Лекции_Матвед_Минаков (863839), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

В ~320 МПа, ~12 ÷ 14 %MgМА-10 (Mg + 8÷9 % Al + 7÷10 % Cd + 2÷3 %Ag)после Т.О. В ~430 МПа, ~6 %, ~ 1,9 гΤсм3для сварных конструкций, платформы дляустановки любой вибрирующей спецтехникилитейныеМЛ-5 (Mg + 8÷9 % Al + 0,5 %Zn + 0,3 % Mn)после Т.О. В ~260 МПа,~4 %для изготовления корпусныхдеталей вибрирующейспецтехникиВыбор лёгкого конструкционного материала (ЛКМ)В , МПаd, гΤсм3Д16 (Al+Cu)~4502,8В96 (Al+Zn)~6802,91420 (Al+Li)~6002,5МА-10 (Mg+Al)~4301,9Как выбрать?6 строк+ 1 колонка ктаблице§ 3. Пластмассы– это материалы на основе полимеров.Полимеры – вещества, состоящие из макромолекул.Макромолекула – длинная цепочка из одинаковыхзвеньев.Полимеры бывают двух типов:макромолекула2 =3 −→ полимеры с линейными гибкими макромолекулами- между звеньями связи сильные, а связи между молекулами слабые (или ихотсутствуют);- такие полимеры размягчаются при нагреве, затвердевают при охлаждении;процесс обратим многократно;На базе таких полимеров созданы термопластичные пластмассы (полиамид,полистирол, ПВХ, ...) ~ 80 % от всех пластмассдостоинства: - очень удобная технология получения изделий(нагреть→размягчить →приложить давление →получить готовую деталь)- усадка min (1-3 %);- нет явной хрупкости.недостатки:- прочность при нагреве не держится;~50–100℃- деградация свойств во времени (!)на бронежилете изкевлара стоит срокгодности!Пример: фторопласт-4«+»: ~ 2 гΤсм3 , раб = −269 ℃ … + 250 ℃, тр по металлу ~ 0,04 (как у АФМ),электроизолятор, очень коррозионно-стоек (в кислотах, щелочах)«-»: - ~ 2000 ÷ 3000 МПа;- В ≤ до 100 МПа (В ~ 10 ÷ 30 МПа);- низкая теплостойкость;- деградация.→ полимеры с сетчатым строением- в результате химической реакции устанавливаются сильные связи междумолекулами, полимер затвердевает (сильная твёрдость) и больше не можетразмягчиться при нагреве;На базе таких полимеров созданы термореактивные пластмассыПримеры: смолы полиэфирные, полиуретановые, эпоксидные, ...достоинства: - не нужно давление;- свойства малочувствительны к температуре и ко времени (!).недостатки: - сильная усадка 10-15 %; устраняются с помощью наполнителей- очень хрупкие.→ сыпучие: песок, тальк, древеснаямука или стружка;→ волокно: асбест, углерод, бор, ...→ слои: ткань, бумагаПример:эпоксиднаясмола(основа)~1 гΤсм3+ волокнаВ , МПаd, гΤсм3У.П., кмудельнаяжёсткость,кмбор~10002,05013000углерод~10001,56511500стекло (~80%)~2100 (!)2,2 (!)96 (!)3200(!) для батискафа на дно океанаИтог: общие преимущества пластмасс→ дешёвые;→ лёгкие ( ≤ 2 гΤсм3 );→ коррозионная стойкость;→ электро- и теплоизоляторы;→ антифрикционные.Но при этом пластмассы обладают большим коэффициентом термическогорасширения (в 5-6 раз большим, чем у металлов) – надо быть осторожным !VI глава «Материалы, устойчивые к воздействию повышеннойтемпературы и рабочей среды»§ 1.

