Что называется конодой материаловедение

Элементарное введение в материаловедение (стр. 2 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6

3.2.2*. Правило фаз

Различные сплавы отличаются своим составом (т. е. количественным соотношением компонентов). В металловедении принято рассматривать не отдельные сплавы, а системы.

Диаграммы состояния многокомпонентных сплавов представляют собой пространственные фигуры, на плоском основании которых изображается состав сплавов, а по вертикальной оси откладывается температура. Например, для трехкомпонентного сплава основание диаграммы состояния имеет вид треугольника, по сторонам которого отложены относительные концентрации компонентов.

В материаловедении чаще всего рассматривают двухкомпонентные системы. Так поступают и в тех случаях, когда имеют дело со сплавами из многих компонентов: выделяют основную систему, а остальные компоненты рассматривают как легирующие элементы.

Число степеней свободы. Степень свободы определяется числом независимых переменных (например, температура, концентрация сплава, давление), которые можно изменять в определенных пределах, не нарушая равновесия. Равновесным называется состояние сплава, которое не изменяется во времени. При равновесии сохраняется число сосуществующих фаз. Если при этом условии можно менять только температуру (одна переменная), то число степеней свободы равно единице; если и температура, и состав фазы должны быть постоянными, то число степеней свободы равно нулю.

Закономерности всех изменений системы в зависимости от внутренних и внешних условий подчиняются правилу фаз. Правило фаз устанавливает возможное число фаз и условия, при которых они могут существовать в данной системе, т. е. в сплаве из данного числа компонентов. Правило фаз выражает зависимость между количеством фаз, числом компонентов и числом степеней свободы системы:

Рассмотрим возможные случаи равновесия для однокомпонентных систем.

Если в однокомпонентной системе (например, в чистом металле) имеется одна фаза (жидкий или закристаллизовавшийся, т. е. твердый металл), то К=1 и Ф=1. Тогда, согласно (3.2.2), С=1+1-1=1, т. е. имеется одна степень свободы. Это значит, что можно нагреть или охладить металл в определенном интервале температур, сохраняя его однофазным (жидким или твердым).

Если в момент плавления в системе имеются две фазы (например, жидкий и твердый металл), то К=1, Ф=2 и, следовательно, С=1+1-2=0, т. е. не имеется ни одной степени свободы. Такое равновесие возможно лишь при постоянной температуре. Следовательно, температура плавления и температура затвердевания однокомпонентных систем, например чистых металлов, всегда постоянны, и, пока не исчезнет одна фаза (расплавится твердая часть при нагреве или затвердеет жидкая часть при охлаждении), температура остается неизменной.

Однако для двухкомпонентной системы затвердевание сплава будет происходить при других условиях, так как Л=2, Ф=2, следовательно, С=2+1-2=1, т. е. имеется одна степень свободы. Значит, равновесие между жидкой и твердой фазой при затвердевании сохраняется в интервале температур (температуру можно менять). На кривой, характеризующей зависимость температуры сплава от времени (кривой охлаждения), появятся температуры начала и конца затвердевания.

3.2.3*.Диаграмма состояния эвтектического типа

В учебнике [56] эвтектика определяется как механическая смесь двух видов кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкости. В твердом состоянии соль практически не растворяется во льду, поэтому при кристаллизации эвтектики в ней одновременно выделяются кристаллы соли и кристаллы льда, которые образуют механическую смесь из кристаллов соли и льда.

Р и с. 3.2.1. Диаграмма состояния системы Sn-Pb

Р и с. 3.2.2. Типичный вид диаграммы соcтояния и некоторые ее характерные линии

Если в двойных сплавах одновременно существуют три фазы (например, жидкий сплав и две твердые фазы), как при кристаллизации эвтектики, то в соответствии с правилом фаз К=2, Ф=3 и С=2+1-3=0, т. е. не имеется ни одной степени свободы. Такое состояние возможно лишь при постоянной температуре и постоянном составе фаз. Следовательно, при кристаллизации эвтектического сплава составы твердой и жидкой фаз должны быть постоянными.

Сплавы эвтектического состава представляют особый интерес для сверхпластичников, поскольку именно на таких сплавах в свое время были выполнены первые исследования. В частности, Пирсон в своей классической работе 1934 г. исследовал поведение cплавов на основе олова: Sn-Pb и Sn-Bi.

3.2.4*. Полиморфизм

При переходе материала из одной полиморфной формы в другую меняются свойства, в частности, плотность и соответственно объем вещества. Так, например, плотность Feg на 3% больше плотности Fea, а удельный объем соответственно меньше. Эти изменения объема необходимо учитывать при термообработке. Многие другие технически важные металлы имеют несколько модификаций. Титан имеет две модификации : ГПУ (a-титан) и ОЦК (b-титан), кобальт тоже две: ГПУ (a-кобальт) и ГЦК (b-кобальт). Рассмотрим некоторые известные примеры проявления полиморфизма.

