44. Быстрорежущие стали, их структура и особенности термической обработки.

Основным требованием, предъявляемым к стали для режущего инструмента, является сохранение режущей кромки в течение длительного времени. Чтобы эта полоска металла была устойчивой против истирания, она должна иметь высокую твердость. В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно, высокую твердость, прочность и износостойкость, а следовательно, высокие режущие свойства, при повышенных температурах. Эти стали сохраняют мартенситную структуру при нагреве до 600-620°С, поэтому применение их позволяет значительно повышать скорость резания (в 2-4 раза) и стойкость инструментов (в 10-30 раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью. Высокая теплостойкость быстрорежущих сталей обеспечивается введением большого количества вольфрама совместно с другими карбидообразующими элементами (Mo, V ), а также кобальтом. По структуре после отжига быстрорежущие стали относятся к ледебуритному классу. В литом виде имеют ледебуритную эвтектику. Ее устраняют путем измельчения первичных карбидов горячей деформацией (ковкой), что возможно, так как в ледебурите литой быстрорежущей стали углерода значительно меньше, чем в чугунах. Высокие режущие свойства инструмент из быстрорежущей стали приобретает после закалки и трехкратного отпуска. Из-за низкой теплопроводности быстрорежущие стали при закалке нагревают медленно с прогревами при 450 °С и 850 °С. Особенность закалки быстрорежущих сталей - высокая температура нагрева. Она необходима для обеспечения теплостойкости - получения после закалки высоколегированного мартенсита в результате перехода в раствор максимального количества специальных карбидов. Высокая температура закалки не вызывает перегрева - роста зерна из-за торможения включениями первичных карбидов и высокой скорости нагрева в расплаве солей в соляных ваннах, дополнительно уменьшающего окисление и обезуглероживание. Легирование аустенита происходит при растворении вторичных карбидов. Первичные карбиды не растворяются и тормозят рост зерна аустенита. Благодаря им при нагреве, близком к температуре плавления быстрорежущие стали сохраняют мелкое зерно. Чтобы полностью превратить остаточный аустенит, снижающий режущие свойства инструмента, после закалки проводится отпуск при температуре 560 °С. В процессе выдержки при отпуске (1 час) из мартенсита и остаточного аустенита выделяются дисперсные карбиды М₆С. Этот процесс протекает наиболее интенсивно при 560 °С в течение первого часа, а затем замедляется. Применяют трехкратный отпуск с выдержкой 1 час и охлаждением на воздухе. Применение после закалки обработки холодом сокращает цикл термической обработки. После окончательной термической обработки быстрорежущая сталь имеет структуру, состоящую из мартенсита отпуска и карбидов.

45. Штамповые стали, стали пониженной и повышенной прокаливаемости, стали для измерительного инструмента. Их термическая обработка и свойства. Стали пониженной прокаливаемости: Важнейшее технологические св-ва данной стали не высокая прокаливаемость, что обеспечивает сохранение вязкости в сердцевине инструмента. Это стали с малым кол-ом ЛЭ и все углеродистые ИС. ТО состоит в закалке (в зависимости от стали полная или на полная) + низкий отпуск. Изготавливают: сверла, напильники. Стали повышенной прокаливаемости: Стали содержащие 1-3% ЛЭ, что и опр. повышение прокаливаемости. Инструмент из этих сталей закаливается маслом и прокаливается насквозь. Делятся на: а). обычные легированные ИС содержащие 1-1,5% Cr. б). с повышенным содержанием Mn; в). легированные W. Штамповые стали: делятся на: а). для деформирования в холодном состоянии. Они обладают высокой тв., проч., износостойкостью, в сочетании с достаточной вязкостью, должны быть теплостойки и иметь хорошую прокаливаемость. ТО закалка в масло + высокий отпуск. 2). стали для штампов горячего деформирования. Должны обладать высокими мех-ими св-ами при повышенных t, а так же обладать износо-, окалино-, разгаростойкостью (способность выдерживать многократные нагревы), должны иметь высокую прокаливаемость и теплостойкость. ТО закалка в масло и последующий отпуск при 500-580°С. Получается структура тросто-сорбит.

