Глоссарий

Материаловедение - является прикладной наукой о строении и свойствах технических материалов, основной задачей которой является установление связи между их составом, структурой и свойствами, а также их изменение при различных внешних воздействиях (тепловом, механическом, химическом и т.д.)

Кристаллическая решетка - представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой расположены атомы (ионы) образующие кристалл.

Анизотропия – зависимость свойства (физических, механических) вещества являются от кристаллографического направления.

Полиформизмом или аллотропией называется наличие разного кристаллического строения одного и того же вещества при различных температурах.

Дефекты кристаллической решетки: точечные дефекты в кристаллах – вакансии и внедренные атомы; дислокация – линейный дефект кристаллической решетки, имеющий протяженность только в одном направлении; Двумерные или плоские несовершенства (которые малы только в одном измерении) - представляют собой поверхности раздела между отдельными зернами, блоками поликристаллического металла

Механические свойства материалов определяют поведение материала при деформации и разрушении под воздействием внешних нагрузок

Деформация – изменение формы и размеров твердого тела под влиянием приложенных внешних сил.

Упругая деформация – имеет место пропорциональная зависимость между деформирующими силами и смещениями атомов. После снятия внешних сил твердое тело восстанавливает свои исходные размеры и форму.

Пластическая (остаточная)деформация - при прекращении действия сил твердое тело не полностью восстанавливается.

Статическое нагружение - нагрузка на образец возрастает медленно и плавно). К статическим испытаниям относятся испытания на растяжение, сжатие, кручение, изгиб, твердость, пластичность.

Динамическое нагружение – нагрузка возрастает с большой скоростью, может иметь ударный характер.

Повторно-переменное нагружение – нагрузка меняется и по величине и по направлению (циклические нагрузки).

Прочность – способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок и оценивается пределом прочности и пределом текучести

Твердость - это свойство материала оказывать сопротивление контактной деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в поверхность.

Усталость - процесс постепенного накопления повреждений в материале при действии циклических нагрузок, приводящий к образованию трещин и разрушению.

Конструкционные материалы — твердые материалы, предназначенные для изготовления изделий, подвергаемых механическому воздействию.

Электротехнические материалы характеризуются особыми электрическими и магнитными свойствами и предназначены для изготовления изделий, применяемых для производства, передачи, преобразования и потребления электроэнергии

Триботехнические материалы предназначены для применения в узлах трения с целью регулирования параметров трения и изнашивания для обеспечения заданных работоспособности и ресурса этих узлов.

Инструментальные материалы отличаются высокими показателями твердости, износоустойчивости и прочности, они предназначены для изготовления режущего, мери­тельного, слесарно-монтажного и другого инструмента.

Рабочие тела - газообразные и жидкие материалы, с помощью которых энергию преобразуют в механическую работу, холод, теплоту.

Топливо — горючие материалы, основной частью которых является углерод, применяемые с целью получения при их сжигании тепловой энергии.

Технологические материалы — обширная группа вспомогательных материалов, используемых для нормального протекания технологических процессов переработки основных технических материалов в изделия или обеспечения нормальной работы машин.

Сплавом называется вещество, полученное сплавлением или спеканием двух или более элементов, простых веществ, называемых компонентами.

Фазой называют однородную часть системы образованную компонентами сплава и отделенную от других частей (фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура меняется скачкообразно.

Твердый раствор образуется тогда, когда кристаллы сплава содержат одновременно несколько компонентов, которые могут входить в состав кристалла в произвольных весовых количествах. Твердый раствор имеет один тип решетки и представляет одну фазу.

Химическое соединение, как раствор, имеет однородную структуру, состоящую из атомов обоих элементов в строго определенных соотношениях. Химические соединения имеют постоянный состав и новую, особую кристаллическую решетку.

Механические смеси образуются при сплавлении компонентов с большим различием атомных радиусов и значительным различием электрохимических свойств и их взаимная растворимость очень мала. При образовании механической смеси кристаллические решетки фаз не меняются.

Феррит (Ф) - твердый раствор внедрения углерода в -железе, имеет кубическую объемно-центрированную решетку, максимальная растворимость при 727 °С составляет 0,02 % С. Феррит магнитен, характеризуется низкой прочностью и твердостью и высокой пластичностью.

Аустенит (А) - твердый раствор внедрения углерода в -железе, имеет кубическую гранецентрированную решетку. Предельная растворимость углерода в γ-железе при температуре 1147°С - 2,14%. Аустенит немагнитен.

Цементит (Ц) - химическое соединение железа с углеродом (карбид железа Fе₃С), содержит 6,67% С, температура плавления точно не установлена и принимается примерно равной 1260°С. Цементит магнитен, характеризуется высокой твердостью и очень низкой пластичностью.

Перлит (П) - эвтектоидная механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0,83 % С; образуется при 727 °С в результате распада аустенита в процессе его охлаждения. Перлит может быть пластинчатым или зернистым. Это определяет его механические свойства.

