Учебные пособия Металлические и неорганические неметаллические материалы

Неметаллические материалы. Материаловедение

Учебные пособия Металлические и неорганические неметаллические материалы

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Впособии подробно описаны основныехарактеристики неметаллическихматериалов, с точки зрения возможностиих использования в качестве конструкционных.Приведены контрольные вопросы по разделуНеметаллические материалы и вариантытестовых заданий

Введение

Неметаллическиематериалы – это органические,и неорганическиеполимерные материалы:различные виды пла­стическихмасс, композиционные материалы нанеметаллической основе,каучуки и резины, клеи, герметики,лакокрасочные по­крытия, а такжеграфит, стекло, керамика.

В качествеконструкционных материалов они служатважным дополне­ниемк металлам, в некоторых случаях с успехомзаменяют их, а иногдасами являются незаменимыми.

Достоинствомнеметаллических материалов являютсятакие их свойства, как достаточнаяпрочность, жесткость и эластичностьпри малой плотности, светопрозрачность,химиче­ская стойкость, диэлектрическиесвойства, делают эти материалы частонезаменимыми. Также следует отметитьих технологичность и эффективность прииспользовании.

Трудоемкостьпри изготов­ленииизделий из неметаллических материаловв 5–6 раз ниже, онив 4–5 раз дешевле по сравнению сметаллическими. В связи с этимнепрерывно возрастает использованиенеметаллических ма­териалов вмашиностроении автомобилестроении,авиационной, пищевой, холодильной икриогенной технике и др.

Двигателивнутреннего сго­рания из керамикиобходятся без водяного охлаждения, чтоне­возможнопри изготовлении их из металла; обтекателиракет дела­юттолько из неметаллических материалов(графит, керамика).

Труд­нопредставить домашнюю утварь, аудио- ивидеотехнику, компью­теры,спортивное снаряжение, автомобили идругую технику без неметаллическихматериалов – пластмассы, ламината,керамики, резины, стекла и др.

Основойнеметаллических материалов являютсяполимеры, главным образом синтетические.Создателем структурной теории химическогостроения органических соединенийявляется А.М. Бутлеров (1826–1886 гг.). Промышленноепроизводство пер­выхпластмасс (фенопластов) – результатработ, проведенных Г.С. Петровым (1907–1914 гг.). С. В.

Лебедевымвпервые в мире осуществлен промышленныйсинтез каучука (1932 г.). Н. Н. Семеновымразработана теория цепных реакций ираспространена на механизм цепнойполимеризации. Успешное развитие химиии физики полимеров связано с именамивидных ученых: П. П. Кобеко, В. А. Каргина,А. П. Александрова, С. С. Медведева, С. Н.Ушакова, В. В. Коршака и др.

Развитиетермостойких по­лимеров связано сименем К. А. Андрианова.

В областисоздания полимерных материалов большойвклад внесен зарубежными учеными: К.Циглером (ФРГ), Д. Наттом (Италия) и др.

Изложенныев пособии материалы описывают наиболеепопулярные неметаллические материалы,используемые в качестве конструкционных.

Полимераминазываютсявысокомолекулярные химические соединения,состоящие из многочисленных элементарныхзвеньев (мономеров),представляющихсобой одинаковую группу атомов исвязанных между собой химическимисвязями.

Макромолекулыпредставляют со­бой длинные цепи измономеров, что определяет их большуюгиб­кость. Отдельные атомы в мономерахсоединены между собой до­вольнопрочными ковалентными химическимисвязями.

Между макромолекуламиполимеров действуют значительно болееслабые физическиесвязи. Молекулярная масса их составляетот 5000 до 1000000.

При таких больших размерахмакромолекул свойства веществ определяютсяне только химическим составом этихмолекул, но и их взаимным расположениеми строением.

Классифицируютсяполимеры по различным признакам: составу,форме макромолекул, фазовому состоянию,полярности, отношению к нагреву и т.д.

Поприродевсе полимеры можно разделить на двегруппы – природныеи синтетические.Полимеры, встречающиеся в природе –органические вещества растительного(хлопок, шелк, натуральный каучук и др.)и животного (кожа, шерсть и др.

)происхождения, а также минеральнымивеществами (слюда, асбест, естественныйграфит, природный алмаз и др.). Синтетическиеполимерыполучают из простых веществпутем химического синтеза.

