- •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
Глава 4. Цветные и редкие металлы и сплавы.
83
К легким металлам относятся металлы, имеющие плотность:
- до 5 г/см3;
- до 4 г/см3;
- до 6 г/см3;
- до 5,5 г/см3.
84
Чистый магний для изготовления деталей применяется ограниченно в виду:
- способности деформироваться только при повышенных температурах (>225оС);
- способности возгораться на воздухе;
- недостаточной коррозионной стойкости;
- недостаточной прочности металла.
85
В настоящее время алюминий используется для изготовления следующего количества деталей:
- 100 тысяч приблизительно;
- 300 тысяч приблизительно;
- 500 тысяч приблизительно;
- одного миллиона приблизительно.
86
Металлический алюминий проявляет следующие свойства:
- низкая плотность, высокая тепло- и электропроводность, коррозионная стойкость;
- низкая плотность, окисляемость на воздухе, образование сплавов со многими металлами;
- коррозионная стойкость, литейные свойства;
- невысокая плотность, высокая твердость, прочность при повышенных температурах.
87
Алюминий марки А95 содержит примеси в количестве:
- 0,5 масс. %;
- 0,05 масс. %;
- 5 масс. %;
- менее 0,5 масс. %.
88
Деформируемые сплавы алюминия, легированные медью, кремнием, марганцем, хромом, проявляют свойства:
- литейные свойства (жидкотянучесть), невысокая усадка, повышенная прочность;
- подвергаются обработке, имеют повышенную прочность, подвержены коррозии;
- высокая пластичность, свариваемость, поддаются обработке, повышенная плотность;
- твердость, прочность, высокая плотность.
89
Титан, как конструкционный материал отличают следующие свойства:
- высокая пластичность, свариваемость, механическая обработка давлением;
- высокая прочность и твердость, подвергается обработке, склонность к окислению;
- высокая твердость, коррозионная стойкость, невысокий предел текучести;
- высокие прочность, предел текучести, сохраняются при температурах до 300оС.
90
Взаимодействие титана со следующими газами снижает его эксплуатационные характеристики:
- аргоном, неоном, гелием;
- радоном, хлором, бромом;
- парами серы, фосфора;
- азотом, кислородом, водородом.
91
Как легирующие элементы Mo, Nb, Re, Ta, V, Zr влияют на область существования полиморфных модификаций титана:
- расширяют область существования - модификации;
- существуют открытые области твердых растворов и - модификаций;
- открытые области твердых растворов и - модификаций, перетектоидный переход;
- увеличивается область существования - модификации, - модификации ограничивается.
92
Медь как простое вещество и материал имеет следующие характеристики:
- высокую электропроводность, теплопроводность, коррозионную стойкость, пластичность;
- высокую прочность и твердость, коррозионную стойкость, хрупкость;
- низкую плотность, высокую электропроводность, пластичность, обработку давлением;
- высокую прочность, высокий предел текучести, сохранение механических свойств при температуре.
93
Примеси O2, Pb, S, Se, Fe, Sb, Bi вызывают изменение свойств меди:
- понижают тепло- и электропроводность;
- повышают коррозионную стойкость;
- ухудшают обрабатываемость резанием;
- снижение прочности при горячей и холодной обработке давлением.
94
Сплавы меди с цинком (меди от 60 до 96 масс. %) называются:
- латуни;
- бронзы;
- дюраль;
-мельхиор.
95
Многокомпонентные латуни подразделяют:
- по содержанию цинка;
- по наибольшему содержанию третьего компонента;
- по свойствам;
- по содержанию меди.
96
Оловянные латуни обладают:
- высокими механическими свойствами, обрабатываются в холодном состоянии;
- антифрикционными свойствами и обрабатываются резанием;
- повышенной коррозионной стойкостью в морской и пресной воде;
- повышенной твердостью.
97
Латуни применяют для изготовления запорной арматуры в газовой отрасли по причине:
- хорошей обрабатываемости;
- коррозионной стойкости;
- пластичности;
- отсутствия искры при ударах.
98
В латуни марки ЛАЖ Мц 66-6-3-2 содержится:
- до 66 масс. % Cu, до 6 масс. % Al, до 3 масс. % Fe, до 2 масс. % Mn, остальное Zn;
- 65-67 масс. % Cu, 5-7 масс. % Al, 2-4 масс. % Fe, 1-3 масс. % Mn, остальное Zn;
- 64-68 масс. % Cu, 6-7 масс. % Al, 2-4 масс. % Fe, 1.5-2.5 масс. % Mn, остальное Zn;
- 66 масс. % Cu, 6 масс. % Al, 3 масс. % Fe, 2 масс. % Mn, остальное Zn;
99
Оловянные бронзы характеризуются:
- коррозионной стойкостью, антифрикционностью, морозостойкостью, немагнитны;
- хорошей обрабатываемостью давлением, эстетическими свойствами;
-антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью, немагнитны;
- повышенными механическими свойствами, противокоррозионными свойствами.
100
Бериллиевые бронзы проявляют свойства:
- антифрикционные, упругие, обрабатываемость давлением, пластичность;
- антифрикционные и противокоррозионные свойства;
- прочность, износостойкость, работоспособность при повышенных температурах;
- высокие антифрикционные свойства и теплопроводность.
101
Ведущей областью потребления свинца является:
- производство пуль;
- создание защит от излучения;
- производство сплавов и пигментов;
- производство аккумуляторов.
102
К важнейшим свойствам цинка следует отнести:
- коррозионную стойкость, образование сплавов с цветными металлами, литьё;
- хорошую механическую обрабатываемость, антифрикционные свойства;
- мягкость, ковкость, большой удельный вес, химическую стойкость;
- износостойкость, работоспособность в различных температурных режимах.
103
Наибольшая часть производимого в мире никеля расходуется на:
- производство нержавеющей стали;
- производство никелевых сплавов;
- гальванику;
- изготовление жаропрочных сплавов.
104
Применение ртути в качестве рабочего тела (прессы, термометры) определяется:
- агрегатным состоянием ртути в широком температурном интервале;
- возможностью обезопасить разлитую жидкую ртуть порошкообразной серой;
- малой склонностью ртути образовывать интерметаллические соединения;
- образованием ртути амальгам с металлами.
105
Товарный мир выделил золото в качестве денег, потому что золото характеризуется:
- необходимыми свойствами при производстве ювелирных изделий;
- однородностью состава, сохранностью, обрабатываемостью, портативностью;
- слабо взаимодействует с химически активными веществами;
- желтым цветом, подобным цвету солнца.
106
Сплавы золота со следующими металлами называются белым золотом:
- медью и серебром;
- медью и никелем;
- палладием и серебром;
- никелем и цинком.
107
Д.И. Менделеев использовал термин «редкие металлы» для общего названия редкоземельных, тугоплавких и ряда других металлов по причине:
- редкости их минералов и малого практического использования;
- сложности получения металлов в чистом виде;
- часто встречающихся свойств, которые проявляют металлы;
- малого интереса к металлам со стороны исследователей и промышленности.