Однажды зимой в Санкт-Петербурге на одном из складов военного снаряжения стали происходить непонятные события: хранившиеся в холодном неотапливаемом помещении оловянные пуговицы для шинелей теряли блеск, темнели и через несколько дней рассыпались в порошок. Самым странным было то, что испорченные пуговицы как бы заражали своих соседей: одна за другой белые пуговицы тускнели, темнели и рассыпались. Разрушение распространялось как чума. В несколько дней горы ярко блестящих белых пуговиц превратились в бесформенную груду серого порошка. Все имущество склада погибло от «оловянной чумы», как прозвали эту «болезнь» белого олова.

Полиморфизм олова явился одной из основных причин гибели полярной экспедиции английского исследователя Р. Скотта (). Оловом были запаяны канистры с керосином. При низкой температуре произошло полиморфное превращение пластичного белого олова в хрупкий порошок серого олова. Горючее вылилось и испарилось, и на обратном пути экспедиция осталась без топлива.

Перечислим типы кристаллических решеток важнейших металлических элементов.

Металлы с одним типом решетки (изоморфные):

Металлы с полиморфными превращениями:

3.2.5*. Диаграмма состояния сплавов с полиморфными превращениями

Особую роль играют в материаловедении материалы, испытывающие при нагреве полиморфные превращения. В качестве примеров можно привести такие важные с точки зрения практического применения материалы, как сплавы на основе железа и титана. Чтобы рассказать о характерных особенностях диаграмм состояния для такого рода материалов, введем несколько дополнительных понятий.

Структура многофазного материала представляет собой прежде всего пространственную конструкцию из элементов, которые можно назвать фазовыми составляющими. Эти элементы характеризуются формой, размерами, типом кристаллической решетки и химическим составом (он иной, чем в у сплава в целом). Таким образом, каждая фазовая составляющая представляет собой, по существу, кусочек однофазного материала со своей специфической дефектной структурой. В связи с этим многофазная структура, как правило, не может быть удовлетворительно описана одним скалярным параметром типа «средний размер зерен».

3.2.6. Некоторые примеры

Выше уже говорилось, что «жизненным кредо» материаловеда является убеждение: свойства материала определяются его структурой. Приведем некоторые примеры, свидетельствующие о том, что такое утверждение по крайней мере не беспочвенно.

Рассмотрим другой пример. Кристаллы серы построены из молекул серы, связанных между собой очень слабыми силами, и поэтому они непрочны; температура плавления серы 115oС. Вместе с тем между атомами молекулы серы действуют в несколько сот раз большие химические силы связи. Как показал [74], если бы все атомы серы плотно “упаковались” и между ними действовали только эти силы, то температура плавления кристаллов серы данной разновидности составила бы 34 700oС. Такое же изменение претерпели бы и другие молекулярные кристаллы, если бы при перестройке молекул удалось возбудить те силы связи, которые действуют внутри каждой из них.

Особенно остро эта проблема встала при проведении испытаний на трубчатых образцах. Несколько лет назад в ИПСМ были изготовлены образцы из сверхпластичного сплава Zn-22%Al, форма и размеры которых были выбраны такими, чтобы их можно было испытать на установке Института проблем прочности АН Украины. При проведении экспериментов наблюдалась локализация деформации, вызванная все тем же неравномерным прогревом образца. Как и в вышеупомянутых примерах, точность поддержания температурного режима, обеспечиваемого стандартной установкой, имеющейся в распоряжении механиков, оказалась недостаточной для проведения полноценных механических экспериментов в режиме СП.

3.3*. Дефекты кристаллического строения

Источник

Все определения по Материаловедению (Все термины)

Описание файла

Документ из архива «Все термины», который расположен в категории «разное». Всё это находится в предмете «материаловедение» из пятого семестра, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «остальное», в предмете «материаловедение» в общих файлах.

Онлайн просмотр документа «Все определения по Материаловедению»

Текст из документа «Все определения по Материаловедению»

Материаловедение – наука о взаимосвязи электронного строения, структуры материалов с их составом, физическими, химическими, технологическими и эксплуатационными свойствами.

Состав – совокупность хим. элементов, из которых состоит материал.

Структура — совокупность устойчивых связей тела, обеспечивающих его целостность.

Строение — взаимное расположение атомов в химических частицах, но и расположение этих химических частиц в пространстве

Свойство — качественная, отличительная характеристика вещества, материала или изделия

Зерно – кристалл неправильной формы

Кристаллизация –процесс возникновения кристаллов при переходе из жидкого в твердое состояние

Перекристаллизация — упрочнение в результате измельчения зерна при полиморфном превращении.

