Электротехнические и конструкционные материалы - Контрольная работа

Материаловедение - междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов , как в твердом , так и в жидком состоянии в зависимости от некоторых факторов. К изучаемым свойствам относятся структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства этих веществ. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные учеными-материаловедами для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства.Кристалл состоит из атомов (ионов), расположенных в определенном порядке, который периодически повторяется в трех измерениях. Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой располагаются атомы (ионы), образующие металл (твердое кристаллическое тело). В кубической объемно-центрированной решетке (рисунок 1, а) атомы расположены в узлах ячейки и один атом - в центре объема куба. На одну элементарную ячейку объемно-центрированной решетки в целом приходятся два атома: один атом в центре куба и один атом по массе суммарно вносят атомы, располагающиеся в вершинах куба (каждый атом в вершине куба одновременно принадлежит восьми сопряженным элементарным ячейкам и на данную ячейку приходится лишь 1/8 массы этого атома, а на всю ячейку 1/8 ? 8 = 1 атом). На элементарную ячейку гранецентрированной кубической решетки приходятся четыре атома; из них один атом (по такому же расчету, как и для объемно-центрированной решетки) вносят атомы, находящиеся в вершинах куба (1/8 ? 8), и три атома вносят атомы, находящиеся на середине грани, так как каждый из таких атомов принадлежит двум решеткам.Особенно трудно представить начальные стадии процесса, когда в жидкости образуется первый кристаллик, или центр кристаллизации. В жидком металле атомы не расположены хаотично, как в газообразном состоянии, и в то же время в их расположении нет той правильности, которая характерна для твердого кристаллического тела (рисунок 2, а), где атомы сохраняют постоянство межатомных расстояний и угловых соотношений на больших расстояниях (дальний порядок). При температурах, близких к температуре плавления, в жидком металле возможно образование небольших группировок, в которых атомы упакованы так же, как в кристаллах. В чистом от примесей жидком металле наиболее крупные гетерофазные флуктуации превращаются в зародыши (центры кристаллизации). В процессе кристаллизации свободная энергия системы (рисунок 3, а) уменьшается на V?F вследствие перехода некоторого объема жидкого металла в твердый, а также и возрастает в результате образования поверхности раздела с избыточной поверхностной энергией, равной S?.В точке 2 кристаллизация закончится, и полученные кристаллы твердого раствора должны иметь (для равновесной кристаллизации) концентрацию исходной жидкости. Такими кристаллами являются кристаллы ?-твердого раствора, что определяют, применяя правило рычага для сплава, лежащего внутри двухфазной области ? ? (для сплава ниже линии DF). Кристаллы ?, выделившиеся из твердого раствора, называются вторичными кристаллами и часто обозначаются символом ?II в отличие от первичных ?-кристаллов (?I), выделяющихся из жидкости. Сплав, концентрация которого лежит левее точки F, не будет иметь вторичных выделений ?-кристаллов. Так как линия CG в отличие от линии FD изображена на рисунке 4 вертикальной, то есть растворимость компонента А в В не зависит от температуры, то вторичных выделений ?-кристаллов нет, но они были бы.Сталь является многокомпонентным сплавом, содержащим углерод и ряд постоянных или неизбежных примесей: Mn, Si, S, Р, О, N, Н и другие, которые оказывают влияние на ее свойства. Присутствие этих примесей объясняется трудностью удаления части из них при выплавке (Р, S), переходом их в сталь в процессе ее раскисления (Mn, Si) или из шихты - легированного металлического лома (Cr, Ni). Количество цементита возрастает в стали прямо пропорционально содержанию углерода, твердость цементита во много раз больше твердости феррита. С увеличением содержания углерода в стали снижается плотность, растет электросопротивление и коэрцитивная сила и понижаются теплопроводность, остаточная индукция и магнитная проницаемость. Кремний и марганец переходят в сталь в процессе ее раскисления при выплавке.Наибольшее распространение получили сплавы: А1 - Cu, Al - Si, Al - Mg, Al - Cu - Mg, Al - Cu - Mg - Si, Al - Mg - Si, а также Al - Zn - Mg - Cu. В равновесном состоянии эти сплавы представляют собой низколегированный твердый раствор и интерметаллидные фазы CUAL2 (O-фаза), Mg2Si, Al2CUMG (S-фаза),. в - сплав Д16 после закалки (?-фаза); г - сплав Д16 после закалки и старения Все сплавы алюминия можно разделить на три группы: деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, профилей труб), а также поковок и штамповок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки; Деформируемые спл

Оглавление

Введение

1. Контрольные вопросы

2. Механизм кристаллизации путем самопроизвольного образования зародышевых центров

3. Диаграмма состояния компонентов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии. Связь кривых охлаждения с равновесной диаграммой

4. Вредные примеси в сталях и их влияние на свойства

5. Классификация алюминиевых сплавов

6. Расшифровать маркировки и указать области применения

Заключение

Библиографический список

Материаловедение - междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов , как в твердом , так и в жидком состоянии в зависимости от некоторых факторов. К изучаемым свойствам относятся структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства этих веществ. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоемких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро - и наноразмеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные учеными-материаловедами для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства. Эти нововведения были сделаны для процессов литья , проката стали , сварки , роста кристаллов , приготовления тонких пленок , обжига , дутья стекла и других процессов производства.

В контрольной работе по дисциплине "Электротехнические и конструкционные материалы" необходимо ответить на вопросы соответствующие первому варианту: типы кристаллических решеток металлов;

механизм кристаллизации путем самопроизвольного образования зародышевых центров;

диаграмма состояния компонентов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии. Связь кривых охлаждения с равновесной диаграммой;

вредные примеси в сталях и их влияние на свойства;

классификация алюминиевых сплавов;

расшифровать маркировки и указать области применения.