Реферат: Конспект лекций по материаловедению

--PAGE_BREAK--Радиационная стойкость – способность сохранять свойства при воздействии корпускулярного и электромагнитного излучения высокой энергии.  К корпускулярному излучению относятся быстрые и медленные нейроны, осколки ядер, a, b— частицы; к волновому излучению относят рентгеновские и <img width=«12» height=«13» src=«ref-1_546077775-186.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026"> лучи.
Часто радиационную стойкость выражают необходимым числом частиц на единицу площади для ухудшения характеристик, например нейрон / м2 .

Полупроводниковые материалы повреждаются дозой 1018 нейрон / м2. Многие диэлектрики обладают лучшей радиационной стойкостью, выдерживая дозы 1022 нейрон / м2.

Пластичность– способность материала сохранять остаточную деформацию после снятия нагрузки. Характеристиками пластичности являются относительное остаточное удлинение <img width=«124» height=«48» src=«ref-1_546077961-361.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">

И относительное остаточное сужение <img width=«135» height=«48» src=«ref-1_546078322-392.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">
§4 Сопротивление разрушению.

Основным из этих свойств является прочность те способность объекта воспринимать нагрузку без разрушения. Прочность характеризуют зависимостью долговечности (времени до разрушения от напряжения).

<img width=«282» height=«120» src=«ref-1_546078714-201.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1027"> 

 Кривые длительной прочности при разных температурах T1>T2>T3
Чем больше постоянное напряжение s, тем меньше долговечность.

Кривые длительной прочности стремятся к асимптоте s=s. Напряжение s– предел прочности. Ему отвечает бесконечно большая долговечность, те без превышения этого напряжения тело не разрушается.

Ограниченная долговечность при s>sуказываетна то, что под действием нагрузки в материале накапливается повреждение. Эксперементальные исследования этого процесса показали, что он включает миграцию дефектов кристаллической решетки, их объединение, создание микротрещин, постепенное увеличение их концентрации, объединение микротрещин с образованием магистральной трещны, развитие магистральной трещины с постепенным увеличением скорости(до скорости, соизмеримой со скоростью звука).

<img width=«311» height=«148» src=«ref-1_546078915-209.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028">            В реальных материалах существую дефекты. Долговечность изделий из таких материалов отределяется временем развития до критических размеров дефектов, существующих в изделии. Старт дефектов происходит при s>s. Наиболее опасными дефектами являются трещины, в устье которых сходяться межатомные состояния.

Развитию тещины предшествуют плвстические и микропластические деформации перед фронтом трещины, что при нагрузке приводит к несовпадению рельефа в устье трещины.

Устье трещины в кристаллическом  теле;стрелками отмечены зоны с остаточной деформацией. Микропластические деформации развиваются в пределах одного или нескольких зерен;дальнейшее их развитие сдерживается границами зерен.

Это несовпадение вызывает шумы трения перед окончанием разгрузки. Современная статическая аппаратура позволяет регистрировать эти шумы и тем самым без разрушения издеоия определять нагрузку L, отвечающую s

Медленние развитие трещины под нагрузкой Lможет продолжаться часы, дни и доже годы в зависимости от отношения L/L0. Это развитие завершиться катастрофическим разрушение те разделением объекта магистральной трещиной. Условие этого разрушения определено Гриффитсом-Ирвиным, как

<img width=«79» height=«27» src=«ref-1_546079124-296.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">, где s— напряжение

                        a – длина  трещины

                        Y– коэфициент, учитывающий форму дефекта, а так же соотношение его разрмеров и размеров тела.

K – коэфициент интенсивности напряжений. Kc  критическое значение K  для данного материала (характеризует сопротивление материала, трещиностойкость, часто называется вязкостью разрушения)

Как ясно из условия  Гриффитса предел прочности <img width=«77» height=«45» src=«ref-1_546079420-330.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> те тем меньше, чем больше размер имеющегося в теле дефекта. С уменьшением размера тела уменьшается и максимальный рамер опасного жефекта, а значение sпрвозрастает. Этот эффект получил название масштабного фактора и широко используется для создания высокопрочных материалов. Если из массы, используемой для пиготовления оконного стекла вытянуть нити d=1мм и соткать из них стекло – ткань, а затем склеить ее слои, то предел прочности такого материала увеличивается в 20 раз.

Для быстрой оценки предела прочности без разрушения часто используют пробу на твердость.

Твердость– это способность материала противостоять проникновению в него другого тела. Твердость определяется методом царапания или методом вдавливаия каменного шарика (твердость которого повышена термообработкой). В инжинерной практике используют пробу Бренеля, вдавливая в поверхность каменный шарик. Твердость по Бринелю HB=F/S  F – максимальное значение приложенной нагрузки, S – площадь сферической поверхности отпечатка.

Термостойкость– стойкость термических удатов те срапроивление разрушению при быстрой смене температур.

Ее оценивают по числу термоциклов, необходимых ля разрушения образца.

Химическая стойкость – стойкость против коррозии  (разьедание, разрушение под действием среды). Характеризуют либо массой вещества, притерпевающей химическое изменение за какое – либо время, либо измением других свойств. Иногда выделяют стойкость против биологического воздействия те сопротивление разрушению микроорганизмами.