46. Алюминий, магний и их сплавы. Общая характеристика, маркировка, свойства, применение. Алюминий - легкий металл с удельной плотностью 2,7 Мг/м³. Кристаллическая решетка ГЦК. Температура плавления 657 °С. Al хорошо проводит тепло и электричество. Химически активен, но образующаяся плотная пленка Al₂O₃ предохраняет его от коррозии. Механические свойства отожженного Al технической чистоты (АДМ): σ_b = 80 МПа; σ_Т = 30 МПа; δ = 35 %. Технический алюминий (АД и АД1) не применяется как конструкционный материал из-за низкой прочности. Однако высокая пластичность, коррозионная стойкость и электропроводность позволяют использовать его для получения деталей глубокой штамповкой и тончайших фольг, в качестве проводникового материала, а также в быту для транспортировки и хранения продуктов питания. Чистый Al (АД0, АД1М, АД1Н, АД1П) имеет низкие механические свойства, плохую обрабатываемость резанием, неудовлетворительные литейные качества (большую усадку затвердевания - до 6 %). В связи с этим большое применение находят сплавы на основе алюминия, в которых добавление различных элементов позволяет при сохранении достоинств алюминия получить другие более высокие свойства. Технические алюминиевые сплавы подразделяют на две группы: применяемые в деформированном виде (прессованном, катаном, кованом) и в литом. Границу между сплавами этих двух групп определяет предел насыщения твердого раствора при эвтектической температуре. Магний: тип решетки – гексогональная, Tпл=650°С; σ_b = 180 МПа; σ_Т = 100 МПа; δ = 15 %; НВ=300 МПа. Применяется в авиации. Mg хорошо окисляется на воздухе, однако, его оксидная пленка не обладает защитными св-ами. Кор. стойкость Mg не значительная. Основными ЛЭ Mg сплавов являются Al, Zn, Mn. Маркируется: деформированные сплавы МА1…10; литейные МЛ1…10; высокопрочные деформированные ВМД1…10. Mg сплавы делятся на не упрочняемые и упрочняемые ТО. Упрочнение достигается за счет закалки и старения.

47. Термическая обработка алюминиевых сплавов. Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. Деформируемые сплавы подразделяют на упрочняемые и не упрочняемые ТО. Границей между этими сплавами является предел насыщения твердого раствора при комнатной температуре. К деформируемым, неупрочняемым термической обработкой сплавам относятся сплавы алюминия с Mn (АМц) и Al с Mg (АМг). Эти сплавы обладают высокой пластичностью, хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью. Они не упрочняются ТО. Упрочнение таких сплавов достигается за счет образования твердых растворов Мп и Мg в Al. Поставляются в виде листового проката, а также прессованного материала. К деформируемым, упрочняемым ТО относятся сплавы нормальной прочности, высокопрочные и другие. Типичные представители сплавов - дуралюмины (маркируют буквой Д). Они характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности и относятся к сплавам системы Аl-Си-Мg, в которые дополнительно вводят Mn, повышающий коррозионную стойкость и улучшающий мех-ие св-ва. Перечисленные компоненты образуют ряд растворимых соединений, вызывающих старение, таких как СиАl₂, Mg₂Si, Al₂CuMg, Аl₁₂Мn₂Си и др. Структура дуралюмина в отожженном состоянии состоит из твердого раствора и вторичных включений указанных интерметаллических соединений. ТО этих сплавов заключается в закалке с 500 °С в воде с последующим естественным (в течение 5-7 дней) или искусственным старением, которым предшествует 2-3 часовой инкубационный период. В течение этого времени сплав сохраняет высокую пластичность. Так как коррозионная стойкость дуралюмина невысокая, то для защиты от коррозии его покрывают (плакируют) чистым Al. Дуралюмины находят широкое применение в авиастроении, автомобилестроении, вагоностроении, строительстве. Прочность таких сплавов может достигать 500-600 МПа при относительном удлинении 8-12 %.

48. Литейные алюминиевые сплавы. Влияние модифицирования на изменение свойств силуминов. Литейные Al сплавы - силумины. Под группой Al сплавов, наз-ых силуминами,

