- •Н.В. Храмцов Основы материаловедения
- •Введение
- •Общие понятия о материалах
- •Исходные понятия
- •1.2. Классификация материалов
- •1. 3. Качество материалов
- •2. Свойства материалов
- •2.1. Химический состав. Макро и микроструктура металлов
- •2.2. Физические свойства материалов
- •Значения плотности некоторых материалов*
- •Взаимосвязь плотности с другими показателями
- •Где ф и o - прочность пористого (фактического) и беспористого материала;
- •Следовательно, более пористые материалы имеют более низкую прочность (рис. 2.2) по сравнению с материалами, имеющими меньше пор. Температурные характеристики
- •Т аблица 2.4 Некоторые температурные характеристики материалов
- •Коэффициенты теплопроводности материалов
- •Теплота плавления
- •Коэффициенты теплоемкости материалов
- •Коэффициенты линейного расширения материалов
- •Характеристики взаимодействия материалов с жидкостями и газами
- •Коэффициенты водопоглащения материалов
- •Электромагнитные свойства
- •Магнитные свойства материалов
- •2.3. Механические характеристики материалов
- •У сталостные испытания
- •2.4. Технологические свойства
- •Потребительские показатели качества материалов
- •Влияние воздуха и воды на свойства материалов
- •Влажность воздуха
- •Точка росы
- •2.7. Экологическая безопасность строительных материалов
- •Средние затраты энергии на производство единицы продукции
- •3. Металлы и сплавы
- •3.1. Кристаллическая структура металлов
- •3.2. Чугуны и стали
- •Сравнительные показатели чугунов и сталей
- •3.3. Углеродистые и легированные стали
- •Легированные стали
- •Арматурные стали
- •3.4. Жаростойкие и тугоплавкие металлы и сплавы
- •3.5. Термообработка сталей
- •Закалка сталей
- •3.6. Общие свойства цветных металлов и сплавов
- •Свойства цветных металлов
- •3.7. Алюминиевые сплавы
- •3.8. Медные сплавы
- •3.9. Свинец, олово, серебро и цинк
- •3.10. Титан и его сплавы
- •4. Каменные строительные материалы
- •4.1. Природные каменные материалы
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы
- •Определение марки цемента в результате испытаний
- •4.3. Искусственные каменные материалы
- •Классификация бетонов
- •Классификация керамики
- •Основные различия между силикатными и керамическими кирпичами
- •4.3. Современные стеновые строительные материалы
- •5. Органические материалы
- •5.1. Лесоматериалы
- •Защита древесины от гниения и возгорания
- •5.2. Строительные изделия из древесины
- •Изделия из древесины
- •5.3. Использования древесных отходов
- •5.4. Органические вяжущие
- •5.5. Современные технологии деревянного домостроения
- •Клееные брусья
- •Термодревесина
- •6. Порошковые и композиционные материалы
- •6.1. Классификация порошковых материалов
- •Классификация порошковых материалов
- •Конструкционные металлические порошковые материалы по назначению могут быть:
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей
- •6.3. Композиционные материалы
- •Примерами композиционных материалов являются:
- •7. Полимерные и пластические материалы
- •7.1. Общие свойства
- •Классификация полимерных материалов
- •Достоинства пластмасс:
- •Недостатки пластмасс:
- •7.2. Термопластичные полимеры
- •Группы полимерных материалов
- •Классификация наполнителей полимерных материалов
- •7.3. Изготовление и ремонт деталей
- •Сварка полимерных материалов
- •Способы сварки пластмасс
- •Клеевые составы на основе эпоксидных смол
- •7.5. Резиновые материалы
- •8. Основы получения сырья, обработки материалов, изготовления деталей и сборки конструкций
- •8.1. Добыча сырья
- •8.2. Изготовление материалов
- •Поризация строительных материалов
- •8.3. Обработка камня
- •8.4. Обработка древесины
- •8.5. Литье и прокатка металлов
- •Технология изготовления бесшовных труб
- •8.6. Резка металлов
- •Причины затрудненной резки некоторых сплавов
- •8.7. Антикоррозионная защита металлов и сплавов
- •8.8. Механическая обработка металлов
- •8.9. Сборка деталей
- •9. Сварка металлов
- •9.1. Классификация способов сварки
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.3. Основы электродуговой сварки и наплавки
- •9.4. Ручная электродуговая сварка и наплавка
- •9. 5. Особенности сварки чугуна и алюминия
- •9.7. Газовая сварка и наплавка
- •9.8. Оценка качества сварки
- •Методы контроля с разрушением сварного соединения
- •10. Перспективные технологии
- •10.1. Нанотехнологии
- •Размерные приставки для единиц измерения
- •Фуллерены
- •Нанотрубки
- •Шунгиты
- •Шунгит имеет следующие замечательные свойства:
- •Нанобетоны и наноасфальты
- •Полимерцементогрунт
- •Области применения наноматериалов
- •Научные перспективы
- •10.2. Фаббер-технологии в производстве деталей и строительных конструкций
- •10.3. Лазерные технологии
- •Характеристики резки материалов лазером мощностью 1,5 кВт
- •Литература
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы -82
- •5. Органические материалы -102
- •6. Порошковые и композиционные материалы - 111
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей -115
- •7. Полимерные и пластические материалы -120
- •9. Сварка металлов - 163
- •Механические свойства арматурной стали по классам
Клееные брусья
Сейчас используют для строительства клееные брусья. В Тюменской компании «Сибжилстрой» непосредственно на делянах деловой круглый лес пилят на доски (выход около 50 %, поэтому вывозят только доски, в результате снижаются транспортные расходы). Доски непосредственно на заводе просушиваются и склеиваются, в результате из сухих досок получается брус.