    продолжение
--PAGE_BREAK--Глава 2 Конструкционные материалы
§1 Характеристика основных классов.

Отличительной особенностьюновых направлений техники является интенсификация рабочих процессов, что связано с ростом рабочих tи давления, ускорением электрических превращений. В связи с эим конструкционные материалыдолжны обладать механической прочностью, огнеупорностью, хим и терм стойкостью.

Материалы, обладающие при высокой tсверхпроводниковыми, диэлектрическими и оптическимии свойствами называются конструкционными.

В настоящее время выделяют 4 осноных класса кострукционных материалов:

·         Металлы и их сплавы

·         Материалы на основе полимеров

·         Камни(природные), искуственные в тч керамика, стекло

·         Композиты этих материалов

Для материалов и сплавов характерны пластичность и электропроводность,  хорошая механическая прочность, но низкая химическая стойкость (легко окисляются при нагревании и плавяться или испаряются)

Основным достоинством полимеров и материалов является химическая стойкость, легкость, сравнительная дешевизна, электроизоляционные свойства. Пласмассы могут быть получены в виде тонких нитей и пленок, однако легко разрушаются при нагревании и имеют относительно низкую прчность.

В электрической технике используют как природные камни(мрамор для электрощитов), так и искуственные:бетон(крупно и мелко зернистый), керамику, стекло.

Бетон используют для массивных элементов конструкций (опор ЛЭК), мелкозернистый бетон исползуют в частности для крепления электроизоляторов стержневых и подвесных.

Керамика  — неорганический материал, полученный консолидацией неметаллических частиц. Их консолидацию можно достичь либо стеканием (обжигом), либо минеральными вяжущими веществами, например цементом(с учетом этого определения бетон можно рассматривать, как безобжиговую керамику).

Неорганическое стекло – это гомогенная масса, полученная при столь быстром охлаждении расплава минералов, что не успевают образоваться центры кристаллизации. Промежуточное положение м/у стеклом и керамикой – стеклокерамика(ситаллы), в которой успевают образоваться отдельные центры кристаллизации. Стеклокераммические материалы отличаются от некоторых стекол более высокой ударопрочностью, твердостью, огнеупорностью.

§2 Сплавы, диаграммы состояния двухкомпонентного сплава.

<img width=«374» height=«267» src=«ref-1_546079750-22887.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1029">Как конструкционный материал металлы в чистом виде почти не используют. Материалы и сплавы принято делить на  черные и цветные.

Черные   — железо, никель, хром, марганей и их сплавы:сталь, чугун.

Цветные– медь, свинец, цинк, алюминий олово и их сплавы:бронза, латунь, алюминиевые сплавы и тд

Сплав – вещество, полученное сплавление двух иди более элементов, которые называют компонентами.

Фаза– однородая по химическому составу и структуре часть сплава. А и В  их химическое соединение, жидкий или твердый раствор А в В или В в А.

Твердый раствор образуется при проникновении атомов одного компонента в кристаллическую речетку другого, называемого растворителем.
Диаграмма состояния – график, отражающий зависимость фазового состава от температури и концентрации компонентов. Температуру указывают по оси ординат, концентраци по оси абцисс
При охлаждении чистого металла, как и при охлаждении воды на графике изменения Tво времени (рис 2)

Горизонтальный участок, обусловленный кристаллизацией при Tплавления(1 и 6 кривые). При охлаждении сплава првые кристаллы появляются при температуре…

Здесь ACD — линия начала кристаллизации сплавов (линия ликвидус); AECF — линия окончания кристаллизации сплавов (линия солидус), PSK- линия перлитного или эвтектоидного превращения (соответствует температуре перестройки решетки при охлаждении А, содержащего 0,8 % С); GS — линия превращения А в Ф при охлаждении (зависимость температуры перестройки кристаллической решетки от концентрации С в А); SЕ — линия предельной растворимости С в А (зависимость растворимости С в Fe от температуры).

§3 Классификация электротехнических метериалов.

ЭТМ – материалы, исполуемые в электротехнике, в частности в электронной и радио технике.

Их классифицирут по поведению с электрическом иди магнитном поле.

3.1 Классификация ЭТМ по поведению в магнитном поле.

Клоссификация ЭТМ по поведеню магнитном поле ведут по значению относительной магнитной проницаемости

<img width=«65» height=«45» src=«ref-1_546102637-282.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">, где В – магнитная индукция

                        Н- напряженность магнитного поля

                        m– магнитная постоянная

Слабомагнитныематериалы (m»1):

1.     Диамагнетики

2.     Парамагенитки

3.     Антиферромагнетики

Диамагнетики– вещества с m<1, которые не зависит от напряженности магнитного поля. Зависимомть mот Tслабая. Внешним проявление диамагнетика является выталкивание его из неоднородного магнитного поля.К диамагеникам относяться медь, серебро, цинк, золото, водород и инертные газы. Для Сu m=0,999995
    продолжение
--PAGE_BREAK--