Введение 3

I. Строение веществ. 5

1. Межатомное взаимодействие. 5

2. Типы химических связей. 7

3. Кристаллическая структура твердых тел. 11

4. Дефекты кристаллических решеток. 13

4.1 Точечные дефекты решетки 13

4.2 Линейные дефекты кристаллической решетки. 16

4.3 Поверхностные дефекты кристаллической решетки. 19

4.4 Объёмные дефекты кристаллической решетки. 22

4.5 Энергетические дефекты кристаллической решетки. 23

5. Основы теории сплавов. 23

6. Диаграммы состояния сплавов и закономерности Курнакова. 24

7. Строение электронных зон. Проводники, диэлектрики и полупроводники. 27

II. Кристаллизация металлов 28

1. Самопроизвольная кристаллизация 28

2. Несамопроизвольная кристаллизация 32

3. Получение монокристаллов 32

4. Аморфное состояние металлов 33

5. Полиморфизм 34

III. Проводниковые материалы 35

1 Материалы высокой электропроводности. 35

2 Материалы высокого удельного сопротивления. 36

2.1 Сплавы на основе меди. 37

2.2 Никель-хромовые сплавы. 37

2.3 Железохромалюминиевые сплавы 37

2.4 Сплавы на основе благородных металлов. 37

3 Материалы электрических контактов 37

3.1 Зажимные контакты 38

3.2 Цельнометаллические контакты 38

3.3 Материалы разрывных контактов. 39

3.4 Материалы скользящих контактов. 39

IV. Магнитные материалы 40

1. Природа ферромагнетизма. 40

1.1. Доменная структура ферромагнетиков. 41

1.2. Кривая намагничивания 41

2. Основные классы магнитных материалов. 43

2.1. Промышленные магнитомягкие материалы 43

2.2 Магнитомягкие материалы для работы в слабых полях 44

2.3 Магнитомягкие материалы, предназначенные для работы в высокочастотных полях. 45

3. Магнитотвердые материалы 46

3.1 Промышленные магнитотвердые материалы. 46

3.2. Дисперсионно твердеющие сплавы 49

3.3 Деформируемые магнитотвердые материалы. 50

3.4 Магнитотвердые ферриты 50

3.5 Высококоэрцитивные магниты. 50

Введение

Умение получать необходимые материалы из имеющихся в окружающем мире ресурсов является необходимой предпосылкой развития цивилизации. В древние времен для создания орудия и инструмента человек применял только те материалы, которые ему предлагала природа - дерево, камень, так или иначе отвечающие требованиям твердости, прочности.

Около 6-7 тысяч лет назад человек начал использовать самородные металлы: золото, серебро, медь, добыча которых не требовала больших знаний и техники. В 4-3 тысячелетии до н. э. научились выплавлять металл из руды: медь, олово, свинец. Благодаря добавлению относительно легко получаемого олова к меди получили новый материал сплав бронзу. В сплаве удалось снизить точку плавления по сравнению с медью (медь Т_пл - 1083^оС, бронза Т_пл ниже 415^оС), что значительно облегчило обработку этого сплава. Началась бронзовая эра. Применение железа началось во II тысячелетии в Египте и Малой Азии, затем распространилось в Европу. Железо тверже , прочнее меди и бронзы, поэтому народы овладевшие новой технологией становились лидерами в развитии цивилизации. Это открыло железный век - эпоху железного меча, а также железного плуга и топора. К XVII - XVIII вв. железо стало наиболее употребляемым металлом.

Рассмотрим любопытную таблицу:

Таблица 1.

Металл	Au1+	Ag1+	Cu2+	Sn2+	Fe2+	Zn2+	Al3+	Mg3+
Электро-химич. потенциал, ео	+1,5	+0,81	+0,34	 0,14	 0,44	 0,76	 1,67	 2,34
Начало освоения	4 тыс. лет до н.э.	4 тыс. лет до н.э.	3 тыс .лет до н.э.	2 тыс. лет до н.э.	1 тыс. лет до н.э.	15 век н.э	1850 н.э	1850 н.э

Мы видим, что положение металла в электрохимическом ряду напряжений определяет время его освоения, что, в свою очередь, оказало значительно большее влияния на развитие человечества, чем события и личности, которые историки выдвигают на передний план. Человек начинал активно использовать тот или иной металл лишь после накопления определенной суммы знаний, овладев достаточным мастерством. Так, железо или цинк требовали более высокоразвитой технологии по сравнению с благородными металлами, а металлы как алюминий и магний освоены совсем недавно. Титан, как элемент, был открыт в 1791 году, а получить первые тонны промышленного металла смогли лишь в 1948 году.

Уже в ранние исторические времена были развиты технические приемы по регулированию свойств материалов. Применением различных технологических приемов можно задавать материалу различные свойства как прочность, жаростойкость, коррозионная стойкость, получать комбинации или соединения материалов, которые обычными способами достигнуть нельзя. С развитием технологии стало возможно массовое производство микро легированных сталей, материалов с направленной кристаллизацией, монокристаллов, аморфных сплавов, композиционных материалов, металлов с памятью формы и др.

Обратившись к истории техники мы можем увидеть тесную связь между техническим прогрессом и наличием подходящих материалов. Например, в 1820 году в Англии была запатентована прокатка сортового металла, что дало толчок строительству железных дорог, так как стало возможным изготавливать рельсы в большом количестве и с высокой точностью. Сегодня новые технологии и специальные сплавы с уникальными свойствами позволяют создавать компьютеры, мощные самолеты, космическую и ядерную технику. Поэтому современному специалисту крайне важно знание многообразия применяемых металлических материалов и умение сделать выбор наиболее эффективного материала для конкретной цели.

В учебном пособии даются представления об основные процессах и явлениях происходящих в металлических материалах при различных технологических операциях.