- •Глава 1. Материаловедение. Структура материалов. 12
- •Глава 2. Стали. 54
- •Глава 3. Чугуны. 110
- •Глава 4. Цветные и редкие металлы и сплавы. 136
- •Глава 5. Сплавы с особыми физическими свойствами. 181
- •Глава 6. Полимеры. 201
- •Глава 7. Керамика. 243
- •Глава 8. Стекло. 265
- •Глава 9. Композиционные материалы. 296
- •Глава 10. Древесные материалы. 316
- •Глава 11. Строительные материалы. 355
- •Глава 12. Наноматериалы. 379
- •Предисловие.
- •Теоретические материалы. Глава 1. Материаловедение. Структура материалов.
- •1.1. Материаловедение, основные понятия.
- •1.2. Количество материалов.
- •1.3. Классификация материалов по назначению.
- •1.4. Агрегатные состояния вещества.
- •1.5. Кристаллическая структура веществ.
- •1.6. Дефекты в кристаллической структуре веществ.
- •1.7. Уровни структуры материалов.
- •1.8. Физико-химический анализ. Диаграммы состояния.
- •1.9. Сплавы, твёрдые растворы.
- •1.10. Химические соединения.
- •1.11. Зернистая структура поликристаллических материалов.
- •1.12. Основные механические свойства материалов.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 2. Стали.
- •2.1. Полиморфизм и свойства железа.
- •2.2. Диаграмма состояния системы Fe – Fe3c.
- •2.3. Сравнение основных свойств сталей и чугунов.
- •2.4. Превращения сталей в твёрдом состоянии.
- •2.5. Стали. Классификация сталей.
- •2.6. Термическая обработка и фазовые превращения в сталях.
- •2.7. Превращения в стали при равновесном нагреве и охлаждении.
- •2.8. Диаграмма изотермических превращений аустенита. Мартенситное превращение.
- •2.9. Основные виды термической обработки стали.
- •2.9.1. Отжиг.
- •2.9.2. Нормализация.
- •2.9.3. Закалка.
- •2.9.4. Отпуск стали.
- •2.10. Углеродистые стали.
- •2.11. Влияние постоянных примесей на углеродистые стали.
- •2.12. Легирующие элементы. Легированные стали, их маркировка.
- •2.13. Жаропрочные и жаростойкие стали.
- •2.14. Коррозионно-стойкие стали.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 3. Чугуны.
- •3.1. Чугуны, химические и фазовые составы.
- •3.2. Преимущества чугунов.
- •3.3. Виды чугунов доменного производства.
- •3.4. Классификация и маркировка чугунов.
- •3.5. Модифицирование чугунов.
- •3.6. Белый чугун.
- •3.7. Серый чугун.
- •3.8. Высокопрочный чугун.
- •3.9. Ковкий чугун.
- •3.10. Легированные чугуны.
- •3.11. Другие виды чугунов.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 4. Цветные и редкие металлы и сплавы.
- •4.1. Классификация цветных и редких металлов.
- •4.2. Лёгкие металлы.
- •4.3. Магний и его сплавы.
- •4.4. Применение магния и магниевых сплавов.
- •4.5. Алюминий и его сплавы.
- •4.6. Маркировка алюминиевых сплавов.
- •4.7. Классификация алюминиевых сплавов.
- •4.8. Области применения алюминиевых сплавов.
- •4.9. Титан.
- •4.10. Области применения титана.
- •4.11. Медь и медные сплавы.
- •4.12. Латуни.
- •4.13. Бронзы.
- •4.14. Марки и области применения бронз.
- •4.15. Сплавы меди мельхиор, нейзильбер, куниаль.
- •4.16. Свинец и цинк.
- •4.17. Никель и кобальт.
- •4.18. Олово.
- •4.19. Ртуть.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 5. Сплавы с особыми физическими свойствами.
- •5.1. Металлические проводниковые материалы.
- •5.2. Электромеханические свойства меди и алюминия.