Материалы, устойчивые против агрессивной средыКоррозия – процесс постепенного повреждения металла, в результатеэлектрохимического взаимодействия со средой.Материалы, устойчивые к коррозии разделяются по скорости коррозии (мм/годили г/м3 ∙ час) на 10 баллов:- совершенно стойкие – 1 балл (кор < 0,001 мм/год; у Ti – 1 мкм/год);- .........;- нестойкие (кор > 10 мм/год; стальная свая в зоне прибоя)коррозияА. электрохимическаяв средах, содержащих влагу(атмосфера, морская вода, почва идр.)Б. химическаяв средах, не содержащих влагу, т.е. вгазах, О2А. Электро-химическая коррозия→ Особенности взаимодействия металла с электролитомсначала: → + + ∙ ҧв раствор остаются на Мезатем:на металле происходит постепенное накапливаниеизбыточных электронов, в результате процесс переходит вравновесную стадию ↔ + + ∙ ҧ(коррозии как бы нет)Потенциал, накопленный металлом к концу равновесия называется обратимымравновесным электродным потенциалом:МеMgAlTiZnCrFeNiSnHCuAgPtAuобр , В-2,37-1,63-1,63-0,76-0,74-0,44-0,25-0,140+0,52+0,8+1,19+1,68- чем отрицательнее обратимый равновесный электродный потенциал, тем легчеметалл переходит в раствор;- «+» означает, что атомы таких металлов (благородные) «добровольно» в растворне переходят;- процесс коррозии может продолжиться, только если избыточные электроны сметалла снимать.Ме А (болееэлектроотрицательный)источник электронов → + + ∙ ҧанод «-»повреждаетсяМе В (болееэлектроположительный)приёмник электронов2 ∙ ҧ + 2 ∙ + → 2 ↑4 ∙ ҧ + 2 + 2 ∙ 2 → 4 ∙ −катод «+»не повреждаетсяИтоги:- при контакте двух металлов противоположно заряженные частицы начинаютперемещаться по замкнутому контуру, т.е.

идёт ток;- наличие тока есть признак электро-химической коррозии (!);- при таком контакте повреждается только металл анод (!!!)→ Разновидности электро-химической коррозии:а) контакт двух металлов (повреждается анод)при наличии влаги бронза+сталь использовать нельзя;б) контакт двух фазматрица – Ачастица – Кбольшая скорость коррозии(дюралюмины Al + 2 )матрица – Кчастица – Анебольшая скоростькоррозиив) металл+водаграницы зёрен любого металла – анодтакая коррозия называется межкристаллитной (МКК)г) деталь+водазона концентрации напряжений всегда аноднаятакая коррозия называется коррозионным растрескиванием(КР)д) место застоя+электролитзона застоя электролита всегда аноднаятакая коррозия называется щелевой коррозиейе) царапина (повреждение) оксидной плёнки+электролитповреждение оксидной плёнки всегда анодноетакая коррозия называется точечной (или питтинговой)→ Скорость электро-химической коррозии зависит от:- разницы обр катода и анода (чем больше эта разница, тем хуже);- состава среды- наличием или отсутствием стойкой плотно прилегающей оксидной плёнки:если такая плёнка образуется, то наступает явление пассивации (коррозиязамедляется или полностью замедляется)Ti Al Cr Ni Mo W→ Материалы, устойчивые против электро-химической коррозии (коррозионностойкие):а) - Cu, Ag, Pt, Au (благородные обр > 0 ; сами стойкие и в паре неповреждаются);- Ti, Al, Cr, Ni, Mo, W (пассивирующиеся; всё зависит от стойкости окисла,например, 2 - отличный, а 2 3 - не стоит в морской воде);б) при содержании Cr > 12 % сталь приобретаетспособность к пассивации и становитсянержавеющей;групп таких сталей всего две% Cr≈ 13 %12Х13 – свариваемые, вытяжка;20Х13, 30Х13 – конструкционныематериалы;40Х13 – медицинский инструмент(хороший нож);65Х13 – лезвияТ.О.: закалка (1050 ℃, воздух) +низкий отпускВ ~1500 ÷ 1700 МПаограниченная коррозионнаястойкость ( + → 23 6 ; хромуходит от границ → МКК)магнитны≈ 18 %Х18Н903Х18Н1008 +Х18Н10Т12очень мало углерода;А классастоят в морской воде;В ~600 МПа, ~50 %18/10 – маркировканемагнитныв) защитные покрытия и устройства:- благородные металлы (покрытие электрических контактов Ag и Au);- покрытие более благородным металломконсервные банкипока покрытие целое- более электроотрицательным металломавтомобильный листZn защищает будучи повреждённым- пассивирующимися металламихромированные деталипока покрытие целое- протекторная защитазащищает протектор алюминийБ.

