КОНСПЕКТ-ОРГАНИЗАТОР
ПО КУРСУ «СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ»
Екатеринбург 2001
Министерство образования Российской Федерации Уральский государственный профессионально-педагогический
университет
Инженерно-педагогический институт Кафедра материаловедения и технологии контроля в машиностроении
Конспект-организатор по курсу «современные материалы в машиностроении»
Екатеринбург 2001
Конспект-организатор по курсу «Современные материалы в машиностроении». Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 2001, 31 с.
Составители: д-р техн. наук.проф. Б.Н. Гузанов,
доц., канд. пед. наук Е.Н. Литвинова
Рецензент д-р техн. наук,проф. В.В. Каржавин
Конспект-организатор позволяет существенно совершенствовать самостоятельную работу студентов на лекциях и во внеаудиторное время. Кроме того, правильно заполненный конспект-организатор служит допуском к выполнению практических занятий и зачету
Одобрен на заседании кафедры материаловедения и технологии контроля в машиностроении. Протокол от 12 марта 2001 г., № 7.
Заведующий кафедрой Б.Н.Гузанов
Рекомендован к печати методической комиссией машиностроительного факультета ИЛИ УГППУ. Протокол от 19 марта 2001г., № 7.
Председатель методической комиссии
МСФ ИПИ УГППУ В.П.Подогов
© Уральский государственный профессионально педагогический университет.
Введение
Конспект-организатор в настоящее время считается наиболее совершенным дидактическим средством для изучения специальных дисциплин, содержит справочную информацию и заполняется студентом как в процессе слушания лекций, так и во внеаудиторное время.
Каждый студент должен получить конспект-организатор до начала установочных лекций и самостоятельно ответить на все вопросы самоконтроля. Правильно заполненный конспект-организатор служит допуском к выполнению практических занятий и зачету.
В современном машиностроении широко используются в качестве конструкционных разнообразные материалы как на металлической, так и неметаллической основе. Свойства этих материалов задаются структурными параметрами и поверхностного упрочнения. Анализ известных материалов даже в рамках одной классификации весьма трудоемок и объемен. Поэтому в рамках данного конспекта-организатора предлагается рассмотреть только те материалы, которые наиболее часто используют при разработке и конструировании машин и механизмов различного, в том числе и специального, назначения:
композиционные материалы;
пластмассы;
материалы порошковой металлургии.
Представленные виды материалов могут служить основой для других, материалов.
1.1. Основные понятия
Композиционные материалы (КМ) - новейшая группа конструкционных материалов, получаемых с использованием различных технологий КМ представляют собой гетерофазные системы, получаемые из двух или более компонентов с сохранением индивидуальных свойств каждого отдельного компонента. Признаки КМ:
состав и форма компонентов материала определены заранее;
компоненты присутствуют в количествах, обеспечивающих заданные свойства материала;
материал является однородным в макромасштабе (компоненты различаются по свойствам, между ними существует явная граница раздела).
Наиболее перспективные композиционные материалы с полимерной матрицей (ПКМ) и металлической матрицей (МКМ). Свойства ПКМ и МКМ:
Литейные композиционные материалы (ЛКМ) - композиционные материалы с металлической матрицей, получаемые литьем.
В зависимости от вида дисперсных частиц и механизма упрочнения ЛКМ могут быть:
1)
2)
3)
1.2. Виды КМ е машиностроении
Существует - три основных класса КМ по Браутману и Кроку:
1)
2)
3)
Приведенная классификация построена по признаку формы и размеров дисперсной или армирующей фазы, а также с учетом механизма упрочнения композиции.
Усовершенствованная классификация КМ
1. По расположению фаз:
2. По геометрии фаз:
3. По природе матрицы:
КМ можно получить жидкофазным и твердофазными методами. К жидкофазным методам относят
К твердофазным:
1.3. КМ с полимерной матрицей
От полимерной матрицы зависят следующие свойства ПКМ:
Полимерную матрицу выбирают исходя из:
1)
2)
Полимерами, используемыми в качестве матрицы для ПКМ. Являются
К свойствам, зависящим от полимерной матрицы, относятся
Армирующие компоненты ПКМ определяются свойствами, которые они должны придать КМ.
Для придания твердости и износостойкости в полимерную матрицу вводят твердые вещества в виде частиц или волокон:
Для снижения плотности, коэффициента трения, удешевления материала вводят
Степень влияний армирующих компонентов на свойства П1Ш зависит от ряда факторов:
К армирующим фазам для ПКМ предъявляются следующие требования:
1)
2)
3)
4)
Армирующие материалы могут быть по структуре;
1)
2)
3)
Природа наполнителя ввиду важности этого компонента отражается в классификации и названиях ПКМ, например, стеклопластики с армирующей фазой на основе стекловолокна и стеклотканей:
•углепластики
•текетолиты
асбоготастики, гетинаксы
органоволокниты
•пресс-порошковые ПКМ
• боропластики