NM / Содержание
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МЕТАЛЛУРГИИ»
Рассмотрено на заседании кафедры
«Металлургия стали» (протокол №
от |
2008 г.) |
Утверждено на заседании Научно-
издательского совета ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет»
(протокол № от |
2008 г.) |
2008
2
УДК 620.22
Конспект лекцій з дисципліни «Нові матеріали в металургії» / Авт. Збор- щик О.М. – Донецьк: ДВНЗ «ДонНТУ», 2008. – 253 с.
Наведені дані про магнітні, надпровідникові і радіаційно-стійкі матеріа- ли, метали з ефектом пам’яті форми, аморфні та нанокристалічні сплави, сталі і сплави спеціального призначення, порошкові, композиційні, керамічні та інші матеріали. Описані способи їх виготовлення та перспективні галузі застосуван- ня.
Для підготовки бакалаврів за професійним спрямуванням «Металургія» спеціальності 6.090400 «Металургія чорних металів».
(Російською мовою)
УДК 620.22
Конспект лекций по дисциплине «Новые материалы в металлургии» / Авт. Зборщик А.М. – Донецк: ГВУЗ «ДонНТУ», 2008. – 253 с.
Приведены сведения о магнитных, сверхпроводниковых и радиационно- стойких материалах, металлах с эффектом памяти формы, аморфных и нанок- ристаллических сплавах, сталях и сплавах специального назначения, порошко- вых, композиционных, керамических и других материалах. Описаны способы их получения и перспективные области применения.
Для подготовки бакалавров по профессиональному направлению «Метал- лургия» специальности 6.090400 «Металлургия черных металлов».
(На русском языке)
Автор |
А.М. Зборщик, проф. |
Ответственный за выпуск |
В.Л. Жук, доц. |
3
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
1 МАТЕРИАЛЫ В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
7 |
|
1.1 |
Новые конструкционные материалы и область их применения . . . . |
7 |
1.2 |
Классификация конструкционных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
2 МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
12 |
|
2.1 |
Основные магнитные характеристики материалов . . . . . . . . . . . . . . . |
12 |
2.2 |
Магнитный гистерезис . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
14 |
2.3 |
Магнитомягкие материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
16 |
|
2.3.1 Железо . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
17 |
|
2.3.2 Кремнистая электротехническая сталь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
20 |
|
2.3.3 Сплавы с высокой начальной магнитной проницаемостью . . . |
22 |
|
2.3.4 Магнитодиэлектрики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
24 |
|
2.3.5 Ферриты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
25 |
2.4 |
Магнитотвердые материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
28 |
|
2.4.1 Углеродистые и легированные стали мартенситной |
|
|
структуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
29 |
|
2.4.2 Литые высококоэрцитивные сплавы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
30 |
|
2.4.3 Металлокерамические и металлопластические магниты . . . . . |
31 |
|
2.4.4 Магнитотвердые ферриты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
32 |
|
2.4.5 Пластически деформируемые сплавы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
33 |
|
2.4.6 Сплавы на основе редкоземельных элементов . . . . . . . . . . . . . . |
34 |
|
2.4.7 Сплавы для магнитных носителей информации . . . . . . . . . . . . |
35 |
2.5 |
Парамагнитные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
36 |
3 ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
37 |
|
3.1 |
Проводниковые металлы и сплавы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
37 |
3.2 |
Сверхпроводимость и сверхпроводниковые материалы . . . . . . . . . . |
40 |
|
3.2.1 Сверхпроводимость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
40 |
|
3.2.2 Сверхпроводящие материалы и технология их производства . . |
42 |
|
3.2.3 Перспектива использования сверхпроводящих материалов . . . |
45 |
4
3.3 |
Стали и сплавы с высоким омическим сопротивлением . . . . . . . . . . |
50 |
4 СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ ТЕПЛОВЫМИ И УПРУГИМИ |
|
|
СВОЙСТВАМИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
53 |
|
4.1 |
Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
53 |
4.2 |
Сплавы с регламентируемым температурным коэффициентом |
|
|
линейного расширения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
56 |
4.3 |
Сплавы с постоянным модулем упругости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
59 |
5 ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ . . . . . . . . . |
62 |
|
5.1 |
Жаростойкие стали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
62 |
5.2 |
Критерии жаропрочности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
64 |
5.3 |
Влияние структуры на жаропрочность сплавов . . . . . . . . . . . . . . . . . |
67 |
5.4 |
Жаропрочность сплавов цветных металлов и сталей . . . . . . . . . . . . . |
69 |
5.5 |
Суперсплавы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
71 |
6 КОРРОЗИЯ И КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ . . . . . . . . . . |
76 |
|
6.1 |
Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
76 |
6.2 |
Виды электрохимической коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
81 |
6.3 |
Методы защиты от коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
87 |
6.4 |
Коррозионностойкие стали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
90 |
6.5 |