- •5.3. Перспективы развития проводниковых материалов.
- •5.4. Полупроводниковые материалы.
- •5.5. Магнитные материалы.
- •5.6. Тугоплавкие металлы и сплавы.
- •5.7. Сверхпроводящие материалы.
- •5.8. Сплавы с эффектом памяти формы.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 6. Полимеры.
- •6.1. Общие сведения.
- •6.2. Классификация полимеров.
- •6.2.1. Классификация по происхождению.
- •6.2.2. Классификация по структурным признакам.
- •6.3. Общие свойства полимеров.
- •6.3.1. Физические свойства.
- •6.3.2. Механические свойства.
- •6.3.3. Теплофизические свойства.
- •6.3.4. Химические свойства.
- •6.3.5. Электрические свойства.
- •6.3.6. Технологические свойства.
- •6.3.7. Старение полимеров.
- •6.3.8. Радиационная стойкость полимеров. Абляция.
- •6.4. Пластические массы.
- •6.5. Виды пластических масс.
- •6.5.1. Полиэтилен.
- •6.5.2. Полипропилен.
- •6.5.3. Поливинилхлорид.
- •6.5.4. Полистирол.
- •6.5.5. Фторопласты.
- •6.5.6. Полиимид.
- •6.5.7. Полиакрилаты.
- •6.5.8. Фенолформальдегидные смолы (ффс).
- •6.5.9. Эпоксидные смолы.
- •6.5.10. Поликарбонатые полимеры.
- •6.6. Каучук, природный каучук.
- •6.7. Синтетические каучуки.
- •6.8. Резины.
- •6.9. Синтетические эмали, лаки, компаунды.
- •6.10. Полимерные клеи.
- •6.11. Полимеры в медицине.
- •6.12. Биологически разлагаемые пластики на основе природных полимеров.
- •6.13. Неорганический полимер - асбест.
- •Резюме.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Глава 7. Керамика.
- •7.1. Понятие керамики.
- •7.2. Керамика как альтернативный материал.
- •7.3. Состав керамики.
- •7.3.1. Глинистые породы.
- •7.3.2. Свойства глин.
- •7.3.3. Керамика на основе технических оксидов.
- •7.3.4. Керамика на основе бескислородного технического сырья.
- •7.4. Структура керамики.
- •7.5. Свойства керамики.
- •7.6. Керамика на основе глинистого сырья.
- •7.6.1. Фарфор.
- •7.6.2. Фаянс.
- •7.6.3. Гжель.
- •7.6.4.Огнеупорная керамика на основе глин.
- •7.7. Виды технической керамики.
- •7.7.1. Масштабы производства высокотехнологичной керамики.
- •7.7.2. Керамические, пьезокерамические материалы.
- •7.7.3. Керамические материалы с химическими функциями.
- •7.7.4. Керамические материалы для ядерной энергетики.
- •7.7.5. Конструкционная керамика.
- •7.8. Характеристики некоторых керамик.
- •7.8.1. Высокоглиноземистая керамика.
- •7.8.2. Керамика из нитрида и карбида кремния.
- •7.8.3. Другие виды технической керамики.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 8. Стекло.
- •8.1. История стекла.
- •8.2. Отличительные особенности стекла как материала.
- •8.3. Структура веществ в стеклообразном состоянии.
- •8.3.1. Кристаллическое и стеклообразное состояния.
- •8.3.2. Кристаллохимическое описание строения стекол.
- •8.3.3. Кварцевое стекло.
- •8.3.4. Бинарные щелочно-силикатные стекла.
- •8.3.5. Фосфатные стекла.
- •8.3.6. Микронеоднородное строение стекол.
- •8.4. Классификация стекол по составу.
- •8.5. Свойства стекол.
- •8.6. Виды стёкол.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 9. Композиционные материалы.
- •9.1. Строение и признаки композиционных материалов.
- •9.2. Классификация.