подразумевают сплавы с большим содержанием Si. Эти сплавы обладают высокой жидкотекучестъю, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими мех-ими св-ами (особенно после модифицирования). Причем оптимальными литейными свойствами обладают сплавы с минимальной температурой плавления и минимальным температурным интервалом кристаллизации, содержащие 12-13 % Si. Обычный силумин по структуре является заэвтектическим сплавом. Структура такого сплава состоит из игольчатой грубой эвтектики (α+Si) и первичных кристаллов кремния. Кремний при кристаллизации эвтектики выделяется в виде грубых хрупких кристаллов игольчатой формы, которые играют роль внутренних надрезов. Для повышения механических свойств силумины модифицируют натрием (0,05-0,08 %) путем присадки к расплаву смеси солей 67 % NaF и 33 %NaCl. В присутствии натрия происходит смещение линии диаграммы состояния и заэвтектический сплав (12-13 % Si) становится доэвтектическим, так как эвтектика теперь образуется при 14 %Si. В этом случае в структуре сплава вместо избыточного кремния появляются кристаллы пластичного α -раствора кремния в алюминии. Эвтектика приобретает более тонкое строение и состоит из мелких кристаллов кремния и α-твердого раствора. В процессе затвердевания кристаллы кремния обволакиваются пленкой силицида натрия (NaSi ), которая затрудняет их рост. Силумины широко применяются во всех областях машиностроения. Их используют для изготовления картеров и блоков двигателей, корпусов компрессоров, деталей авиационных двигателей, корпусов приборов и др.

49. Порошковые алюминиевые сплавы. САП – спеченный Al порошок. Он характеризуется высокой прочностью, жаропрочностью, кор. стойкостью, стабильностью св-в. Для получения САП порошинки Al пудры подвергаются помолу в результате их контакта происходит откол оксидной пленки, размеры отколовшихся частичек очень малы. После помола происходит брикетирование, прессование и спекание. В зависимости от содержания Al₂O₃ выпускают 4 вида САПов (САП 1,2,3,4). С повышением содержания Al₂O₃ (число, чем больше тем больше Al₂O₃) происходит повышение прочности, но растет хрупкость. САП является заменой нержавеющей стали при работе до 600°С. Порошковый сплав типа САС – спеченный Al сплав. САСы изготавливают практически по той же технологии, что и САПы. Т.е. из порошков полученных распылением сплавов заданных св-в. Эти сплавы заменяют более тяжелые стали. Преимущество САС перед сплавами такого же состава полученных традиционными методами в том, что отсутствуют литейные дефекты и им присуща мелкозернистая структура с равномерным распределением фаз.

50. Медь и латуни. Состав, структура, свойства. Медь - это металл с удельной плотностью 8,94 Мг/м³ . Кристаллическая решетка ГЦК. Температура плавления 1083 °С. Характерными

свойствами меди является ее высокая теплопроводность и электропроводность (ρ = 0,0178 Ом^.мм²/м), поэтому медь находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая Cu маркируется М00 (99,99 % Сu ), М0 (99,95 % Сu), M1 (99,95 % Сu ) и т.д. Мех-ие св-ва Cu относительно низки. Так, в литом состоянии σ_b = 150-200 МПа, δ = 15-25 %. Поэтому применять медь в качестве конструкционного материала нецелесообразно. Повышение мех-их св-в достигается созданием разных сплавов на Cu основе. Различают две группы Cu сплавов: латуни и бронзы. Латунями наз-ют двойные или многокомпонентные сплавы на основе Cu, в которых основным легирующим элементом является Zn. Практическое применение имеют Cu сплавы с содержанием Zn до 45 %. Cu с Zn образует α-твердый раствор Zn в Cu с max растворимостью цинка 39 %, а также фазы β, γ, ε, которые являются тв. растворами на базе электронных соединений: β - CuZn, γ – Cu₅Zn; ε -CuZn₃. В зависимости от содержания Zn различают однофазные α - латуни и двухфазные α + β^/-латуни. Однофазные латуни (до 39 % Zn ) находят применение для изготовления деталей деформированием в холодном состояния, так как они имеют хорошую пластичность. Из них изготовливаются ленты, радиаторные трубки, проволока, гильзы патронов. Двухфазные α + β^/-латуни, содержащие Zn от 39 до 45 %, используются для изготовления деталей деформированием при температуре выше 500 °С, так как эти латуни имеют низкую пластичность в холодном состоянии. Нагрев приводит к превращению β^/-фазы в β-фазу с неупорядоченным расположением атомов и более высокой пластичностью. Из двухфазных α + β^/-латуней изготавливают листы, прутки и другие заготовки, из которых последующей механической обработкой получают детали. Увеличение содержания цинка повышает прочность (до 45 %Zn) и пластичность (до 37 %Zn ), удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способность прирабатываться и противостоять износу. Латуни маркируются буквой Л и последующим числом, показывающим содержание меди в процентах, например, в сплаве Л62 имеется 62 % Сu и 38 % Zп. При наличии других элементов после буквы Л ставятся буквы, являющиеся начальной буквой элементов (О - олово, А - алюминий, К - кремний, С - свинец, Н - никель, Мц - марганец, Ж - железо). Кол-во этих элементов обозначается цифрами. Присутствующие в латуни элементы повышают твердость и снижают пластичность латуней, особенно однофазных.