Коррозионностойкие сплавы цветных металлов . . . . . . . . . . . . . . . . |
92 |
7 ХЛАДОСТОЙКИЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
94 |
|
7.1 |
Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
94 |
7.2 |
Хладостойкие стали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
95 |
|
7.2.1 Хладостойкость сталей климатического холода . . . . . . . . . . . . |
95 |
|
7.2.2 Стали криогенной техники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
99 |
7.3 |
Железоникелевые сплавы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
104 |
7.4 |
Цветные металлы и сплавы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
105 |
8 ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
110 |
|
9 РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ . . . . . . . . . . . . . . . . |
114 |
|
9.1 Основные компоненты современного ядерного реактора . . . . . . . . . |
114 |
|
9.2 |
Радиационная повреждаемость конструкционных материалов . . . . |
116 |
5
9.3 Состав и свойства реакторных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 10 МЕТАЛЛЫ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 10.1 Механизм эффекта памяти формы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
10.2 Технология производства и свойства сплавов с эффектом памяти формы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
10.3 Применение сплавов с эффектом памяти формы . . . . . . . . . . . . . . . 134 11 ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 11.1 Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 11.2 Конструкционные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 11.3 Антифрикционные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 11.4. Фрикционные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 11.5. Пористые фильтрующие элементы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 11.6. Инструментальные порошковые стали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 11.7. Карбидостали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 12 АМОРФНЫЕ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ . . . . . . 151 12.1 Условия образования аморфной структуры . . . . . . . . . . . . . . . . 151 12.2 Методы получения аморфных металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 12.3 Свойства аморфных сплавов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 12.3.1 Маркировка аморфных сплавов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 12.3.2 Механические свойства сплавов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 12.3.3 Магнитные свойства сплавов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 12.3.4 Коррозионные свойства аморфных сплавов . . . . . . . . . . . . . . 159 12.4 Нанокристаллические сплавы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
12.5 Основные области применения аморфных металлических материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
13 КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 13.1 Общая характеристика и классификация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 13.2 Дисперсноупрочненные композиционные материалы . . . . . . . . . . . 171 13.3 Волокнистые композиционные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 13.4 Слоистые композиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
6
13.5 |
Свойства и применение композиционных материалов . . . . . . . . . . |
178 |
14 КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
183 |
|
14.1 |
Керамическая технология и классификация керамики . . . . . . . . . . |
183 |
14.2 |
Свойства и применение керамических материалов . . . . . . . . . . . . . |
188 |
15 ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПЛАСТМАССЫ . . . . . . . . . . . . . . . |
197 |
|
15.1 |
Состав и строение полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
197 |
15.2. Основные свойства полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
201 |
|
15.3 |
Общая характеристика пластмасс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
206 |
15.4 |
Термопластичные пластмассы (термопласты) . . . . . . . . . . . . . . . . . |
209 |
15.5 |
Термореактивные пластмассы (реактопласты) . . . . . . . . . . . . . . . . . |
217 |
16 РЕЗИНЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
225 |
|
17 СТЕКЛО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
229 |
|
18 ПОКРЫТИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
233 |
|
18.1 |
Общая характеристика покрытий и способов их нанесения . . . . . . |
233 |
18.2 |
Металлические покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
236 |
18.2.1 Цинковые покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
236 |
|
18.2.2 Алюминиевые покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
237 |
|
18.2.3 Оловянные и хромсодержащие покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . |
238 |
|
18.2.4 Покрытия плакированием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
239 |
|
18.2.5 Осаждение в вакууме или из газовой фазы . . . . . . . . . . . . . . . |
240 |
|
18.3 |
Неметаллические покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
240 |
18.3.1 Неорганические покрытия и способы их нанесения . . . . . . . . |
240 |
|
18.3.2 Органические полимерные покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
241 |
|
18.3.3 Лакокрасочные покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
248 |
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
253 |
|