- •Лекція № 1. Вступ. Техніка безпеки і охорона праці. Загальні питання конструювання технічних об’єктів і. Загальні питання конструювання технічних об’єктів
- •1.1.Вступ
- •1.2. Конструювання технічних об’єктів
- •1.3. Принципи і методи конструювання технічних
- •1.4. Контрольні питання
- •Іі. Метали і металеві сплави
- •2.1. Вступ
- •2.2. Будова металів
- •2.3. Металеві сплави
- •2.4. Кристалізація металів
- •Чистий метал;
- •Твердий розчин заміщення;
- •Твердий розчин втілення.
- •2.5. Алотропія металів
- •Контрольні питання
- •III. Неметалеві конструкційні матеріали
- •3.1. Вступ
- •3.2. Пластичні маси і композиційні матеріали
- •Високомолекулярні з'єднання (полімери)
- •Синтетичні полімери
- •3.3. Пластмаси на основі синтетичних полімерів
- •3.4. Пластмаси на основі природних полімерів
- •3.5. Композиційні матеріали
- •3.6. Гума і гумові технічні вироби
- •3.7. Деревні матеріали
- •3.8. Мінерали і матеріали на їх основі
- •3.9. Клеї, технічні рідини, лакофарбові матеріали
- •Контрольні питання
- •IV. Розробка і виготовлення технічних
- •4.1. Вступ
- •4.2. Рішення конструкторських, технологічних і організаційних задач
- •4.3. Логіка і структура пошуково-конструкторської діяльності
- •4.4. Контрольні питання
- •Контрольні питання для підведення підсумків засвоєння матеріалу по дисципліні ʺ Основи технічного конструювання ʺ
- •Термінологія, яку повинні засвоїти студенти при вивчені курсу ʺ Основи технічного конструювання ʺ.
2.3. Металеві сплави
Металевими сплавами називають метали, які складаються з двох і більше елементів, що називаються компонентами, причому один з компонентів повинен бути металом, щоб надати сплаву металевих властивостей.
Сплави одержують переважно з рідких (розплавлених) компонентів шляхом їх змішування. Завдяки дифузії компонентів проходить їх взаємне розчинення з сумісним подальшим затвердінням. Є й інші методи одержання сплавів — електроліз, сублімація, спікання.
По кількості компонентів розрізняють сплави двійні, трійні, четверні і т.д.
Значний вклад у створення теорії розчинів, а відповідно, і теорії металевих сплавів внесли Д.І. Менделєєв, Д.П. Коновалов, Н.Н. Курніков.
Таким чином, рідкий розчин представляє собою однофазну рідку речовину, яка утворилася в результаті дифузії компонентів.
При затвердінні рідкого металевого розчину його частинки (іони, атоми, молекули) повинні здобути упорядковане розміщення у вузлах кристалічної решітки. При цьому можливі декілька варіантів взаємного розташування частинок компонентів. Розміщення частинок в кристалічній решітці визначає тип сплаву.
Механічна суміш утворюється в тому випадку, коли в твердому стані компоненти абсолютно не розчинені один в другому і не утворюють хімічних з'єднань. Іон-атоми кожного компонента розміщуються в окремих кристалічних решітках. Під мікроскопом можна бачити зерна обох компонентів, а рентгеноструктурний аналіз показує наявність двох типів кристалічних решіток. Подібні сплави утворюють мідь із свинцем, свинець із сурмою, алюміній з кремнієм, олово з цинком та ін.
Твердий розчин утворюється коли атоми обох компонентів зберігають взаємну дифузію і після затвердіння. Під мікроскопом бачимо зерна одного виду, а рентгенівський аналіз показує наявність кристалічної решітки одного типу, причому можливі два варіанти взаємного розміщення іон-атомів компонентів кристалічної решітки твердого розчину:
а) іон-атоми компонента, який розчиняється, розміщуються всередині кристалічної комірки розчинника, утворюючи твердий розчин втілення;
б) іон-атоми компонента, який розчиняється, виштовхують і витісняють деякі іон-атоми розчинника, займаючи їх місце у вузлах кристалічної решітки; утворений сплав називають твердим сплавом заміщення. Тверді розчини втілення утворюються в тих випадках, коли атомні діа метри розчинника в кілька разів більше атомних діаметрів компонента, який розчиняється. Тоді його іон-атоми мають можливість втілитися в міжвузло- вий простір кристалічної решітки розчинника.
Тверді розчини заміщення утворюються в тих випадках, коли атомні діаметри обох компонентів близькі по величині(різниця в діаметрах не перевищує 15 %). Якщо різниця не перевищує 8 %, то утворюються неограниче
тверді розчини (нікель з міддю, золото з міддю).
Хімічне з'єднання характеризується, подібно твердим розчинам, однорідністю і наявністю одного типу кристалічної решітки. В самому загальному вигляді склад такого сплаву можна виразити формулою АтВп, де т і п - цілі числа.
Фіг. 2.4. Елементарна кристалічна комірка хімічного з'єднання
Хімічні з'єднання між металами називають інтерметалічними сплавами.
Хімічні з'єднання можуть мати атомну і молекулярну кристалічну решітку. В першому випадку решітка подібна решітці твердого розчину заміщення, але на відмінність від неї в кристалічній решітці хімічного з'єднання іон-атомами компоненти А і В розміщені у визначених вузлах, чим і обумовлюється постійність складу. В іншому випадку у вузлах кристалічної решітки розміщені не іон-атоми, а молекули (фіг. 2.4).