- •9.3. Физико-химические основы создания композиционных материалов.
- •9.4. Области применения композиционных материалов.
- •9.5. Виды композиционных материалов.
- •9.5.1. Композиционные материалы с металлической матрицей.
- •9.5.2. Волокнистые композиционные материалы.
- •9.5.3. Дисперсионно-упрочненные композиционные материалы.
- •9.5.4. Композиционные материалы с неметаллической матрицей.
- •9.5.5. Углепласты.
- •9.5.6. Бороволокниты.
- •9.5.7. Органоволокниты.
- •9.6. Получение композиционных материалов на металлической основе, армированных волокнами
- •9.7. Основные методы получения композиционных материалов.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 10. Древесные материалы.
- •10.1. Древесина как материал.
- •10.2. Лиственные и хвойные породы.
- •10.3. Части дерева.
- •10.4. Макроскопическое строение дерева.
- •10.5. Химический состав древесины и её микроскопическое строение.
- •10.6. Физические свойства.
- •10.7. Механические свойства.
- •10.8. Пороки древесины.
- •10.9. Виды хвойных пород.
- •10.10. Виды лиственных пород.
- •10.11. Пиломатериалы и продукты переработки древесины.
- •10.12. Виды изделий из дерева.
- •10.13. Модифицированная древесина.
- •10.14. Термически обработанная древесина (термодревесина).
- •10.15. Области применения древесины.
- •10.16. Скрипка.
- •Резюме.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Глава 11. Строительные материалы.
- •11.1. Виды строительных материалов.
- •11.2. Цемент, портландцемент.
- •11.3. Цементные растворы.
- •11.4. Бетон. Классификация бетонов.
- •11.5. Компоненты бетона.
- •11.6. Марка, класс и прочность бетона.
- •11.7. Лёгкие бетоны.
- •11.8. Тяжелые бетоны.
- •11.9. Кирпич строительный.
- •11.9.1. Размеры кирпича.
- •11.9.2. Пустотность кирпича.
- •11.9.3. Марка кирпича.
- •11.9.4. Морозостойкость кирпича.
- •11.9.5. Строительные кирпичи.
- •11.10. Добавки наноразмерных частиц в бетоны.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Глава 12. Наноматериалы.
- •12.1. Терминология наноразмерных объектов.
- •12.2. Физические причины специфики наноматериалов
- •12.3. Классификация наноматериалов.
- •12.4. Фуллерены, фуллериты.
- •12.5. Углеродные нанотрубки.
- •12.6. Графен.
- •12.7. Размерность процессоров.
- •12.8. Фториды редкоземельных элементов.
- •Резюме.
- •Вопросы для самопроверки.
- •Заключение.
- •Тесты для самоконтроля. Глава 1. Материаловедение. Структура материалов.
- •Глава 2. Стали.
- •Глава 3. Чугуны.
- •Глава 4. Цветные и редкие металлы и сплавы.
- •Глава 5. Сплавы с особыми физическими свойствами.
- •Глава 6. Полимерные материалы.
- •Глава 7. Керамика.
- •Глава 8. Стекло.
- •Глава 9. Композиционные материалы.
- •Глава 10. Древесные материалы.
- •Глава 11. Строительные материалы.
- •Глава 12. Наноструктурированные материалы.
- •Ключи к тестам для самоконтроля.
- •Задания для курсовой работы.
- •Вопросы для подготовки к экзамену.
- •Глоссарий.
- •Список источников информации. Основная литература
Заключение.
По завершению изучения дисциплины материаловедения было бы весьма полезно сохранить накопленную Вами информацию. При возможности соберите электронные и бумажные носители в отдельную папку назовём её материаловедческая папка.
Знания по материаловедению, справочный материал могут пригодиться в различных ситуациях, например, при необходимости определить марку стали, или марку бронзы, узнать о строении полимера, оказать консультацию коллегам по работе в решении материаловедческих задач.
