20 Билет

Классификация

Полимерами (высо­комолекуляр соедин) называются ве-тва, молекулы (макромолекулы) которых состоят из очень большого количества повторяющихся одинаковых эле­ментарных звеньев, соединенных м/у собой хим связями.

По происхождению делят на синтетичес­кие и природные. Синтетические полимеры получают в процессе хим синтеза из соответствующих мо­номеров. В производстве материалов они занимают ведущее место. Природные полимеры являются основой всех растений и животных.

По форме макромолекул делятся на линей­ные, разветвленные, лестничные и пространственные. Линейные представляют со­бой длинные зигзагообразные или закрученные в спираль цепочки с высокой прочностью хим связей вдоль цепи и слабыми межмолекуляр связями. Разветв­ленные макромолекулы хар-ся на­личием боковых ответвлений от основной молекулярной цепи. Лестничный полимер имеет макромолекулу, состо­ящую из двух молекулярных цепей, соединенных хим связями . Пространственные (сетча­тые) полимеры образуются при соединении молекулярных цепей между собой в поперечном направ­лении. В результате образуется пространственная сетча­тая структура с различной частотой сетки.

По поведению при нагреве все полимеры делятся на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры при нагреве размягчаются, а при охлаждении затвердевают. При повторном нагревании и вновь происходит размягчение и затвердевание. Поэто­му термопластичные полимеры можно перерабатывать в изделия неоднократно. Термопластичные полимеры име­ют макромолекулы линейной или разветвленной струк­туры. Термореактивные полимеры перво­начально имеют линейную структуру и при нагревании размягчаются. При высокой температуре происходит со­единение макромолекул в сетчатую пространственную структуру. За счет этого полимер затвердева­ет и при повторном нагревании остается твердым. Поэто­му термореактивные полимеры не могут быть подверже­ны повторной переработке.

Температура перехода из стеклообразного в вязкоэластичное состояние называет­ся температурой стеклования, а температура перехода из высокоэластичного в вязкотекучее состояние—темпера­турой текучести. Эти граничные температуры являют­ся очень важными характеристиками полимеров.

ЛЕСОМАТЕРИАЛЫ

Лесоматериалами(лесным сортиментом) называют материалы из древесины, сохранившие ее природную структуру и состав. Их под­разделяют на необработанные (круглые) и обработанные (пиломате­риалы, колотые материалы, шпон и др.).

Круглые лесоматериалы — очищенные от сучьев отрезки древес­ных стволов. В зависимости от диаметра верхнего торца круглые ле­соматериалы подразделяют на бревна, подтоварник и жерди.

Бревна строительные и пиловочные из хвойных и лиственных по­род должны иметь диаметр верхнего торца не менее 14 см и длину 4. ..6,5 м, ошкуренную поверхность, а торцы их должны быть опиле­ны под прямым углом к продольной оси. Для строительных конст­рукций (здания, гидротехнические сооружения, мосты и т. п.) обычно применяют бревна из хвойных пород. Пиловочные бревна готовят из хвойн и листв пород для получения различных пиломатериалов.

Подтоварник—часть ствола дерева с диаметром верхнего торца 8...13 см и длиной 3...9 м. Их используют для различных целей в жи­лом и с\х строительстве, а также для вспомога­тельных сооружений.

Жерди имеют диаметр верхнего торца менее 8...3см и длину 3...9м; их применяют для вспомогательных (изгороди и т. п.) и временных сооружений.

Пиломатериалы получают при продольной распиловке бревен. По форме поперечного сечения различают: пластины, четвертины, горбыль, доски, брусья и бруски.

Пластины получают при продольном распиливании бревен на две половины, четвертины—по двум взаимно перпендикулярным диа­метрам.

Горбыль—срезанная во всю длину наружная часть бревна, имею­щая с другой стороны плоскую поверхность распила;применяется для вспомогательных и временных построек.

Кристаллические решетки металлов

Атомы Ме расположены в геометрически правильном порядке и образуют кристаллы. В аморфном веществе, например, смоле, стекле, атомы расположены беспорядочно. В Ме атомы образуют: в пространстве – кристаллические решетки, в плоскости – атомную сетку.