Достоинства клееного бруса:
- не трескается как обычный брус из массива дерева;
- не гниет, хорошо работает в агрессивных средах;
- дает маленькую усадку (1…2%), поэтому окна и двери можно устанавливать сразу без выдержки;
- имеет идеально гладкую поверхность;
- выглядит очень эстетично, не требует ни штукатурки, ни обоев;
- высокая производительность и простота сборки (бригада из 2…3 человек за 20 дней монтирует дом площадью 100…150 м2);
- экологически чист;
- дешевле кирпичных зданий.
Термодревесина
Сырая доска, бревно или брус при хранении могут пройти сначала стадию посинения древесины, а затем наступает гниения ее. Посинение происходит при температурах +10…+25 С, особенно интенсивно в летние месяцы: июль - август. Синева – предшественник гнили, но процесс гниения идет при неподвижном воздухе. Поэтому при хранении пиломатериала с прокладками между рядами даже на открытых площадках он может сохраниться.
Термодревесина – это технологически доработанное дерево, заключающаяся в выдержке его при температуре до 240 С в перенасыщенном водяном паре без каких либо химических добавок. При этом происходит естественная термохимическая реакция – деполимеризация целлюлозы и увеличение ее кристалличности. В итоге происходит стабилизация древесины: повышается ее химическая стойкость и стабильность геометрических размеров.
Кроме того, термическая обработка придает обычной древесине необычные декоративные свойства, эффектно проявляется ее текстура. В зависимости от режимов термообработки можно добиться разных цветов дерева (от золотистого до темно- коричневого). Никакой дополнительной обработки дерево не требует, можно только покрыть его лаком.
Этот материал интересен не только возможным цветом, но и тем, что он может успешно работать во влажной среде.
Из термодревесины изготовляют:
- половую доску, в том числе и для открытых веранд, террас;
- двери и окна;
- выполняют отделку туалетов и ванных;
- изготовляют мебель для ванных и кухонь;
- применяют в ландшафтном дизайне.
6. Порошковые и композиционные материалы
П орошковыми называют материалы, изготовленные путем прессования металлических порошков в изделия необходимой формы и размеров и последующего спекания сформированных изделий в вакууме или защитной атмосфере при температурах, составляющих 0,75…0,85 от температуры плавления металла (рис.6.1.).
Композиционные материалы – конструкционные (металлические или неметаллические) материалы, в которых имеются усиливающие элементы в виде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала.
Порошки могут быть металлическими и композиционные (смесь металлов и неметаллов). Методами порошковой металлургии можно получить такие материалы и изделия, которые невозможно получить путем плавки, либо материалы и изделия с обычными свойствами, но полученные экономически более выгодным способом. В качестве порошков могут использоваться материалы большинства применяемых в технике металлов и сплавов.
После прессования детали обладают невысокой прочностью, но при спекании происходят сложные физико – химические процессы: восстановление оксидов на поверхностях, диффузия химических элементов в материал, рекристаллизация и т.д., в результате чего материал упрочняется. В целом, механические свойства изделий из порошковых материалов не уступают аналогичным изделиям, полученными традиционными методами литья и последующей механической обработкой. Недостатком их является то, что с увеличением пористости снижаются ударная вязкость и прочность изделия.
Металлические порошковые материалы можно подвергать химико - термической обработке (азотирование, цианирование и т.д.).
Порошковыми методами изготовляют широкую номенклатуру материалов:
- карбидные твердые сплавы;
- пористые, фрикционные и тугоплавкие материалы;
- магнитные материалы и магнитодиэлектрики;
- металлы, упрочненные дисперсными твердыми включениями;
- плотные конструкционные металлические детали;
- композиции из металлов с неметаллами или из несплавляющихся металлов.
Достоинствами применения этих материалов являются:
- увеличения коэффициента использования металла, т. к. нет стружки и остатков, имеющих место при наиболее распространенном способе изготовления деталей механической обработкой;
- снижение затрат труда на изготовление деталей;
- возможность получения сплавов с особыми физико - химическими свойствами, которое нельзя получить литьем и прокаткой.
Недостатки применения порошковых материалов:
- ограничения по конструкции детали: простая симметричная форма
и относительно небольшие размеры;
- нельзя изготовлять высоконагруженные детали, т.к. ударная вязкость и прочность этих материалов в некоторых случаях являются недостаточными.