- •1. Элементарная ячейка кристаллической решетки и ее характеристики. Полиморфизм, анизотропия, их использование в технике.
- •2 Конструкционные стали нормальной прочности: углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества и качественные стали. Состав, маркировка, упрочняющая обработка и применение.
- •2. Способы повышения упругих характеристик конструкционных материалов. Стали для пружин и рессор, их состав, марки, упрочняющая обработка.
- •1. Пластическая деформация и рекристаллизация металлов. Сдвигово-дислокационный механизм пластической деформации. Изменение структуры и свойств при холодной и горячей деформациях.
- •1. Диаграммы состояния двойных сплавов. Правило концентраций и отрезков. Использование диаграмм состояния для определения свойств сплавов и возможных видов их термической обработки.
- •1.Диаграмма Fe-Fe3c, ее фазовый и структурный анализ. Влияние углерода на структуру и свойства сталей.
- •1. Цели легирования конструкционных сталей. Влияние легирующих элементов на структуру сталей в отожженном и нормализованном состоянии.
- •2. Конструкционные материалы малой плотности: алюминиевые деформируемые сплавы, их состав, марки, термообработка, применение. Преимущества и недостатки алюминиевых сплавов по сравнению со сталями.
- •1. Фазовый и структурный анализ диаграммы Fe-FeзС. Использование полиморфизма железа при термической обработке сталей.
- •2. Конструкционные материалы малой плотности: пластмассы, их состав, применение. Преимущества и недостатки пластмасс как конструкционных материалов.
- •1. Формирование структуры литых сплавов. Влияние скорости охлаждения на степень переохлаждения и величину кристаллов. Модифицирование. Получение монокристаллов, аморфных сплавов.
- •2. Конструкционные материалы высокой удельной прочности: композиционные материалы (к.М.). Зависимость свойств к.М. От вида, количества, формы упрочнителей. Волокнистые и дисперсноупрочненные к.М.
- •1. Виды термической обработки: отжиг, закалка, отпуск, старение;их назначение. Связь диаграмм состояния двойных сплавов и возможных видов их термической обработки.
- •1. Химико-термическая обработка сталей. Цементация, азотирование, нитроцементация; режимы и цели проведения. Цементуемые стали, азотируемые стали.
- •1. Виды термической обработки сталей: отжиг, нормализация, закалка, отпуск. Цели и режимы их проведения. Свойств а отожженных, нормализованных и термически улучшенных сталей.
- •2. Преимущества и недостатки конструкционных сплавов на основе меди. Латуни, бронзы, их состав, марки, свойства, применение.
- •1. Закалка сталей. Оптимальная температура закалки углеродистых сталей. Влияние легирующих элементов на критическую скорость закалки. Внутренние напряжения в закаленных сталях.
- •2.Антифрикционные материалы, используемые в узлах скольжения. Факторы, влияющие на коэффициент трения и пути его уменьшения.
- •1. Распад переохлажденного аустенита. Формирование структуры при перлитном, мартенситном и промежуточном превращениях. Строение и свойства продуктов распада.
- •2. Сплавы для чувствительных элементов точных приборов. Fe-Ni-сплавы, бериллиевые бронзы, их состав, свойства, упрочняющая обработка, применение.
- •1. Превращения в закаленной стали при отпуске. Выбор вида отпуска (низкий, средний, высокий) в зависимости от назначения деталей и инструмента.
- •2. Материалы вакуумной техники. Влияние давления и температуры на фазовое состояние материала. Сравнительная оценка вакуумной стойкости металлических и неметаллических материалов.
- •2. Высокопрочные стали. Легированные стали, мартенситностареющие стали: их состав, марки, упрочняющая обработка, применение.
- •2. Легированные низкоуглеродистые и среднеуглеродистые конструкционные стали. Принцип легирования, упрочняющая обработка, марки, применение.
- •1. Формирование структуры литых сплавов. Влияние скорости охлаждения на степень переохлаждения и размер кристаллов. Модифицирование. Получение монокристаллов, аморфных сплавов.
- •2. Жаропрочные материалы. Изменение механических свойств металлов при нагреве. Механизм ползучести. Пути создания оптимальной структуры жаропрочных материалов.
- •1. Распад переохлажденного аустенита. Формирование структуры при перлитном, мартенситном и промежуточном превращениях. Строение и свойства продуктов распада.
- •2. Бериллий и сплавы на его основе. Механические и технологические свойства бериллия.
- •2. Коррозионно-стойкие стали устойчивы к электрохимической коррозии.
- •1. Теория и практика отпуска сталей. Влияние легирующих элементов на превращения закаленных сталей при нагреве. Структура и свойства отпущенных сталей.
