- •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
Достоинства пластмасс:
Относительно невысокая плотность материалов (900…1800 кг/м3), т.е. они в 5…6 раз легче стали. Это приводит к уменьшению размеров фундаментов и других строительных конструкций, в результате чего снижаются расходы на материалы и на их транспортировку.
По прочности многие пластмассы превосходят бетоны, древесину и кирпич.
Низкая теплопроводность пластмасс: =0,03…0,04 Вт/(м×К) у теплоизоляционных материалов (минеральная вата,…) и =0,2…0,7 Вт/(м×К) для остальных материалов (полиэтилен, поликарбонат, ...). В результате их применения произошли революционные изменения в технологии строительства. Существенно уменьшилась толщина ограждающих конструкций (стен, перекрытий, окон, дверей), следствием чего стала существенная экономия основных строительных материалов.
Высокая химическая стойкость к воде, кислотам, растворителям. У пластмассовых материалов нет проблемы коррозии.
Низкая истираемость, что очень важно для изготовления половых покрытий (линолеум, ламинат,…).
Хорошо окрашиваются по массе, поэтому не надо дополнительной декоративной отделки.
Некоторые пластмассы хорошо пропускают свет (органические стекла, поликарбонат,…). Это позволяет широко использовать их в таких конструкциях как окна, теплицы.
Очень технологичны: легко обрабатываются резанием и сверлением, без особых проблем свариваются, обладают высокими литейными свойствами. Поэтому из них относительно просто можно изготовлять детали сложной конфигурации.
Высокая экологичность при использовании материалов в строительных и машиностроительных конструкциях: трубопроводах, деталях машин и ограждающих конструкциях.
Эффективны в качестве клеев.
Имеют большие технологические возможности при ремонте изношенных деталей.
Недостатки пластмасс:
Большинство пластмасс имеют низкую теплостойкость: +60…+80 С у полистирола, полиэтилена, поливинилхлорида и полипропилена, а у остальных не более +200 С (исключение кремнийорганические полимеры - до +350 С).
Некоторые пластмассы горючи и выделяют при этом ядовитые газы. Совершенно негорючими являются пластмассы с большим содержанием кремния, хлора или фтора.
При переработке и эксплуатации некоторых материалов выделяются горючие газы, например, фенолы из ДСП, растворители из линолеумов.
Экологически неблагоприятная ситуация складывается при производстве некоторых пластмасс, или при изготовлении деталей из них.
Коэффициент линейного расширения их до 10 раз выше, чем у сталей.
Высокая усадка (5…8 %) при отвердевании.
Склонность некоторых пластмасс к старению (ухудшение их свойств под действием теплоты, света, кислорода и механических нагрузок).
Низкий модуль упругости многих пластмасс.
Большая ползучесть пластмасс при длительных нагрузках. С повышением температуры ползучесть увеличивается (прогибы и провисания материалов).
Острая проблема утилизации пластмасс. Они не гниют и не разлагаются, а при сгорании выделяют много вредных газов. Пути решения этой проблемы: вторичное использование широкой номенклатуры пластмасс (полиэтилен, капрон,…) или разработка и производство биологически разлагаемых полимеров.