Основнымпреимуществом синтетическихполимеров перед природными являютсянеограниченные запасы исходного сырьяи широкие возможности синтеза полимеровс заранее заданными свойствами.

Исходнымсырьем для получения синтетическихполимеров являются продукты химическойпереработки нефти, природного газа икаменного угля. Получаемые при этомнизкомолекулярные вещества называютмономерами.Ихперерабатывают в полимеры в процесседальнейшей химической обработки.

Поспособу полученияполимеры делят на полимеризационные иполиконденсационные.

Полимеризация– процессхимического соединения большого числамолекул мономера в одну большую молекулуполимера без изменения элементарногосостава мономера. В процессе полимеризациине происходит выделения побочныхпродуктов реакции. По элементномусоставу полимер и мономер идентичны.

Поликонденсация– процессобразования полимера из молекул разныхмономеров в результате химическихреакций с выделением побочных продуктовреакции. Элементный состав полимераотличается от состава участвовавших вреакции поликонденсации мономеров.

Схематическиформулу полимера записывают в виде [М]nгде М – химическое строение мономера;nпоказатель,характеризующийстепеньполимеризации.

Посоставувсе полимеры подразделяют на органические,элементоорганические,неорганические.

Органическиеполимерысоставляют наиболее обширную группусоединений. Если основная молекулярнаяцепь таких соединений образована толькоуглеродными атомами, то они называютсякарбоцепными полимерами.

Вгетероцепных полимерах атомы другихэлементов, присут­ствующиев основной цепи, кроме углерода,существенно изме­няют свойстваполимера.

Так, в макромолекулах атомыкислорода способствуютповышению гибкости цепи, атомы фосфораи хлора повышаютогнестойкость, атомы серы придаютгазонепроницае­мость,атомы фтора, сообщают полимеру высокуюхимическую стойкость и т. д. Органическимиполимерами являются смолы и каучуки.

Элементоорганическиесоединения в природе не встречаются.Этот класс материалов полностью созданискусственно.

Они содержат в составеосновной цепи неорганическиеатомы (Si,Тi,А1), сочетающиеся с органическимирадикалами(СН3,С6Н5,СН2).

Эти радикалы придают материалу, прочностьи эластичность, а неорганические атомысообщают повышеннуютеплостойкость. Представителями ихявляются кремнийорганические соединения.

Кнеорганическимполимерам относятся силикатные стекла,керамика,слюда, асбест. В составе этих соединенийуглеродного скелетанет. Основу неорганических материаловсоставляют оксиды кремния, алюминия,магния, бора, фосфора, кальция и др.Органические радикалы в составенеорганических полимеров отсутствуют.

К неорганическим относятся и полимеры,основное молекулярное звено которых,как и в случае органических полимеров,состоит из атомов углерода, как, например,графит и алмаз, причем графит содержити незначительное количество атомовводорода.

Однако в отличие от органическихполимеров, образующих основноемолекулярное звено преимущественно ввиде линейных цепей, графит и алмазобразуют пространственные структуры.Это придает им свойства, резко отличающиесяот свойств органических полимеров.

Графит является единственным веществом,остающимся в твердом состоянии притемпературе свыше 4000 °С, а алмазявляется самым твердым веществом.

Поформемакромолекулполимеры делят на линейные(цеповидные), разветвленные, плоские,ленточные (лестничные), пространственныеили сетчатые. Линейныемакромолекулы полимера представляютсобой длинные зигзагообразные илизакрученные в спираль цепочки (рис. 1,а).

Гибкиемакромолекулы с высокой прочностьювдоль цепи и слабыми межмолекулярнымисвязями обеспечивают эластичностьматериала, способность его размягчатьсяпри нагреве, а при охлаждении вновьзатвердевать (полиэтилен, полиамиды идр.).

Разветвленныемакромолекулы (рис. 1, б), являясь такжелинейными,отличаются наличием боковых ответвлений,что препятствуетих плотной упаковке (полиизобутилен).

Макромолекулалестничногополимера (рис. 1, в)состоитиздвух цепей, соединенных химическимисвязями. Лестничные полимеры имеютболее жесткую основную цепь и обладаютповышеннойтеплостойкостью, большей жесткостью,они нерастворимы в стандартныхорганических растворителях(кремнийорганические полимеры).