51. Медь и бронзы. Состав, структура, свойства. Медь - это металл с удельной плотностью 8,94 Мг/м³ . Кристаллическая решетка ГЦК. Температура плавления 1083 °С. Характерными свойствами меди является ее высокая теплопроводность и электропроводность (ρ = 0,0178 Ом^.мм²/м), поэтому медь находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется М00 (99,99 % Сu ), М0 (99,95 % Сu), M1 (99,95 % Сu ) и т.д. Механические свойства меди относительно низки. Так, в литом состоянии σ_b = 150-200 МПа, δ = 15-25 %. Поэтому применять медь в качестве конструкционного материала нецелесообразно. Повышение механических свойств достигается созданием разных сплавов на медной основе. Различают две группы Cu сплавов: латуни и бронзы. Бронзами наз-ют сплавы Cu с различными элементами, в числе которых, но только наряду с другими, может быть и Zn. Название бронзам дают по основным элементам. Так, их подразделяют на оловянные, свинцовые и др.. Бронзы маркируются буквами Бр, за которыми следуют буквы, а затем цифры, обозначающие название и содержание в процентах легирующих элементов. Оловянистые бронзы: при сплавлении меди с оловом образуются твердые растворы и электронные соединения аналогично тому, как это имело место в сплавах Cu-Zn. В твердом состояний в бронзах имеются фазы: α-твердый раствор олова в меди; β-твердый раствор на базе электронного соединения CuSn, δ-электронное соединение Сu₃₁Sn₈, γ-твердый раствор на базе химического соединения Си₃Sп (ε -соединение). Система Cu-Sn имеет ряд перетектических превращений и два эвтектойдных превращения. При 350 °С δ -фаза (Сu₃₁Sn₈) должна распадаться на α-твердый раствор и ε-фазу(Си₃Sп). В реальных условиях охлаждения бронза состоит из фаз α и δ. В практике применяют только сплавы с содержанием до 10-12 %Sn . Сплавы, более богатые оловом, очень хрупки. При большем содержаний олова в структуре бронз в равновес­ном состояния наряду с α-твердым раствором присутствует эвтектод α+Cu₃₁Sn₈. При этом с увеличением количества олова предел прочности возрастает. Но значительное количество хрупкого соединения Сu₃₁Sn₈ приводит к снижению прочности при большом содержания олова. Различают деформируемые и литейные бронзы. Свинцовые бронзы: Свинец не растворяется в меди, поэтому сплавы после кристаллизации состоят из кристаллов меди и включений свинца. Последние располагаются по границам зерен или заполняют междендритные пространства. Такая структура бронзы обеспечивает высокие антифрикционные свойства. Это предопределяет широкое применение свинцовистых бронз для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих с большими скоростями и при повышенных давлениях.

52. Титан, его свойства и применение. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титана. Конструкционные сплавы титана, их термическая обработка, структура и свойства, область применения. Титан - серебристо-белый легкий металл с удельной плотностью 4,5 Мг/м³ и t плавления 1668 °С. При температуре 882 °С титан претерпевает полиморфное превращение Ti_α (ГПУ) →Тi_β (ОЦК). Чистый титан имеет σ_b = 270 МПа, δ = 55 %. Е = 112000 МПа. С уменьшением чистоты титана прочностные свойства повышаются, а пластичность падает. Ti является химически активным Ме, но на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных окислов, благодаря чему имеет высокую стойкость в атмосфере, в воде, в органических и неорганических кислотах. Повышение прочностных характеристик Ti может быть достигнуто за счет Л его Al ,Мо, V, Мn, Сг, Sn, Zr, Nb. Упрочнение титана при Л сопровождается снижением его пластичности. ЛЭ оказывают влияние на t полиморфного превращения. Такие элементы, как Al, O, N повышают t полиморфного превращения и расширяют область α, их называют α-стабилизаторами. Такие элементы, как Мо, V, Мп, Cr, Fe понижают t полиморфного превращения и расширяют область существования β-фазы; их наз-ют β -стабилизаторами. В соответствии со структурой различают: 1) α-сплавы со структурой твердого раствора легирующих элементов в α-титане; основной легирующий элемент в α-сплавах – алюминий; 2) α+β-сплавы, состоящие из α и β-твердых растворов; содержат кроме алюминия 2-4 % β-стабилизаторов, таких как Сг, Мо, Fe и других; 3) β-сплавы, имеющие структуру твердого раствора легирующих элементов в β-титане; эти сплавы содержат большое количество β-стабилизаторов. Современные промышленные α-сплавы сравнительно малопластичны, но охрупчиваются при ТО. β-сплавы наиболее пластичны, но наименее прочны, сплавы α+β более прочны, чем однофазные. Полиморфное β→α превращение может иметь 2 различных механизма. При высоких t, т.е. при небольшом переохлаждении относительно равновесной t β→α перехода, превращение происходят обычным диффузионным путем, а при значительном переохлаждении, и, следовательно, при низкой t, когда подвижность атомов мала, - по бездиффузионному мартенситному механизму. В первом случае образуется полиэдрическая структура α-твердого раствора, во втором - игольчатая (пластинчатая) мартенситная структура, обозначаемая как α^/. ЛЭ, снижающие t β→α превращения, способствуют получению М. Ti и α-сплавы Ti подвергают только рекристаллизационному отжигу, α+β-сплавы могут быть упрочнены закалкой с последующим старением. Важнейшими областями использования Ti сплавов являются: 1). авиация и ракетостроение, где из титановых сплавов изготавливаются корпуса двигателей, баллоны для газов и т.д.; 2). химическая промышленность (компрессоры, клапаны т.д.); 3). оборудование для обработки ядерного топлива; 3). морское и речное судостроение; 4). криогенная техника.