Материаловедческую папку можно постоянно пополнять новыми данными. Информация о материалах и свойствах постоянно присутствует в телевизионных новостях, газетах и журналах, не говоря уже о специализированной литературе.
Знание материалов весьма полезно для профессиональной деятельности в производственной сфере. Компетенция в области материаловедения позволяет критически оценить используемые на производстве материалы, наметить пути оптимизации приобретения материалов, сформулировать предложения по использованию новых материалы с расширенным комплексом свойств. В сфере оценки недвижимости знания материалов помогает объективно оценить материальное состояние объекта, объёмы ремонтов для приведения предприятий, зданий, квартир в соответствие с нормативами современных требований.
Качество используемых материалов часто определяет работоспособность техники. Внешне не отличимые изделия, изготовленные профессиональной компанией с использованием качественных сталей или произведенные на предприятиях тиражирующих подделки, имеют различные ресурсы работы.
Оценка качества изделий, основанная на личном опыте всегда в той или иной мере субъективна. Весьма подходящими могут быть знания о том, какие анализы, и на каком оборудовании должны быть проведены для независимой и объективной сертификации материалов и оборудования.
Для продолжительного использования технических устройств необходимо следить, чтобы они использовались в тех условиях, которые прописаны в паспортах оборудования. Неоправданное превышение технических режимом эксплуатации материалов существенно изнашивает детали изделий, снижает ресурс эксплуатации оборудования. Неживые материалы, как и живые объекты также подвержены процессам старения. Исходя из материаловедческих знаний, полезно обосновывать экономическую целесообразность проведения плановых ремонтов оборудования и мониторинга за состоянием материалов, из которых изготовлено оборудование.
Компетентная оценка уровня современных материалов, понимание путей их развития позволяет грамотно построить стратегию развития предприятий, повысить их конкурентную способность. Постоянное пополнение знаний по материаловедению весьма желательно для повышения профессионализма.
Тесты для самоконтроля. Глава 1. Материаловедение. Структура материалов.
1
Материаловедение это наука:
- о сырых материалах, полуфабрикатах, готовых товарах;
- о взаимодействии атомов и молекул, при образовании твердых тел;
- изучающая связь между составом, структурой и свойствами материалов;
- устанавливающая закономерности потребления товарной продукции.
2
Материалами являются:
- детали автомобиля «Ока»;
- строительные изделия, реализуемые на рынке;
- горюче-смазочные вещества;
- совокупность предметов труда, преобразующихся в товарный продукт.
3
К первичному сырью следует отнести:
- обрезную доску;
- кирпич;
- металлолом;
- песок в грузовике.
4
Полуфабрикатом является следующее изделие:
- хлопок-сырец;
- двигатель автомобиля;
-мраморный подоконник;
- замешенное тесто из пшеничной муки.
5
Кристаллическая структура это:
- периодически повторяемое расположение атомов, ионов, молекул в пространстве;
- структура полиэтиленовой пленки;
- структура стекла, характеризующаяся ближним порядком;
- структура древесных материалов.
6
Элементарной ячейкой кристаллической структуры является:
- элементарное звено макромолекулы полимера;
- параллелепипед повторяемости, создающий кристаллическую структуру;
- членик древесины, из которых состоит структура древесных материалов;
- повторяющиеся клетки, образующие живой организм.
7
Координационное число соответствует:
- количеству атомов, окружающих центральный атом на расстоянии два ангстрема;
- количеству атомов, содержащихся в элементарной ячейке;
- количеству атомов, окружающих атом на одинаковом и минимальном расстоянии;
- количеству атомов первой и второй сферы, окружающих данный атом.
8
Полиморфизм это:
- изменение агрегатного состояния вещества в зависимости от внешних условий;
- явление существования химического элемента, соединения в виде нескольких структур;
- различные по составу фуллерены (образованные атомами углерода);
- изменение свойств частиц с изменением количества образующих их атомов.