Пространственныеполимеры образуются при соединении(«сшивке») макромолекул между собой впоперечном направлении прочнымихимическими связями непосредственноили черезхимические элементы или радикалы. Врезультате образуется сетчатая структурас различной густотой сетки.Редкосетчатые(сетчатые) полимеры (см. рис.

1, д) теряютспособность растворятьсяи плавиться, они обладают упругостью(мягкие резины). Густосетчатые(пространственные) полимеры (см. рис. 1,г) отличаются твердостью,повышенной теплостойкостью,нерастворимостью. Пространственныеполимеры лежат в основе конструкционныхнеметаллических материалов.

К сетчатымполимерам относятся также пластинчатые(паркетные)полимеры (рис. 1,е).

линейнаяразветвленнаялестничная
густосетчатаяредкосетчатаяпаркетная

Рис.1. Формы макромолекул полимеров

Взависимости от взаимнойориентации макромолекулполи­мерымогут находиться в аморфном иликристаллическом состоя­ниях.

В аморфномсостоянииполимер имеет упорядоченное строе­ниетолько в пределах участков, размерыкоторых соизмеримы с размерамизвеньев цепи макромолекул, т.е. в аморфныхполиме­рахсоблюдается ближний порядок.

Вкристаллическихполимерахсоблюдаетсяне только ближний, но и дальний порядокна рас­стояниях,во много раз превышающих размеры звеньевцепи мак­ромолекулполимера.

Вструктуре реальных полимеров практическивсегда содержат­сякак аморфная, так и кристаллическаячасти. По преобладанию тойили иной структуры полимеры делят нааморфные и кристал­лические.

Характернымиэлементами надмолекулярной структурыполи­меровявляются глобула(рис.2, а)дляаморфных структур и пачка(рис.2, б)длякристаллических. Глобула представляетсо­бойсвернутые в клубок цепи макромолекулполимера или их аг­регатов.Пачка состоит из параллельно расположенныхцепей, причемсуммарная длина пачки, как правило,превышает длину отдельныхцепей макромолекул полимера.

Аморфноесостояние для большинства полимеровтермодина­мическиболее устойчиво, что определяетсяэнергетически более выгоднойформой надмолекулярного образованияаморфного по­лимера:глобула обладает минимумом свободнойэнергии.

Выделяющаясяв процессе полимеризации кристаллизующего­сяполимера пачка макромолекул характеризуетсяанизометрией, поэтому энергетическивыгодным является ее расположениепа­раллельноповерхности кристаллизации.

Взаимосогласованная ориентациямакромолекул относительно поверхностикристалли­зующихсяполимеров определяет все многообразиенадмолекуляр­ныхструктур кристаллизующихся полимеров.Термодинамически наиболееустойчивой формой надмолекулярногообразования яв­ляетсясферолит(рис.

2, в),сформированныйтангенциально расположеннымипачками макромолекул. Сферолитныеструкту­рытипичны для большинства кристаллизующихсяполимеров.

глобулапачкасферолит

Источник: https://works.doklad.ru/view/1Qf1ca3klDg.html

Металлические и неорганические неметаллические материалы — скачать и читать онлайн электронные учебники бесплатно для вузов | Единое окно

Учебные пособия Металлические и неорганические неметаллические материалы

  • http://ppdsio.narod.ru

    Всё о технологии статико-импульсного упрочнения стали методом поверхностной пластической деформацией (наклепом) непосредственно от разработчиков, вы познакомитесь с конструкций устройства для упрочнения стали, увидите реальные изделия, прошедшие обработку

    Тип материала: Образовательный сайт; | Аудитория: Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

  • http://www.giredmet.ru

    ГНЦ РФ «Гиредмет» является единственной научно-исследовательской, проектной и производственной организацией материаловедческого профиля в области редких металлов, титана и полупроводников, самостоятельно реализующей в полном объеме цикл «наука — техника — производство». На сайте приведены общие сведения об институте, историческая справка, подразделения института, сферы деятельности, исследования и разработки, публикации и патенты, тематические новости, контактные данные.

    Тип материала: Научно-исследовательские организации; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; Исследователь; | Уровень образования: Высшее; Послевузовское;

  • Токарев А.О., Бацунова Т.П.

    Приведены методические указания по выполнению лабораторных работ по металловедению, предназначенные для студентов всех специальностей и форм обучения.