53. Полимерные материалы. Классификация по происхождению, составу и форме макромолекул. Полимерные материалы – вещества макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных (мономеров) имеющих одинаковую структуру. Классификация полимеров: 1). по составу (макромолекул): 1.1). органические. У органических полимеров основна молекулярная цепь образованна атомами С, а так же других эл-ов F, Cl, S, P (гетероорганические смолы и каучуки). 1.2). элементарноорганические. В составе основной цепи имеют не органические атомы (Al, Si, Ti), которые сочетаются с орг-ими (СН3, СН2, С6Н5) (кремнеорганические соединения). 1.3). не органические. Отсутствует углеродный скелет, основу составляют оксиды (Al, Si, Ca, Mg и т.д.) (слюда, азбест). 2). по форме макромолекул: 2.1). линейные. 2.2). разветвленные. 2.3). плоские. 2.4). лестничные (ленточные). 2.5). пространственные. 3). по фазовому составу: 3.1). аморфные. 3.2). кристаллические. 4). по отношению к нагреву: 4.1). термопласты. При нагреве размягчаются, плавятся при охлаждении затвердевают, после можно снова перерабатывать. 4.2). термореакты. При нагреве размягчаются, затем затвердевают с образованием пространственно слитой структуры. Процесс не обратим.

54. Классификация полимерных материалов по фазовому составу. По фазовому состоянию полимеры подразделяют на аморфные и кри­сталлические. Аморфные полимеры однофазны и построены из цепных молекул, со­бранных в пачки. Пачка состоит из многих рядов макромолекул, располо­женных последовательно друг за другом. Пачки способны перемещаться относительно соседних элементов, так как они являются структурными элементами. Некоторые аморфные полимеры могут быть также построены из свернутых в клубки цепей, так называемых глобул. Такая структура да­ет невысокие механические свойства, объясняемые хрупким разрушением по границам глобул, но при повышении температуры глобулы разворачи­ваются в ленты, способствующие повышению их механических свойств. Структуры в этих полимерах флуктуапионны, термодинамически неста­бильны и характеризуются относительно небольшим временем жизни. Кристаллические полимеры образуются в том случае, если их макро­молекулы достаточно гибкие и имеют регулярную структуру. Тогда при соответствующих условиях возможны фазовый переход внутри пачки и образование пространственных решеток кристаллов. Гибкие пачки скла­дываются в ленты путем многократного поворота пачек на 180°. Затем ленты, соединяясь друг с другом своими плоскими сторонами, образуют пластины. Эти пластины наслаиваются, о результате чего полу­чаются правильные кристаллы. Если образование правильных объемных кристаллов из более мелких структурных элементов затруднено, то возникают сферолиты, состоящие из лучей, образованных чередованием кристаллических и аморфных участков. Специфической особенностью полимеров является их способность ориентироваться при растяжении, в результате чего получа­ются фибриллярные структуры, состоящие из микрофибрилл. Кристаллические структуры являются дискретными, организованны­ми, термодинамически стабильными. В отсутствии внешних силовых по­лей время их жизни стремится к бесконечности (полиэтилен, полипропи­лен, полиамиды и др.). Кристалличность сообщает полимеру большую жесткость и твердость, а также теплостойкость. Кристаллизация происхо­дит в определенном интервале температур. В обычных условиях полной кристаллизации не происходит и структура получается двухфазной. После кристаллизации всегда сохраняются области с неупорядоченной, аморф­ной структурой. Поэтому такие полимеры называют аморфно-кристаллическими. Степень кристалличности определяется соот­ношением количества кристаллической фазы к общему количеству аморф­ной и кристаллической фаз. Наличие в полимере кристаллических и морфных областей является причиной их основных специфических свойств. Наряду с большой прочностью, которой характеризуются все кри­сталлические тела, кристаллические полимеры при определенных услови­ях обладают способностью к сравнительно большим обратимым деформа­циям, благодаря существованию в их структуре аморфных участков.

