Теоретические материалы

Тема 1. Основные понятия

Методические указания. Необходимо усвоить, что изучает дисциплина Материаловедение, значение ключевых понятий: вещество, материал, характеристика, параметр, свойство, качество. Уяснить взаимосвязь понятий в виде формулы: состав + структура = строение  свойства.

Какие требования учитываются при выборе материала, условия эксплуатации изделий. Представлять классификацию материалов по их отношению к различным физическим полям.

Ключевые моменты темы: материаловедение, вещество, материал, характеристика, параметр, свойство, качество, состав, структура, свойства, классификация, климатическое исполнение, категории размещения.

Теоретический материал

Материаловедение – наука, изучающая строение и свойства материалов, закономерности и связи между их составом, структурой и свойствами, их изменения под влиянием различных воздействий.

Содержание материаловедения в кратком виде можно определить формулой: состав + структура => свойства. Состав определяется исходными веществами. Структура характеризует упорядоченность, взаимное расположение микрочастиц вещества (материала), тип химической связи между ними. Совокупность влияющих друг на друга и взаимно связанных характеристик материалов – состава и структуры – называют строением материала, которое и определяет его, материала, свойства.

1.1. Общие понятия и определения

Рассмотрим некоторые понятия, используемые при изучении дисциплины.

Вещество – есть совокупность взаимосвязанных атомов, ионов или молекул. Вещество и физические поля есть форма существования материи, но в отличие от поля вещество обладает массой, реже – объемом, и характеризуется химическим составом.

Материал – один из видов вещества, промежуточный продукт его переработки. Из материала делают изделия. Например, медь – вещество. Медный провод, состоящий из медной токопроводящей жилы (материал),с нанесенной поверх изоляцией (2-й материал) – является изделием из меди. Материал должен отвечать определенным требованиям, иметь заданный химический состав и структуру, соответствующие свойства. Переделы материала (например, чугуна в сталь) изменяют его свойства и приводят к повышению его стоимости. В некоторых случаях используют термин твердое тело, понимая под этим вещество в твердом состоянии, определенной формы.

Для характеристики материалов используют ряд понятий.

Сущность (природа, химический состав) вещества (материала) – его элементарный химический состав и познаваемый теоретически тип химической связи между частицами.

Свойство – качественная или количественная характеристика материала, определяющая его общность или различие с другими материалами. Это различные стороны сущности материала проявляются при взаимодействии его с другими веществами или полями. Мерой выражения свойства служит параметр.

Параметр (показатель) – количественная оценка, характеризующая какое-либо свойство материала. Например: удельное сопротивление, прочность, и т. п. Параметр обозначается буквой, имеет числовое значение и размерность.

Функциональный параметр – параметр, зависящий не только от свойств материала, но и от конструктивных размеров. Например: ,

где R – функциональный параметр; ρ – параметр материала.

Характеристика материала – совокупность общих или отличительных свойств, признаков, достоинств, недостатков материала.

Качество – степень удовлетворения материала потребительским требованиям, функциональному назначению. К веществу и материалу понятие качества применяется ограничено и с оговорками, так как для разных узких предназначений пригодность одного и того же материала может быть различной. Обычно под качеством материала понимают соответствие его свойств или параметров (механических, электрофизических, магнитной проницаемости и т. п) требуемым.