Рекристаллизация — процесс зарождения и роста новых зерен с меньшим количеством дефектов строения.

Наклеп — явление упрочнения за счет изменения структуры

Возврат – восстановление кристаллического строения при сохранении структуры в виде структурных зерен

Кристаллическая решетка – воображаемая пространственная сетка с ионами (атомами) в узлах для описания атомно-кристаллической структуры

Кристаллическое строение — определенное закономерным расположением атомов в пространстве.

Дефект кристаллического строения — локальные несовершенства в строении кристаллов

Дислокация — дефект кристаллического строения, представляющий собой линии, вдоль и вблизи которых нарушено характерное для кристалла правильное расположение атомных плоскостей. Дислокации бывают двух видов: краевые и винтовые.

Дисклинация — линейный дефект, представляющий собой область упругого искажения кристаллической решетки, связанный с поворотом на опреде­ленный угол одной части кристалла относительно другой в ограниченной области

Фазовое превращение — переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий.

Анизотропия — разность свойств по объему тела, зависимость свойств от направления.

Аллотропия(полиморфизм) — способность некоторых металлов существовать в различных кристаллических формах в зависимости от внешних условий (давление, температура).

Квазиизотропия –явление, когда свойства твердого тела в целом одинаковы во всех направлениях

Прочность — способность материала сопротивляться деформациям и разрушению.

Пластичность — способность материала к пластической деформации, т.е. способность получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности.

Твердость — свойство материала сопротивляться пластической деформации при внедрении в него более твердого тела

Диаграмма равновесного состояния –графическое изображение фазового состояния сплавов, как функции Т, концентрации

Прирост твердости при формировании твердых растворов

где

С – концентрация растворенного вещества

δ-прочность, отражающая природу вещества

Статическая вязкость — (при медленном нагружении до разрушения) определяется площадью, ограниченной кривой на диаграмме истинных напряжений —деформации.

Ударная вязкость — характеризуется величиной работы, затраченной на разрушение образца данных размеров и формы, отнесенной к единице площади сечения образца.

Физические свойства – определяют поведение металлических материалов в тепловых, электромагнитных, радиационных полях. К физическим свойствам относятся плотность, температура плавления, теплоемкость, теплопроводность, электропроводность, магнитные характеристики, термическое расширение.

Механические свойства — характеризуют поведение материала под действием внешней нагрузки. К ним относятся твердость, прочность, пластичность, упругость, вязкость.

Технологические свойства — характеризуют способность материалов подвергаться холодной и горячей обработке, в том числе при обработке резанием, ковке, сварке, литье. К технологическим свойствам относятся обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, литейные свойства

Эксплуатационные свойства — характеризуют поведение материала в заданных рабочих условиях. К эксплуатационным свойствам относятся жаропрочность, жаростойкость, хладноломкость, усталость, износостойкость.

ОЦК — характерна для щелочных (Li, Na, К, Rb, Cs) и переходных металлов (V, Cr, Nb, Та и W), а также для полиморфных модификаций (Fe, Ti и Zr)

ГЦК – характерна для благородных (Си, Ag, Аи), многовалентных (Al, РЬ) и переходных металлов последних групп периодической системы (Ni, PI, Rh, Jr, Pt), а также полиморфных модификаций Fe и Co

ГПУ— характерна для переходных металлов первых групп (Sc, Ti, Zc), двухвалентных металлов (Be, Mg, Zn, Cd) и большинства редкоземельных металлов.

Микроанализ — исследование структуры металла или сплава под оптическим микроскопом при увеличении (до 3000 раз). Строение сплавов наз-ся микроструктурой.

Макроанализ — исследование строения сплавов невооруженным глазом или при небольших увеличениях (до 30 раз). Строение металлов и сплавов, определяемое таким методом, называется макроструктурой.

Сплав –макроскопические однородные системы, полученные из 2 и более видов молекул

Компонент –химический элемент, образующий сплав

Фаза –однородная часть системы с четкой границей раздела, при переходе через которую состав и свойства меняются скачкообразно

Химическое соединение — сложное вещество, состоящее из химически связанных атомов двух или нескольких элементов

Механическая смесь –образуются в случае, когда компоненты не вступают в хим. реакцию и не склонны к взаимному растворению

Твердые растворы внедрения -атомы растворенного вещества находятся в межатомных промежутках растворителя. Особенности: 1) растворенные вещества должны иметь малый атомный радиус (обычно это неметалл), 2) ограниченная растворимость;

Твердые растворы замещения -атомы растворенного вещества замещают атомы растворителя в узлах кристаллической решетки. Особенности: 1) растворенное вещество такого же типа, как и растворитель (атомы близки по размеру),

2) часто имеют неограниченную растворимость

Кривые охлаждения –диаграмма, строящаяся экспериментальным путем и показывающая процесс перехода в-ва из жидкого в твердое состояние.