55. Полимерные материалы. Физические состояния, в которых они могут находиться. Полимерные материалы – вещества макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных (мономеров) имеющих одинаковую структуру. В полимерных твердых телах различают фазовые переходы, связанные со структурными превращениями, и релаксационные, связанные с измене­нием интенсивности внутримолекулярной подвижности. Механические свойства полимеров зависят от структуры, физического состояния, температуры и скорости воздействия. Физические состояния полимеров непосредственно связаны с физической структурой и интенсив­ностью внутримолекулярного теплового движения в них. Переход из одно­го физического состояния в другое называют температурным переходом. В зависимости от температуры, полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Переход из одного состояния в другое происходит в

некотором интер­вале температур. Средние температуры, при которых наблюдается изме­нение физического состояния, называются температурами перехода. Тем­пература перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое (и обратно) называется температурой стеклования (Т«), в температура пере­хода из высокопластического состояния в вязкотехучее (и обратно) назы­вается температурой текучести (Т,). Если полимер находится в кристаллическом состоянии, то ниже тем­пературы кристаллизации (или плавления кристаллической фазы с перехо­дом в аморфную) он находится в твердом состоянии, но обладает, так же как и аморфный полимер, различной деформируемостью ниже и выше температуры стеклования. При температуре кристаллизации кристалличе­ская часть полимера плавится, и термомехакнческая кривая почти скачко­образно достигает высокоэластичееккх деформаций, характерных для не­кристаллического полимера. Если полимер слабо закристаллизован, то выше температуры стеклования он деформируется практически как аморфный полимер. Повышение температуры облегчает деформируемость полимера. По­этому температуры перехода являются основными характеристиками при выборе температуры переработки и эксплуатации полимерных материалов.

56. Классификация полимеров по отношению к нагреву и составу вводимых добавок. Влияние добавок на свойства полимерных материалов. По отношению к нагреву полимеры делятся на: 1). термопласты. При нагреве размягчаются, плавятся при охлаждении затвердевают, после можно снова перерабатывать. 2). термореакты. При нагреве размягчаются, затем затвердевают с образованием пространственно слитой структуры. Процесс не обратим. Добавки: 1). наполнители их добавляют как правило в кол-ве 20-70%, добавляют для повышения мех-их и др. св-в. Бывают орг-ие и не орг-ие наполнители. Наполнители делятся на: порошковые (мел, сажа, Ме и их сплавы и др.), волокнистые (металлические волокна), слоистые – в виде листов (бумага). 2). стабилизаторы – это различные орг-ие вещества которые вводтся в кол-ве нескольких процентов, с целью сохранения структуры и стабилизации св-в. 3). пластификаторы, они добавляются в кол-ве до 20% для улучшения эластичности и фармульности. 4). отвердители, вводятся в кол-ве нескольких % для отверждения. Добавляются только к термореактам. 5). спец. добавки служат для улучшении или изменения какого-либо св-ва.

