🗊Презентация Классификация материалов

Материаловедение Лектор: Кирко Владимир Игоревич Проф., д.ф.-м.н. E-mail : director.nifti@mail.ru c.тел. 2639777

Определения Материалом называется вещество, обладающее необходимым комплексом свойств, для выполнения заданной функции отдельно или в совокупности с другими веществами. Материаловедение - это раздел научного знания, посвященный свойствам веществ и их направленному изменению с целью получения материалов с заранее заданными рабочими характеристиками.

Основные задачи курса

Задача современного материаловедения - получение материалов с заранее заданными свойствами. Свойства материалов определяются химическим составом и структурой, которые являются результатом получения материала и его дальнейшей обработкой. Для разработки материалов и технологий необходимо знание физических и химических явлений и процессов, протекающих в материале на различных стадиях его получения, обработки и эксплуатации, их предсказание, описание и управление ими.

Технологические уклады.

Характеристика технологических укладов

Основные доисторические материалы и технологии 1. Каменный век — камень, кости, дерево, глина (2.5 млн.лет - 2.2 тыс.лет до н.э.); Основные изобретения: Наконечники для копий, ножи ,топоры, каменное колесо, иглы для шитья одежды, рыболовные крючки, керамика.

Основные доисторические материалы и технологии 2. Бронзовый век — медь, олово,мышьяк, бронза,стекло (4тыс. Лет — 1200 лет до н.э). Зарождение и развитие металлургии. Передовые технологии: колесница, меч, посуда.

Основные доисторические материалы и технологии

Основные исторические материалы и технологии

Основные исторические материалы и технологии 4. Алюминий ( в 1854 г. открыт Анри Этьеном Сент-Клер Девилем). В начале 20 го века дал развитие автомобильной и авиационной промышленности. 5. Кремний - выделен в 1811 году французскими учёными Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром.

Основные исторические материалы и технологии, предопределившие развитие человечества

Основные физические параметры, которые используют для придания необходимых свойств материалам и их форме. Пластическая деформация (упрочнение), фазовые переходы

Основные физические параметры, которые используют для придания необходимых свойств материалам и их форме.

Классификация материалов по областям применения Конструкционные; Строительные; Оптические; Ядерные; Полимерные; Керамические. Электротехнические; Полупроводниковые.

Классификация материалов по электрофизическим и магнитным свойствам Магнитные (железо,никель,ферриты и т.д.); Парамагнитные и диамагнитные; Немагнитные (медь, золото, серебро, полиэтилен); Проводники (железо,медь, серебро ...); Полупроводники ( кремний, арсенид галлия...); Диэлектрики (керамика,резина, полиэтилен...);

Классификация материалов по атомной структуре Аморфные;

Классификация материалов по атомной структуре Кристаллические: железо, кристаллы рубина; горные породы ...

Классификация материалов по атомной структуре Аморфно-кристаллическая.

Классификация материалов по характеру и размерам элементов их составляющих Монолитные; Пористые; Порошковые; Композиционные; Мелкокристаллические (100нм до 10 мкм); Нанокристаллические (ультрадисперсные) (1-100 нм).

Примеры наноматериалов. Наноалмазы (10-100нм.)

Современные методы синтеза наноалмазов — получение из природных алмазов физическими методами; — синтез при сверхвысоких давлениях и температурах; — электронно- и ионно-лучевые методы, использующие облучение углеродсодержащего материала пучками электронов и ионами аргона; химическое осаждение углеродосодержащего пара при высоких температурах и давлениях; — детонационный синтез;

Примеры наноматериалов Фуллерен: С60

Примеры наноматериалов Графен, открытый Андреем Геймом и Константином Новоселовым (Нобелевская премия 2010 г.) , является отличной основой для эффективного фототранзистора. Это открытие может быть использовано при создании сверхбыстрых чипов для высокоскоростной оптической связи.

Пористые материалы Пенометаллы;

Определение Жесткость- это способность конструктивных элементов деформироваться при внешнем воздействии без существенного изменения геометрических размеров.

Пористые материалы Пенобетоны . Пенобетон — ячеистый бетон, имеющий пористую структуру за счёт замкнутых пор (пузырьков) по всему объёму, получаемый в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пенообразователя. При плотности 350 кг/м3 его прочность составляет 7кг/м2, а теплопроводность- 0.09 Вт/(м*К); При плотности 1200 кг/м3 прочность составляет 90 кг/м2, а теплопроводность- 0.38 Вт/(м*К).

Пористые материалы Пеностекло. Пеностекло(вспененное стекло, ячеистое стекло) — теплоизоляционный материал, представляющий собой вспененную стекломассу. Для изготовления пеностекла используется способность силикатных стёкол размягчаться и (в случае наличия газообразователя) пениться при температурах около 1000°С.

Технология получения пеностекла Тонко измельчённое силикатное стекло (частицы 2 — 10 мкм) смешивается с газообразователем (обычно — углеродом), получившаяся однородная механическая смесь (шихта) в формах, либо на конвейерной ленте поступает в специальную туннельную печь. В результате нагрева до 800—900°С частицы стекла размягчаются до вязко-жидкого состояния, а углерод окисляется с образованием газообразных СО2 и СО, которые и вспенивают стекломассу.

Преимущества пеностекла

Композиционные материалы Определение:

Классификация композитов Композиты обычно классифицируются по виду армирующего наполнителя:[1] - волокнистые (армирующий компонент — волокнистые структуры); - слоистые; - наполненные пластики (армирующий компонент — частицы) - насыпные (гомогенные), - скелетные (начальные структуры, наполненные связующим). -------------------------------------------------------------------------------------------------- [1] Дж. Любин. 1.2 Термины и определения // Справочник по композиционным материалам: В 2-х кн = Handbook of Composites. — М.: Машиностроение, 1988. — Т. 1. — 448 с. — ISBN 5-217-00225-5

Классификация композитов по материалу матрицы Композиты с полимерной матрицей; В качестве матрицы при создании композиционных материалов данного вида используются полимеры самых разных типов: термопласты (полиолефины, алифатические и ароматические полиамиды, фторопласты и др.), реактопласты (фенопласты, аминопласты, эпоксидные, полиэфирные, кремнийорганические и другие полимерные связующие). Пример: эпоксидная смола с порошковым наполнителем TiO2;

Классификация композитов по материалу матрицы Композиты с керамической матрицей;

Композиты с керамической матрицей

Литература по твердым сплавам ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2008. № S9. С. 6-7. УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2008. № S9. С. 8-8. ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ С ИЗНОСОСТОЙКИМИ ПОКРЫТИЯМИ Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2008. № S9. С. 9-12. ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ Масленков С.Б. Все материалы. Энциклопедический справочник. 2007. № 1. С. 18-21. НАНО- И УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ Фальковский В.А., Фальковский Ф.И., Панов В.С.Цветные металлы. 2007. № 10. С. 85-91. ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАРБОНИТРИДОВ Пантелеев И.Б., Орданьян С.С.Вопросы материаловедения. 2007. № 2. С. 70-79.

Композиты с металлической матрицей Композиты с металлической матрицей разделяют на армированные волокнами (волокнистые композиты) и наполненные тонкодисперсными частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные композиты).

Композиты с металлической матрицей

Оксид -оксидные композиты

Примеры оксид — оксидных композитов

Дмитрий Иванович Менделеев

Полная периодическая таблица Менделева