Резюме.

Материаловедение — наука, изучающая связь между составом, структурой и свойствами материалов, а также изменением свойств материалов при внешних воздействиях. Для создания материалов может быть использовано 86 химических элементов Периодической системы. Научной основой создания материалов на основе нескольких химических элементов являются диаграммы состояния соответствующих двух, трёх, четырёх и более многокомпонентных систем. Реально человечество использует приблизительно 65 000 материалов.

По назначению технические материалы делят на следующие группы: конструкционные, электротехнические, инструментальные, рабочие тела, топливо, технологические материалы.

Кристаллами называют твердые тела, обладающие упорядоченной трехмерно-периодической пространственной атомной структурой и имеющие вследствие этого при определенных условиях образования форму многогранника.

Элементарная ячейка является частью структуры кристалла, путем её переноса (трансляции) в пространстве параллельно самой себе, можно построить всю кристаллическую решетку. По признаку точечной симметрии элементарной ячейки все кристаллические структуры группируются в семь сингоний.

В реальной кристаллической структуре имеются точечные и объемные дефекты. К точечным дефектам (I рода) относятся дефекты атом в междоузлье, вакансия в положении атома, катион, занимающий кристаллографическую позицию аниона и наоборот. В объемных дефектах (II рода) участвуют тысячи атомов. К ним относятся винтовая дислокация, краевая дислокация, внутренняя пустота.

Физико-химический анализ (ФХА) - учение на стыке нескольких естественных наук, целью которого является изучение зависимостей состав – свойство при непрерывном изменении состава.

Сплавы металлов создают для формирования у материалов необходимого комплекса свойств. В металлических сплавах имеется два основных типа твёрдых растворов: замещения и внедрения.

Вещества с кристаллической структурой характеризуются зёренной структурой. Химические соединения, твёрдые растворы образованы из однородных зёрен. Сплавы могут состоять из зёрен нескольких фаз. В двухфазных областях кристаллы фаз взаимно располагаются по эвтектической смеси кристаллов фаз, либо по типу перитектики.

Свойства материалов, которые выявляются испытаниями при воздействии внешних нагрузок, называются механическими. Знание количественных характеристик механических свойств необходимо для выбора материалов и режимов их технологической обработки, расчетов на прочность деталей и конструкций. В результате механических испытаний материалов определяют следующие их характеристики: упругость, пластичность, прочность, твердость, вязкость, усталость, трещиностойкость, хладостойкость, жаропрочность.

Вопросы для самопроверки.

1. Как можно кратко сформулировать цель материаловедения?

2. По каким признакам рассматриваемый объект следует отнести к сырью или материалу?

3. В чём отличие первичного сырья от полуфабрикатов?

4. Почему из 110 элементов Периодической системы для создания материалов используется только 86 элементов?

5. Сколько материалов известно в настоящее время и сколько материалов используется человечеством в практической деятельности?

6. Какие основные требования предъявляются к конструкционным материалам?

7. Для каких целей используются триботехнические материалы?

8. Какие материалы входят в номенклатуру инструментальных материалов?

9. В виду, каких свойств ртути её применяют в качестве рабочего тела? В каких устройствах применяется ртуть?

10. Для каких целей используются электротехнические материалы?

11. Назовите технологические материалы, используемые при эксплуатации автотранспорта?

12. Какие основные химические элементы содержатся в топливе?

13. Назовите основные характеристики агрегатных состояний веществ?

14. Чем характеризуется кристаллическая структура вещества?

15. Дайте определение элементарной ячейки?

16. Сколько видов элементарных ячеек известно, в чём их сходства и различия?

17. Какие виды элементарных ячеек характерны для металлов? Какие координационные числа имеют атомы металлов в гранецентрированной и объемно-центрированной элементарных ячейках? Как обозначаются данные кристаллические структуры?

18. Какое число атомов содержится в гексагональной элементарной ячейке?

19. Приведите примеры полиморфных переходов у металлов и сплавов. Какими структурными преобразованиями они вызваны?

20. В чём причина проявления анизотропии кристаллов? Для какого состояния материала анизотропия имеет максимальное значение?

21. В чём причина возникновения в материале точечных дефектов? По каким механизмам возникают дефекты Френкеля и Шоттки?

22. Как образуется винтовая дислокация, и какое количество атомов участвует в её образовании?

23. В чём схожесть и различие краевой и винтовой дислокаций?

24. Какие размеры имеют зёрна и субзёрна и как они относительно друг друга расположены в кристаллах?

25. В каких областях зернистой структуры металлов формируются поверхностные дефекты?

26. Как соотносятся энергии атомов, находящихся в слое поверхностного дефекта во внутренней области зерна в междоузельном пространстве?

27. Что представляется на диаграмме состояния системы?

28. Какими основными методами осуществляется построение фазовых диаграмм?

29. Чем первичные кристаллы отличаются от эвтектических?

30. Охарактеризуйте поля фазовых равновесий в системе Pb – Sb?

31. Зачем создают сплавы металлов?

32. При каких размерных соотношениях атомов образуются твёрдые растворы внедрения?

33. Почему непрерывные твёрдые растворы между двумя компонентами образуются только при соблюдении нескольких условий?

34. Какие отличительные признаки характерны для химических соединений?

35. Как относительно друг друга располагаются зёрна фаз в двухфазных областях, в которых образуется эвтектика и перитектика?

36. Какие механические характеристики определяют у материалов?

37. Какое свойство материала называется твёрдостью?

38. Какими методами определяют твёрдость?

39. Почему у материалов необходимо формировать такое свойство как трещиностойкость?

40. У каких материалов необходимо определять такое свойство как хладноломкость?

41. Почему на Крайнем севере в зимние месяцы существует такое понятие как актированные дни, в которые работа с техникой на открытом воздухе не проводится?