57. Термопластичные пластмассы. Виды, свойства, области применения. Неполярные термопластичные полимеры: к ним относятся полиэтилен. полипропилен, полистирол и фторопласт. Полиэтилен - продукт полимеризации бесцветного газа этилена, относящийся к кристаллизующимся полимерам. Он подраз­деляется на полиэтилен высокого давления (низкой плотности), полиэтилен низкого дав­ления (высокой плотности), полиэтилен среднего давления, с верх высокомо­лекулярный полиэтилен низкого давления. Под действием ионизирующего излучения ПЭ твердеет: приобретает большую прочность и теплостойкость. Из ПЭ изготовляют пленки, трубы, профилированные изделия, изоляцию и т.д. Полипропилен является производной полиэти­лена. Для полипропилена харак­терны высокая ударная прочность, высокая стойкость к многократным из­гибам, низкая паро- и газопроницаемость; по износостойкости он сравним с полиамидами. ПП - хороший диэлектрик, плохо проводит тепло. Из ПП изготавливают волокна и пленки и др. Полистирол - твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Удобен для ме­ханической обработки, хорошо окрашивается, растворим в бензоле. Поли­стирол наиболее стоек к воздействию ионизирующего излучения по сравнению другими термопластами. Недостатком ПС является его невысо­кая теплостойкость, склонность к старению, образованию трещин. Из ПС изготавливают детали для радиотехники, телевидения и при­боров, сосуды для воды и химикатов, изолирующие пленки.. Полярные термопластичные полимеры. К полярным пластикам относятся фторопласт-3, органическое стек­ло, поливинилхлорид, полиамиды, полиуретаны, полиэтилентерефталат, поликарбонат, полиарилаты, пенопласт, полиформальдегид. Фторопласт-3: облада­ет высокой стойкостью к действию кислот, окислителей, растворов щело­чей и органических растворителей. Ф-3 используют как низкочастотный диэлектрик, из него изготовля­ют трубы, шланги, клапаны, насосы, защитные покрытия металлов и др. Органическое стекло — это прозрачный аморфный термопласт на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот. Органическое стекло стойко к действию разбавленных кислот и ще­лочей, углеродных топлив и смазочных материалов. Недостатком материа­ла является невысокая поверхностная твердость. Органическое стекло используют в самолето- и автомобилестроении. Из него изготавливают светотехнические детали, оптические линзы и др. Полиамиды - эта группа пластмасс с известным названием капрон, нейлон др. Полиамиды - кристаллизующиеся полимеры, получаемые полимеризацией лактамов, аминокарбоновых кислот, дикарбоновых кислот, диаминов. Главным достоинством полиамидов как конструкционных материа­лов является сочетание высокой прочности, износо-, тепло- и химической стойкости с технологичностью переработки в изделия. Используют полиамиды для изготовления нитей, корда, тканей и т.д.

58. Термореактивные пластмассы, их виды, свойства и области применения. Термореактивные смолы применяют в качестве связующих веществ, в которые могут вводить пластификаторы, отвердители, ускорители или замедлители, растворители. Основным требованием к связующим вещест­вам являются высокая адгезионная способность, теплостойкость, химиче­ская стойкость и электроизоляционные свойства, простота технологиче­ской переработки, небольшая усадка и отсутствие токсичности. В зависимости от формы частиц наполнителя термореактивные пла­стмассы можно подразделить на следующие группы: 1). Пластмассы с порошковыми наполнителями. В качестве на­полнителя применяют органические (древесная мука) и минеральные (мо­лотый кварц, асбест, слюда, графит) порошки. Свойства порошковых пла­стмасс характеризуются изотропностью, невысокой механической прочностью и низкой ударной вязкостью, удовлетворительными электро­изоляционными показателями. Их применяют для несиловых конструкци­онных и электроизоляционных деталей. 2). Пластмассы с волокнистыми наполнителями. К этой группе пластмасс относят волокниты, асбоволокниты, стекловолокниты. Волокииты представляют собой композиты из волокнистого на­полнителя в виде очесов хлопка, пропитанного фенолформальдегидным связующим. Асбовопокниты в качестве наполнителя содержат асбест. Связую­щим служит в основном фенолоформальдегидная смола. Стеклоеолокниты - это композиция, состоящая из синтетической смолы, являющейся связующим, и стекло волокнистого наполнителя. Слоистые пластики. Слоистые пластмассы являются силовыми конструкционными и поделочными материалами. Листовые наполнители, уложенные слоями, придают пластику анизотропность. Древеснослоитые пластики (ДСП) состоят из тонких листов дре­весного шпона, пропитанных фенолоформальдегидными. Асботекстолит содержит 38-43% связующего, остальное асбесто­вая ткань. Он является конструкционным, фрикционным и термоизоляци­онным материалом. Стеклотекстояиты в качестве наполнителя содержат стеклянные ткани.

59. Газонаполненные пластмассы и резиновые материалы. Газонаполненные пластмассы.