Всего существует 14 типов кристаллических решеток, но основными являются 3: кубическая объемно-центрированная, кубическая гранецентрированная и гексагональная плотноупакованная.

Дефекты кристаллической решетки

Реальный Ме кристалл всегда имеет большое количество дефектов кристаллического строения, которые нарушают периодичность расположения атомов в кристаллической решетке. Дефекты оказывают значительное влияние на св-ва Ме . По геометрич признакам они подразделяются на точечные, линейные, поверхностные.

Точечные дефекты малы во всех трех измерениях. Их величина не превышает нескольких атомных диаметров. К точечным дефектам относятся вакансии, представляющие собой узлы кристаллической решетки, в которых отсутствуют атомы (свободные места в кристаллической решетке), а также замещенные атомы примеси и внедренные атомы, которые могут быть как примесными, так и атомами основного Ме.

Линейные дефекты (дислокации) имеют малые размеры в двух измерениях и большую протяженность в третьем. Это сдвиги, смещения в кристаллической решетке. Атомы, образующие дислокацию, стремятся переместиться в равновесное состояние. Поэтому дислокации обладают легкой подвижностью и способностью к размножению. Чем легче перемещаются дислокации, тем ниже прочность Ме и тем легче происходит пластическая деформация. Образуются дислокации в процессе кристаллизации Ме, при пластической деформации, термической обработке и некоторых др. процессах. С увеличением плотности дислокаций их движение постепенно затрудняется, что требует увеличения прилагаемой нагрузки для продолжения деформации. В результате Ме упрочняется. Препятствовать движению дислокаций, т.е. упрочнять Ме, на практике можно введением легирующих элементов, наклепом, термической или термомеханической обработкой. Понижение температуры также препятствует перемещению дислокаций, при этом прочность металла возрастает, пластичность уменьшается, но он становится хрупким.

Различают краевые и винтовые дислокации.

Причиной краевой дислокации является отрыв одной из плоско­стей внутри кристалла. Образование винтовой дислокации связано в основном с условиями роста кристалла, состоящего из одной атом­ной плоскости, изгибающейся по винтовой поверхности.

Причиной образования дислокаций в кристалле может быть также скопление точечных дефектов, в частности вакансий.

Наличие дислокаций значительно снижает прочность реальных кристаллов, которые разрушаются при напряжениях, на несколько порядков меньших, чем идеальные.

Дислокации влияют на электрические, оптические, магнитные и другие свойства. Так, они повышают электросопротивление, снижа­ют плотность, упругость, а также предельное напряжение сдвига ма­териала.

Однако пластическая деформация и рост дефектов могут при­вести к упрочнению структуры. Это происходит в результате накоп­ления дислокаций и взаимодействия их как между собой, так и с другими дефектами кристаллической решетки, что вызывает ее ис­кажение и затрудняет перемещение дислокаций.

Напрашивается вывод о положительной роли дислокаций, тем более, что в металловедении известны многие практические приемы упрочнения структуры металлов, такие, как холодное деформирова­ние (наклеп), введение примесей (легирование), создание обособ­ленных включений (закалка) и др.

Следовательно, для упрочнения кристаллической структуры не­обходимо стремиться либо к большему развитию дефектов, либо к полному их устранению.

Поверхностные дефекты малы только в одном направлении. Чаще всего это граница раздела двух различно ориентированных участков кристаллической решетки (зерен). По границам зерен скапливаются дислокации и вакансии. Вакансии приводят к повышенной концентрации примесей на границах зерен, что препятствует перемещению здесь дислокаций. Все это влияет на механические свойства

Ме. Чем мельче зерно, тем выше прочность Ме, одновременно увеличиваются его пластичность и вязкость. Граница представляет собой переходную зону шириной в несколько атомных расстояний.

Кроме перечисленных в Ме имеются макроскопические объемные дефекты (макродефекты). К ним относятся поры, трещины, газовые пузыри, неметаллические включения и т.д.