Ледебурит (Л) - механическая смесь (эвтектика) аустенита и цементита, образующаяся из жидкого расплава при 1147°С и при содержании 4,3% С. Ледебурит хрупок. Так как при температуре ниже 727 °С аустенит превращается в перлит, то ледебурит ниже этих температур состоит из цементита и перлита.

Диаграммы состояний - представляют собой графическое изображение равновесного или неравновесного состояния сплавов (в координатах температура – состав).

Эвтектика - точка на диаграмме состояний, где происходит одновременная кристаллизация обеих фаз при постоянной и самой низкой для данной системы сплавов температуре.

Термической обработкой называют процессы, связанные с нагревом и охлаждением металла, находящегося в твердом состоянии, с целью изменения структуры и свойств без изменения его химического состава.

Термомеханическая обработка (ТМО) - это совокупность операций пластической деформации и термической обработки, совмещенных в одном технологическом процессе, который включает нагрев, пластическое деформирование и охлаждение. 44

Химико-термической обработкой (ХТО) называется процесс поверхностного насыщения стали различными элементами с целью придания ей соответствующих свойств.

Дюралюмины - сплавы алюминия с медью, магнием, марганцем

Магналии – конструкционные сплавы на основе алюминия с большим содержанием в них магния.

Силумины – литейные сплавы алюминия и кремния

Латуни - двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк.

Бронзы - сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом, бериллием называются бронзой. В зависимости от введения элемента бронзы называют оловянными, алюминиевыми, бериллиевыми и д.р.

Нейзилъберы - сплавы (медь - никель - цинк) содержат 15% никеля, 20% цинка, остальное - медь.

Мельхиоры – сплавы (медь - никель - небольшие добавки железа и марганца до 1%).

Пермаллои - ферромагнитные сплавы никеля (до 80%) с железом

Нихром - общее название группы жаростойких сплавов никеля (65-80%) с хромом (15-30%).

Ковар содержит 18% Со и 29% Ni, остальное железо. Характеризуется низким коэффициентом теплового расширения близким к коэффициенту теплового расширения стекла

Высокомолекулярные соединения (ВМС) или просто полимеры - это химические вещества, которые состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев), соединенных между собой химическими (ковалентными) связями.

Пластическими массами называют полимерные ма­териалы, полимерная фаза которых находится в период фор­мования изделия в вязкотекучем или высокоэластическом со­стоянии, а при эксплуатации в аморфном стеклообразном или кристаллическом состоянии.

Термопластичные материалы или термопласты - полимерная фаза, которых, при горячем формовании изделия не отверждается и пластмасса со­храняет способность переходить вновь в вязкотекучее состоя­ние при повторном нагреве.

Термореактивные материалы или реактопласты - переработка их в изделия сопровождается реакци­ями образования трехмерной структуры в полимерной фазе (отверждение полимера) и изделие необратимо теряет способность переходить в вязкотекучее состояние.

Полиэтилен – твердое полупрозрачное вещество (термопласт). Отличается высокой прочностью, хорошо выдерживает низкую температуру (до-70⁰С). Он влаго- и газонепро­ницаем, не набухает в воде, эластичен в широком интервале темпера­тур, устойчив к действию кислот и щелочей, обладает очень хорошими диэлектрическими свойствами. Не растворяется в обычных органических растворителях. 60

Полистирол – также представитель термопластических пластмасс. Это аморфный, твердый, жесткий, прозрачный полимер, имеющий преимущественно линейное строение. Применяются для изготовления листов и деталей ме­тодом литья под давлением. Он обладает абсолютной водостойкостью.

Фторопласт-4 химиче­ски абсолютно стоек. На него оказывают действие только расплавы со­лей щелочных металлов и фтор при высоких температурах. Коэффици­ент трения фторопласта-4 в семь раз ниже коэффициента трения хоро­шо полированной стали, что способствует использованию его в маши­ностроении для трущихся деталей без применения смазки.

Фенопласты (реактопласты) - Их изготовляют на основе фенолформаль-дегидных смол, они широко распространены благодаря простому и дешевому способу получения сырья и его переработки, а также возможности изготовления из этих материалов сложных изделий. Фенопласты отличаются высокой прочностью, теплостойкостью, стойкостью к кислотам, щелочам и орга­ническим растворителям, а также наличием диэлектрических свойств.

Текстолит - это слоистая пластмасса (реактопласт), где в качестве наполнителя ис­пользуется хлопчатобумажная ткань, в качестве связующего - фенолформальдегидная смола.

Гетинакс - это слоистая пластмасса (реактопласт) на основе фенолформаль-дегидной смолы и листов бумаги.

Эластомеры один из важнейших классов линейных полимеров, молекулярные цепи которых имеют высокую гибкость и относительно слабое межмолекулярное взаимодействие. Вследствие этого они обладают высокоэластическими свойства­ми во всем диапазоне температур их эксплуатации.