Эвтектика — мелкодисперсная смесь кристаллов чистых компонент.

Эвтектоид –механическая смесь, сформированная путем формирования в твердом состоянии

Термическая обработка –совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения с целью изменения структуры и свойств при неизменном химическом составе.

Отпуск –вид т.о., с нагревом в диапазоне Т ниже линии фаз (задается выдержка

Отжиг— т.о., заключающаяся в нагреве до определенной Т материала, который в результате какой-либо предшествующей обработки получил неустойчивое состояние; выдержка и медленное охлаждение.

Закалка –т.о., состоящая в нагреве до определенной Т, выдержка и быстрое охлаждение (быстрее критич. скорости закалки)

Нормализация –т.о., заключающаяся в нагреве до однородного состояния, выдержка и охлаждение на открытом воздухе.

Режимы термической обработки –условия, при которых осуществляется т.о, назначаются по диаграмме равновесного состояния.

Перегрев -исправимый брак, характеризуется интенсивным ростом зерна и ухудшением механических свойств

Пережог –неисправимый брак, характеризуется предельным ростом зерна и оплавлением по границам зерен.

Классификационные признаки ТО – по условиям нагрева и выдержки, по условиям охлаждения и изменению структуры, по условиям воздействия внешних факторов, по условиям изменения структуры или твердости по сечению.

Прокаливаемость -закалка до определенной глубины, характеризуется критическим диаметром.

Обезуглероживание — процесс взаимодействия печных газов с углеродом стали, приводящее к уменьшению содержания углерода в поверхностном слое металла, т.е. выгорание углерода.

Окисление — взаимодействие поверхности металла с печными газами и образование окалины- химического соединения металла с кислородом.

ХТО — сочетание химического и термического воздействия на поверхность. В результате происходит изменение свойств поверхностного слоя.

ТМО – объед. воздействие механических и термических напряжений; осуществляется с целью упрочнения материала при сохранении достаточной пластичности.

Источник

Материаловедение

Материаловедение — междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов, как в твёрдом, так и в жидком состоянии в зависимости от некоторых факторов. К изучаемым свойствам относятся структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства этих веществ. Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоёмких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро- и наноразмеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука — материаловедение.

Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные учёными-материаловедами для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства. Эти нововведения были сделаны для процессов литья, проката стали, сварки, роста кристаллов, приготовления тонких плёнок, обжига, дутья стекла и др.

Содержание

Направления исследований материаловедения

Разделы наук, на которых базируется материаловедение

Примечания

См. также

Ссылки

Химический портал — мир химии, веществ и превращений на страницах Википедии.

Полезное

Смотреть что такое «Материаловедение» в других словарях:

материаловедение — материаловедение … Орфографический словарь-справочник

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, материаловедения, мн. нет, ср. Наука о материалах (см. материал в 1 знач.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — [рья ], я, ср. Наука о прочности и деформируемости материалов (в 1 знач.). | прил. материаловедческий, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

материаловедение — сущ., кол во синонимов: 7 • биоматериал (2) • керамика (18) • кристаллография (5) … Словарь синонимов

материаловедение — Наука о строении и св вах металлич. и неметаллич. (керамич., полимер., композиц. и др.) конструкц. материалов. Осн. задачи м.: установление законом, связей между составом, строением (включая дефекты строения) и св вами разных конструкц.… … Справочник технического переводчика

Материаловедение — – наука, изучающая и устанавливающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами современных машиностроительных материалов, а также о методах изменения этих свойств. [Энциклопедический словарь. 2009 г.] Рубрика термина: Общие термины … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — я; ср. Наука о прочности и деформируемости материалов какой л. области производства. ◁ Материаловедческий, ая, ое. * * * МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, научная дисциплина, изучающая закономерности образования различных материалов… … Энциклопедический словарь

Материаловедение — наука, изучающая строение, свойства, ассортимент материалов и т. д. в какой л. области производства. Текстильное материаловедение наука о строении, свойствах и оценке качества текстильных материалов, т. е. материалов, которые состоят из… … Энциклопедия моды и одежды

Материаловедение — ср. 1. Научная дисциплина, изучающая материалы [материал I], используемые в какой либо области производства, деятельности. 2. Учебный предмет, содержащий теоретические основы данной дисциплины. 3. разг. Учебник, излагающий содержание данного… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Источник