Химическая коррозия(газовая коррозия без влаги → влаги нет при высоких температурах)→ Особенности взаимодействия металла с кислородом при повышеннойтемпературесначала: − 2 ∙ ҧ→ 2+ + 2 ∙ ҧ → 2−затем:MeO − 2 ∙ ҧ→ 2+ + 2 ∙ ҧ → 2−между металлом и О2 находится слой окисла;процесс окисления может продолжатьсятолько, если окисел проницаем для электронови ионов (как правило, ионов металла)→ Скорость окисления при химической коррозии зависит от:- проницаемости окисламалопроницаемы 2 3 , 2 ,...наименее проницаемы окислы типа шпинели 3 4 (3 4 )самые непроницаемые сложные окислы двух металлов , 2 4 , , 2 4- от плотности прилегания окисла к металлу:Окисел прилегает плотно, если:а) удельные объёмы окисла и Ме близкие:окисла1<< 2,5 (2 3 ~2, ~1,5)металла= 0,79 < 1 – окисел очень рыхлый (пропускает весь кислород);3[3][]~3,5 > 2,5 – окисел легко отслаиваетсяб) близкие коэффициенты линейного расширения;в) шероховатость минимальна (плотнее прилегают друг к другу);г) нет внешнего нагружения.→ Материалы, устойчивые против химической коррозии:- жаростойкие металлыAl до 400 ℃; Cu, Fe до 600 ℃; Cr до 800 ℃; ...; Pt до 1500 ℃не стойки Ti, Mg, W, Mo- жаростойкие стали (сплавы)Ф класспри комн В ~400 ÷ 600 МПараб = 1100 ℃ В ~40 ÷ 60 МПамало углерода15Х25Т (до 1150 ℃)много хрома05Х27Ю5Т (до 1300 ℃)для различных нагревателей (в печах,утюгах, чайниках и т.д.)§ 2.

Материалы, способные сохранять прочность при нагреве→ Особенности поведения нагретого металла при нагружениипри нагреве + нагрузке:- колебания атомов увеличиваются;- количество вакансий увеличивается;- диффузия атомов ускоряется;- перемещение дислокаций облегчается.При нагружении нагретого металла дислокации не могут удержаться на своихместах и будут постепенно перемещаться, такое явление называется ползучестьюOA – участок прикладывания нагрузки;AB – неустановившаяся ползучесть;BC – установившаяся ползучесть;CD – быстрое разрушение металла.Ползучесть – это постепенное накоплениедеформации при длительномприкладывании постоянной нагрузки приопределённой температуре.критерии выбора материала при ползучести:- предел длительной прочности (1000 800 = 300 МПа – материал выдержит нагрузку300 МПа при 800 ℃ и 1000 часах без разрушения);- предел ползучести Τ (5Τ1000 800 = 200 МПа – при прикладываниинагрузки 200 МПа при 800 ℃ деформация составит5 % за 1000 часов)Менее подвержены ползучести:- материалы с высокой плавл (медленнее диффузия; атомы медленнеераскачиваются) и высоким E (труднее двигаться дислокациям)WReTaMoплавл , ℃3400320030002600E420000460000186000300000(!)самый дорогой- материалы, упрочняемые дисперсными частицами, которые устойчивы принагреве (оксиды, карбиды, нитриды);- материалы с крупным зерном (идеал – монокристалл)→ Материалы, способные сохранять прочность при нагреве- теплостойкие (раб < 750 ℃)котельные стали (контакт с нагретым паром; трубопроводы) раб = 600 ÷ 650 ℃до 100000 часов (до 10 лет)25Х2МФ (П класс), 15Х11МФ (М класс): Т.О.

Характеристики

Список файлов лекций