9
Вакансией кристаллической структуры является:
- отсутствие атома в центре примитивной кубической элементарной ячейки;
- узел кристаллической решетки, в котором отсутствует атом или ион;
- микро пустоты в структуре материала;
- свободное пространство в центре углеродной трубки.
10
В образовании винтовой дислокации участвует следующее количество атомов:
- несколько десятков;
- несколько тысяч;
- количество атомов, содержащихся в нескольких элементарных ячейках;
- количество атомов, содержащихся в кристаллите.
11
Определение фазы, данное Д.Гиббсом, имеем формулировку:
- совокупность нано частиц, насчитывающих несколько десятков атомов;
- совокупность мицелл, образующих коллоидные системы;
- углеродные трубки, имеющие различное количество внутренних слоев;
- совокупность однородных частей системы, отделенных поверхностью раздела.
12
К конструкционным материалам относятся:
- провода для электрических сетей внутри зданий;
- твердые кровельные материалы;
- твердые материалы, подвергаемые в изделиях механическому нагружению;
- материалы отделки внутренних помещений.
13
Электротехнические материалы характеризуются:
- способностью приобретать сопротивление равное нулю при низких температурах;
- особыми электрическими и магнитными параметрами,
- возможностью проводить электрический ток;
- понижением электрического сопротивления с повышением температуры.
14
Триботехнические материалы используются:
- для изготовления корпусов насосов, перекачивающих жидкость;
- для изготовления деталей, подверженных вибрации;
- для изготовления пружин;
- для изготовления деталей, работающих в узлах трения.
15
Инструментальные материалы характеризуются:
- устойчивостью к образованию трещин;
- малым содержанием легирующих элементов;
- способностью выдерживать циклические нагрузки;
- высокими показателями твердости, износоустойчивости, прочности.
16
Рабочие тела предназначены для:
- поддержания необходимой температуры внутри устройства или помещения;
- преобразования энергии в механическую работу, холод в теплоту;
- равномерного распределения механической нагрузки;
- смазывания соприкасающихся деталей.
17
Топливом не является:
- химический элемент уран;
- химический элемент углерод;
- химический элемент сера;
- химический элемент палладий.
18
К технологическим материалам не относятся:
- флюсы и припои;
- смазки;
- стальные заготовки;
- ветошь.
19
В твёрдых растворах замещения атомы растворённого компонента:
- замещают атомы растворителя в их структурных позициях;
- образуют микро внедрения самостоятельной фазы;
- располагаются только в объемных дефектах структуры;
- заполняются в вакансиях Шотки.
20
В твёрдых растворах внедрения радиус растворённого атома:
- равен радиусу атомом растворителя;
- соизмерим с радиусом атомов растворителя;
- заметно меньше радиуса атомов растворителя;
- может иметь любое соотношение.
21
Основным признаком образования химического соединения является:
- однородность полученного сплава;
- образование присущей для соединения кристаллической структуры;
- возможность перевести вещество в расплав без изменения его состава;
- наличие в составе сплава нескольких химических элементов.
22
Под зернистой структурой металлов и сплавов понимают:
- форму, размеры, характер взаимного расположения зёрен фаз;
- возможность образования в структуре нановнедрений;
- вид объёмных дефектов и их концентрацию;
- характер межзёренных границ.
23
Прочностью является:
- способность тела сопротивляться деформациям и разрушению;
- свойство атомов сохранять структуру зёрен;
- способность тела изменять форму при воздействиях;
- способность тела сохранять первоначальную форму при длительных нагрузках.
24
При испытании на твердость по методу Бринелля (ГОСТ 9012 - 59) в поверхность материала вдавливается:
- стальной шарик диаметром 1,588мм;
- алмазная пирамида с углом при вершине α = 136°;
- вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120°;
- твердосплавный шарик диаметром D.
25
Процесс постепенного накопления повреждений, в материале приводящий к образованию трещин и разрушению называют:
- трещиностойкостью;
- выносливостью;
- усталостью
- хладостойкостью.