- •2. Материалы, устойчивые против химической коррозии. Способы повышения жаростойкости металлов и сплавов
- •1. Закалка сталей. Выбор температур нагрева и охлаждающих сред при закалке. Влияние легирующих элементов на критическую скорость охлаждения, прокаливаемость и закаливаемость сталей.
- •2. Кристаллофизические методы очистки полупроводников, легирование полупроводников.
- •2. Вопрос не входит в билеты
- •1. Распад переохлажденного аустенита. Формирование структуры при перлитном, мартенситом и промежуточном превращениях. Строение и свойства продуктов распада.
- •1. Превращение в закаленной стали при отпуске. Влияние температур отпуска на свойства сталей. Выбор видов отпуска (низкий, средний, высокий) в зависимости от назначения деталей и инструмента.
- •2. Радиационностойкие материалы. Причины образования радиационных дефектов, Радиационная стойкость. Основные группы радиационных конструкционных материалов.
- •2. Вопрос не входит в билеты
2. Конструкционные материалы высокой удельной прочности: композиционные материалы (к.М.). Зависимость свойств к.М. От вида, количества, формы упрочнителей. Волокнистые и дисперсноупрочненные к.М.
Композиционные материалы – искусственно созданные материалы, которые состоят из двух или более компонентов, различающихся по составу и разделенных выраженной границей, и которые имеют новые свойства, запроектированные заранее.
Компоненты композиционного материала различны по геометрическому признаку.
Компонент, непрерывный во всем объеме композиционного материала, называется матрицей.
Компонент прерывистый, разделенный в объеме композиционного материала, называется арматурой.
Матрица придает требуемую форму изделию, влияет на создание свойств композиционного материала, защищает арматуру от механических повреждений и других воздействий среды.
В качестве матриц в композиционных материалах могут быть использованы металлы и их сплавы, полимеры органические и неорганические, керамические, углеродные и другие материалы. Свойства матрицы определяют технологические параметры процесса получения композиции и ее эксплуатационные свойства: плотность, удельную прочность, рабочую температуру, сопротивление усталостному разрушению и воздействию агрессивных сред.
Армирующие или упрочняющие компоненты равномерно распределены в матрице. Они, как правило, обладают высокой прочностью, твердостью и модулем упругости и по этим показателям значительно превосходят матрицу. Вместо термина армирующий компонент можно использовать термин наполнитель.
Свойства композиционных материалов зависят не только от физико-химических свойств компонентов, но и от прочности связи между ними. Максимальная прочность достигается, если между матрицей и арматурой происходит образование твердых растворов или химических соединений.
В композиционных материалах с нуль-мерным наполнителем наибольшее распространение получила металлическая матрица. Композиции на металлической основе упрочняются равномерно распределенными дисперсными частицами различной дисперсности. Такие материалы отличаются изотропностью свойств.
Армирующими наполнителями служат частицы тугоплавких оксидов, нитридов, боридов, карбидов.
Сплавы САП удовлетворительно деформируются, легко обрабатываются резанием, свариваются аргонодуговой и контактной сваркой. Из САП выпускают полуфабрикаты в виде листов, профилей, труб, фольги. Из них изготавливают лопатки компрессоров, вентиляторов и турбин, поршневые штоки.
В композиционных материалах с одномерными наполнителями упрочнителями являются одномерные элементы в форме нитевидных кристаллов, волокон, проволоки, которые скрепляются матрицей в единый монолит. Важно, чтобы прочные волокна были равномерно распределены в пластичной матрице. Для армирования композиционных материалов используют непрерывные дискретные волокна с размерами в поперечном сечении от долей до сотен микрометров.
Композиционные материалы этого типа перспективны как высокожаропрочные материалы. Для увеличения к.п.д. тепловых машин лопатки газовых турбин изготавливают из никелевых сплавов, армированных нитями сапфира (Al2O3), это позволяет значительно повысить температуру на входе в турбину (предел прочности сапфировых кристаллов при температуре 1680oС выше 700 МПа).
Эвтектические композиционные материалы – сплавы эвтектического или близкого к эвтектическому состава, в которых упрочняющей фазой выступают ориентированные кристаллы, образующиеся в процессе направленной кристаллизации. В отличие от обычных композиционных материалов, эвтектические получают за одну операцию. Направленная ориентированная структура может быть получена на уже готовых изделиях. Форма образующихся кристаллов может быть в виде волокон или пластин. Способами направленной кристаллизации получают композиционные материалы на основе алюминия, магния, меди, кобальта, титана, ниобия и других элементов, поэтому они используются в широком интервале температур
Полимерные композиционные материалы. Особенностью является то, что матрицу образуют различные полимеры, служащие связующими для арматуры, которая может быть в виде волокон, ткани, пленок, стеклотекстолита.
Билет 11