Газонаполненные пластмассы представляют собой гетерогенные дисперсные системы, состоящих из твердых и газообразных фаз. Структу­ра таких пластмасс образована твердыми, реже эластичным полимером - связующим, которое образует стенки элементарных ячеек или пор с рас­пределенной в них газовой фазой - наполнителем. Такая структура пласт­масс обуславливает некоторую общность их свойств, а именно - чрезвы­чайно малую массу, высокие теллоззукоизоляционные характеристики. В зависимости от физической структуры газонаполненные пластмассы делят на пенолласты, поролласты и сотопласты. Полимерные связующие могут быть как термореактивными, так и термопластичными. Пенопласты - материалы с ячеистой структурой, в которой газо­образные наполнители изолированы друг от друга и окружающей среды тонкими слоями полимерного связующего. Хорошая плавучесть и высокие теплоизоляционные свойства. Прочность их невелика и зависит от плотности материала. Поропласты (губчатые материалы)с открытой пористой структу­рой, вследствие чего присутствующие в них газообразные включения сво­бодно сообщаются друг с другом и окружающей атмосферой. Сотопласты изготовляют из тонких листовых материалов, кото­рым придают вначале вид гофра, а затем листы гофра склеивают в виде пчелиных сот. Материалом служат различные ткани. Для сотопластов характерны достаточно высокие теплоизоляционные, элек­троизоляционные свойства. Резиновые материалы: резиновыми материалами называют композиции, состоящие из нату­рального или синтетического каучука, наполнителей и специальных доба­вок. Характерной особенностью этих материалов является их эластич­ность. Резины применяются для изготовления камер и покрышек, амортизационных прокладок. Исходными составными частями резины являются каучук, вулкани­зирующее вещество, ускоритель вулканизации, наполнители, противостарители, пластификаторы и красители. Сущность вулканизации состоит в «сшивании» нитевидных молекул каучука с образованием пространствен­ной трехмерной макромолекулы сетчатого строения. В зависимости от назначения резина подразделяется на универсальную и специальную. Наиболее широкое распространение имеет универ­сальная резина, применяемая для изготовления шин, ремней, рукавов и др.

Резина специального назначения должна обладать свойствами масло- и бензостойкости, морозостойкости, повышенной теплостойкости и др. Особое место среди резиновых материалов занимает токопроводящая резина, применяемая в радиотехнике.

60. Композиционные материалы. Общая характеристика композиционных материалов. Дисперсно-упрочненные, упрочненные частицами композиции. Волокнистые и слоистые композиционные материалы. Методы изготовления композиционных материалов и изделий из них. Применение композиционных материалов. Композиционные материалы – это материалы состоящие из 2 и более разнородных материалов. Особенностью КМ является то, что они как правило обладают комплексом св-в принадлежащих составляющим элементам композиции в отдельности. По строению КМ на 3 группы: 1). дисперсные, состоящие из мелко дисперсных частиц (упрочнителя), которые равномерно распределены в объеме основного материала (матрице). По своему строению они являются изотропными. В группу данных материалов входят 2 класса: а). дисперсно твердеющие; б). упрочненные частицами. К дисперсно твердеющим относятся стареющие сплавы (дюраль). В результате старения в подобных сплавах выделяется 2-ая упрочняющая фаза более твердая чем матрица. В КМ упрочненных частицами размер частиц не больше 1 мкм. Упрочняющие частицы: оксиды, нитриты и т.д. Эти частици не растворяются в матрице до t не превышающих t эксплуатации. Эффект упрочнения дисперсными частицами выше по сравнению со стареющими сплавами. 2). волокнистые, состоят из волокон (волокна являются упрочнителями) распределенных определенным образом в объеме матрицы. Волокно так же жестко сцеплено с матрицей и при нагрузке на пов. раздела проскальзования не происходит. Упрочнители вводятся в виде усов или проволоки. В зависимости от матрици КМ делятся на: а). с Ме матрицей. б). с полимерной матрицей. Мех-ие св-ва в значительной степени зависят от направления приложения нагрузки. 3). слоистые, состоят из чередующихся слоев различных по св-ам и хим. составу материалов. Делятся на: а). металлические. Предъявляются повышенные требования по прочности, износостойкости, кор. стойкости и т.д. Наибольшее применение нашли плакированные би- и многослойные материалы. б). металлополимерные. Состоят из чередующихся слоев полимера и Ме. При выборе и конструировании КМ нужно помнить, что его нужно создавать для конкретной детали. При этом важным требованием к КМ является высокая прочность соединений. σкм=σмVм+σfVf, Екм=EмVм+EfVf.