Волокнами называют материалы, частицы которых представляют гибкие и прочные тела с длиной многократно превышающей размеры поперечного сечения, пригодные для изготовления пряжи и текстильных изделий.

Поликапроамидное волокно - капрон (синонимы: силон, найлон-6, перлон, дедерон, амилан) вы­пускают в виде непрерывной нити и штапельного волокна. Капроновое волокно применяется для производства автомобильно­го корда, парашютных тканей, канатов, веревок, конвейерных лент и т.д.

Полиэфирное волокно - наиболее ценным является полиэтиленг-ликолътерефталатное волокно - лавсан (синонимы: дакрон, термлен, тревира, элана и др.). На основе лавсана изготавливают различные ткани и трикотаж для верхней одежды, ковров, техничес­ких сукон, фильтровальных и обивочных материалов.

Лакокрасочные материалы - группу химических продуктов, предназначенных для получения защитных и декоратив­ных покрытий.

Компаунды — пропиточные и заливочные составы, не содержащие растворителя, находящиеся в момент применения при нормальной повышенной температуре в жидком состоянии и твердеющие после применения в результате охлаждения или в результате происходящих в них химических процессов.

Клеи - это растворы или расплавы полимеров, а также неорга­нические вещества, которые наносятся на какую-либо по­верхность. После высыхания (затвердевания) образуются прочные пленки, хорошо прилипающие к различным мате­риалам.

Герметики –пастообразные или вязкотекучие массы на основе полимеров и олигомеров, вул­канизирующиеся (отверждающиеся) в зазорах конструкций с образованием эластичных прослоек или покрытий, предот­вращающих утечки рабочих сред.

Керамика - это изделия из различных видов минераль­ного сырья, изготовленные формовкой или отливкой с последующей сушкой и обжигом до спекания.

Строительная керамика включает обыкновенный (красный) силикатный, пустотелый, пористый кир­пич, глиняные плитки, черепицу, строительную терракоту, строительная плитка для пола, дре­нажные трубы.

Огнеупорными керамическими материалами (огнеупорами) называют неметаллические материалы, характеризующиеся повышенной ог­неупорностью, то есть способностью противостоять, не расплав­ляясь, воздействию высоких температур выше 1000⁰С.

Вяжущими называют порошкообразные минеральные ве­щества, образующие при смешении с водой (затворении) пластичную, удобную для формования массу, которая со временем затвердевает в прочное, камневидное тело.

Портландцемент - (гидравлический цемент) называ­ется гидравлический вяжущий материал, состоящий из сили­катов, и алюмосиликатов кальция различного состава.

Бетоном называется искусст­венный камень, получаемый при затвердевании затворенной водой смеси цемента, песка и заполнителя.

Стекло - переохлажденный расплав смеси оксидов и бескислородных соединений, обладающий высокой вязкостью и по внешнему виду имеющий много общего с твердым (кристаллическим) телом

Ситаллы представляют собой стеклокристаллические (микрокристаллические) материалы, получаемые путем направленной (катализированной) кристаллизации стекол специальных составов, протекающей в объеме заранее отформованного изделия.

Композиционными материалами (композитами) называются материалы, образованные в результате объемного сочетания химически разнородных компонентов с четкой грани­цей раздела между ними.

Композиционные материалы с металлической матрицей состоят из металлической матрицы (чаще А1, Мg, Ni и их сплавы), упроченной высокопрочными волокнами (волокни­стые материалы) или тонкодисперсными тугоплавкими ча­стицами, не растворяющимися в основном металле (дис­персно-упрочненные материалы). Металлическая матрица связывает волокна (дисперсные частицы) в единое целое.

Композиционные материалы с неметаллической матрицей - в качестве неметаллических матриц используют поли­мерные, углеродные и керамические материалы. Из поли­мерных матриц наиболыне распространение получили эпоксидная, фенолформапьдегидная и полиамидная.

Карбоволокниты (углепластики)- композиционные материалы на основе полиамида эпоксидной, эпокситрифенольной и других смол различного состава с упрочнителями из углеродных волокон (карбоволокон).

Бороволокниты содержат в качестве армирующего наполнителя борные волокна. Борные волокна используются в виде отдельных нитей, лент раз­личной ширины, листового шпона, тканей. В боропластиках матрицей служат модифицированные эпоксидные и полиимидные смолы.

Органоволокниты - композиционные материалы, состоящие из полимерной матрицы и наполнителей - синтетических волокон - капрона, нитрона, найлона, лавсана.

Композицион­ные материалы с керамической матрицей или керметы синте­зируют методом порошковой металлургии на основе тугоплав­ких оксидов, боридов, карбидов и нитридов различных элемен­тов и содержат такие тугоплавкие металлы как хром, молиб­ден, вольфрам, тантал.

Железобетон - является типичным представителем строительных композитов. В качестве матрицы в железобетоне выступает стальная арматура, в качестве заполнителя - бетон.

Содержание

Рабочая программа дисциплины «Материаловедение» 3

Учебно-практическое пособие 11

Введение 11