    Темы работ: определение твердости металлов, испытание на ударную вязкость, макроструктурный анализ, микроструктурный анализ, изучение структуры сплавов системы «железо-карбид железа», изучение углеродистых сталей, изучение структуры и свойств литейных чугунов; термическая обработка углеродистых сталей.

    Тип материала: Методические указания; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

  • Расщупкин В.П., Корытов М.С.

    Изложена классификация дефектов металла различного происхождения, даны определения дефектов. Изложены методы контроля сварных соединений, подробно рассматриваются способы и методика ультразвукового контроля. Учебное пособие полезно для студентов механических специальностей при изучении дисциплины «Материаловедение и ТКМ».

    Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

  • Теплухин Г.Н., Маслов Ю.Н.

    Методические указания содержат сведения о фазовом и структурном состоянии сталей и чугунов. Они помогут студентам самостоятельно подготовиться к выполнению контрольной работы. Подготовлены на кафедре материаловедения и технологии машиностроения Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров.

    Тип материала: Методические указания; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

  • Теплухин Г.Н., Теплухин В.Г., Теплухина И.В.

    В учебном пособии изложены основы металловедения и термической обработки чёрных и цветных металлов. Рассмотрены закономерности структурообразования, принципы легирования и маркировки основных конструкционных, жаропрочных и инструментальных материалов, а также сталей и сплавов с особыми физическими свойствами.

    Предназначается для студентов специальности 140104 (100700) «Промышленная теплоэнергетика» и может быть полезно студентам других специальностей. Подготовлено на кафедре материаловедения и технологии машиностроения Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров.

    Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

  • Гропянов А.В., Михайлова И.С.

    Учебное пособие предназначено для студентов II курса нехимических специальностей и составлено в соответствии с разработанными программами по дисциплинам «Общая химия», «Материаловедение». В пособии представлены современные технологии производства и свойства огнеупорных и керамических материалов.

    Содержатся результаты патентного поиска за последние годы по данной проблеме. Пособие позволит учащимся пополнить свои знания по вопросам технологии материалов.

    Подготовлено на кафедре общей и неорганической химии Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров.

    Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

  • Теплухин Г.Н., Гропянов А.В.

    В учебном пособии изложены основы металловедения и термической обработки чёрных и цветных металлов. Рассмотрены закономерности структурообразования, принципы легирования и маркировки основных конструкционных, жаропрочных и инструментальных материалов, а также сталей и сплавов с особыми физическими свойствами.

    Предназначается для студентов специальности 140104 (100700) «Промышленная теплоэнергетика» и может быть полезно студентам других специальностей. Подготовлено на кафедре материаловедения и технологии машиностроения Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров.

    Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

  • Филиппов А.А., Пачурин Г.В., Чиненков С.В., Власов В.А., Меженин Н.А. Под редакцией Пачурина Г.В.

    Посвящено решению актуальной научно-технической задачи разработки ресурсосберегающей, экологичной технологии подготовки стальных заготовок на основе изучения совместного влияния термической (патентирования) и пластической (волочения) обработки на структурное состояние и механические характеристики для дальнейшего получения длинномерных болтов.

    Может быть рекомендовано для магистров высших учебных заведений очной и заочной форм обучения по направлению подготовки 280700.

    62 «Техносферная безопасность» (профиль подготовки «Безопасность технологических процессов и производств»), а также студентов, обучающихся по направлениям подготовки: 150400 «Технологические машины и оборудование», 151001 «Технология машиностроения», 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств».

    Представленный материал также может быть полезен при подготовке специалистов по производственной безопасности, материаловедению и металловедению, а также для инженерно-технических и научных работников предприятий автомобильной, авиационной, судостроительной и других металлообрабатывающих областей машиностроения.

    Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; Исследователь; | Уровень образования: Высшее; Переподготовка и повышение квалификации;

  • Расщупкин В.П., Корытов М.С.

    Изложены основные пути и направления совершенствования и повышения экономической эффективности технологий подготовительно-обогатительного и металлургического производства чугуна. Учебное пособие предназначено для студентов механических специальностей при изучении дисциплины «Материаловедение и ТКМ».

    Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

Источник: http://window.edu.ru/catalog/resources?p_rubr=2.2.75.1.8

Biz-books
Добавить комментарий