Wykreyrociągania

a)wyranągranicąplatycnoci

b)bewyranejgranicyplatycnoci

Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek

8Typowewłaciwocipodtawowychgrupmateriałówinżynierkich

Właciwocimateriałów

 -prewodnodelektrycna- jetodwrotnociąreytancjicylijetmiarapodatnocielementunaprepływprąduelektrycnego

 -prewodnodelektrycnawłaciwa- prewodnodelektrycnaprewodnikajednorodnegoo oporewłaciwym1Ω/m

charakteryzuje rodzaj przewodnika; jednostka to simens/ metr (s/m)

9Metodykztałtowaniatrukturyiwłanocimateriałówinżynierkich(odlewanie,obróbkaplatyczna,obróbkacieplna)

Odlewanie metali

 Odlewanie polega na wlaniu ciekłegometalulubtopudoormyktóramaktałtgotowegowyrobulubpółwyrobu

 Wtenpoóbotrymujeigotowewyroby- odlewyodpółwyroby- wlewkiWlewkiąnatpnieobrabianeplatycnie

 Klasyczne metody odlewania:

 -w formach piaskowych (ceramicznych)

 -w formach metalowych

 Predmiotywykonanewyłącnienadrodeodlewaniaanajtaoelecmajawicejwadigorewłaciwocimechanicneniż

przedmioty wytworzone innymi metodami

 Prykładyelementówodlewnicychklockihamulcowepiercienietłokowecylindryilnikówkorpuymayndużepanewki

pomniki.

Obróbkaplatyczna- rodajobróbkiwcaiektórejuktałtowaniemateriałumianyjegotrukturyiwłaciwocioiagaipre

odktałcenieplatycnetjodktałcenieplatycnetjodktałcenieplatycneanikającepouunieciuilewntrnychktórego

wywołały

Wależnociodwymaganychwłanociproduktowhutnicychorarodajuobrabianegometalulubtopuobrobkaplatycnamożei

odbywac:

-na zimno

-na goraco

Odkztałcenieplastyczne toodktałceniemateriałupowodowaneprediałanienaprżeoktórepowtajapodjciunaprżeo

Mechanizmodkztałceniaplatycznegopolikryztałownazimno

Poczatkowy odcinek na wykresie rozciagania jest dokladnie protoliniowytylkodomonokrytałówWmateriałachpolikrytalicnych

odcinektenmapewnakrywinewynikajacaobecnociwieluiarenoronejorientacjioraobecnocidylokacji

σ=F/

ε=∆l/l 0

Metalecztowykazujagornaidolnagraniceplatycznoci

Górnagranica platycnocitonaprżenierociągającewmomencienaglegowydłużeniaodktóregowytepujekrótkotrwałypadekily

Dolna granica platycnocitonajmniejenaprżenierociągającewytpującepoprekroceniugornejgranicyplatycnoci(wprypadku

gdyitniejewiecejniżjednominimumpierwegonichniebiereipoduwage

odkztałcenieplatycznemetalupowodujezmiany

-ksztaltu i wymiarow elementu

-mikrostruktury

-tanunaprżeo

-właciwoci

Stan struktury spowodowany odktałceniemplatycnymnaimnojetnaywanygniotem

Obrobka cieplna- toepolodpowiedniodobranychabiegowcieplnychprowadacychdomianywłaciwocitalipopremianytruktury

w stanie stalym w wyniku zmian temperatury i czasu/

Obejmuje onaoperacjewyżaraniahartowaniaodpucaniapreycaniaitarenia

Obrobki cieplne:

-wyżaranie

-hartowanie i odpuszczanie

-przesycanie i starzenie

-powietrze i inne gazy

Rodzajeorodkówgrzejnych

-powietrze

-osrodki gazowe

-zloza fluidalne

-kapiele solne: hartownicze sole chlorkowe (chlorki: baru, sodu, wapnia oraz krzemionka lub tlenek aluminium) lub saletrzakowe (azotany

sodu, potasu, azotyn sodu, chromiany)

-cieklekapielemetalowebimutantymoncynaołów

Rodzajeorodkówchłodzących

-woda, roztwory wodne soli, zasad i polimerow

-oleje hartownicze

-kapiele solne i metanowe

-osrodki sfluidyzowane

Inne obrobki cieplne

-cieplno-chemiczne

-cieplno-magnetyczne

-cieplno-mechaniczne (plastyczne)

Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek Wioleta Polaczek

10. Opis procesu krystalizacji metali

Krystalizacja - podtawatechnikiodlewaniajetkrytaliacjajettoproceprejciaciekłejubtancjiwtantałyobudowiekrytalicnej.

PrejciuetanukrytalicnegowtanciekłytowaryypochłonicieokrelonejilocienergiiKrepnącymetalwydziela do otoczenia te

amailodciepławanegociepłemkrytaliacji

Doajciakrytaliacjiniebdnejetprechłodenieciekłegometalu

 prechłodenie– obniżenietemperaturyponiżejteoretycnejtemperaturypremiany

 topieoprechłodenia–różnicamiedyteoretycnairecywitatemperaturakrepnicia

Krytaliacjaprebiegaprearodkowanieiwrotarodkówkrytaliacji

 zarodki krystalizacji- epołyblikiegouporądkowaniawaieciekłejowielkociwikejodkrytalicnejdoktórychpryłącająi

kolejnonatpneatomy

Czynnikiwpływającenaprzebiegkrytalizacji

1. Prechłodenie

2. makymalnatemperaturanagraniaciekłegometalupredodlewaniemcawygrewaniawtejtemperature

3. temperatura odlewania

4. poóbodlewania

5. ybkodchłodenia

6. jakodmetaluwcególnocitopieoaniecyceniawtrąceniaminiemetalicnymi

7. napiciepowierchniowemetaluwtemperaturekrepniecia

8. wtrąymechanicnedrganiaultradwiki

Szybkodkrytalizacjizależyod

 ybkociarodkowaniatjlicbyarodkówkrytaliacjitworącychiwciągujednotkicay

wjednotceobjtociciecy

 liniowejybkocikrytaliacjitjybkocipreuwaniairontukrytaliacjimieronejw

jednotkachdługocinajednotkcau

Struktura wlewka stalowego

1)treakrytałówamrożonych

2)treakrytałówłupkowych

3)treakrytałówrównooiowych

Pierwepowtającekrytałyawolneoddomieekprecopootałaciectopniowowbogaca

iwaniecyceniawkutekcegonajwikeawartociiarkiiooruwytpujewgórnejcci

wlewki.

Zjawikoniejednorodnocikładuchemicnegowlewkanoinawmakroegregacji

Makroegregacjadotycyrównieżawartociwglaoramożedotycydpierwiatkówtopowych

Krepniciumetaluwewlewkutowaryywydielanieigaów(wrenie)  poakrepniciuwmaiewlewkawytpująpcheregaowe

Ntykutrechiarenlubnaichgranicachwytpująmikroporyołabiającpójnodmiedynimi

W wyniku naturalnego skurczu materiału(3-6%) powstaje jama skurczowa (usadowa)

Zależnodzybkocizarodkowanialiniowejzybkocikrytalizacjiodprzechłodzenia

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: