1. Историческая справка. Общие сведения об аморфных материалах В последние годы XX столетия внимание физиков и материаловедов привлечено к таким конденсированным средам, для которых характерно неупорядоченное расположение атомов в пространстве. Всеобщий интерес к неупорядоченному состоянию английский физик Дж. Займан выразил следующим образом: «Неупорядоченные фазы конденсированных сред — сталь и стекло, земля и вода, пусть и без […]
Материаловедение
Композиционные материалы
1. Историческая справка. Общие сведения о композиционных материалах Знакомство со свойствами многих материалов в окружающем нас мире позволяет говорить об их необычности. Если металлы со свойственной им высокой прочностью и пластичностью, или бетон с его высокой жесткостью и хрупкостью, или пластики с их низкой прочностью и податливостью являются для нас привычными материалами, то имеется значительная […]
Конструкционная прочность материалов
1. Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам Конструкционными называются материалы, предназначенные для изготовления деталей машин, инженерных конструкций, подвергающиеся механическим нагрузкам. Детали машин характеризуются большим разнообразием форм и размеров, а также различными условиями эксплуатации. Они работают при статических, циклических и ударных нагрузках, при низких и высоких температурах, в контакте с различными средами. Эти факторы определяют требования […]
Материалы с памятью формы
Материалы с эффектом памяти формы являются прототипами так называемых «интеллектуальных» материалов будущего. «Интеллектуальные» материалы, помимо обычных, присущих традиционным материалам свойств (например, для металлов — механических свойств), обладают и функциональными свойствами. Одним из таких свойств (из набора функциональных свойств) является свойство датчика (сенсора), которое позволяет материалу реагировать на изменение окружающей среды. К этому набору относятся и […]
Аморфные сплавы
Большинство металлов и сплавов, используемых в промышленности, имеют кристаллическую структуру. Им присуще упорядоченное строение кристаллических образований (рис. 1, а). В процессах кристаллизации расплавов металлов их охлаждение происходит за какой-то промежуток времени, с которым связаны два основных параметра: скорость зарождения центров кристаллизации и скорость роста кристаллов. При этом образуются кристаллические структуры с анизотропией свойств, связанной с […]
Композиционные материалы
Многие материалы обладают определенным комплексом свойств. Например, бетон, обладая высокой жесткостью и хрупкостью, отлично работает на сжатие и не работает на растяжение. В этой связи бетонные конструкции давно используют в качестве фундаментов и различных опор. В свою очередь, металлы обладают пластичностью, высокой прочностью и достаточно хорошо работают на растяжение. Поэтому из материала, состоящего из металла […]
Керамические материалы
Керамика (керамические материалы) — поликристаллические материалы, получаемые спеканием глин и их смесей с минеральными добавками, а также оксидов металлов и других тугоплавких соединений. Люди начали использовать керамические материалы с 5-го тысячелетия до н. э. Техническая керамика включает искусственно синтезированные керамические материалы различного состава (химического и фазового). Основными компонентами технической керамики являются оксиды, бескислородные соединения металлов, […]
Волокна и ткани
Волокна и, получаемые из них ткани, издавна использовались людьми. В первую очередь, волокна и ткани применялись для производства одежды. В настоящее время, наряду с традиционными областями применения, волокна широко используются в промышленности (например, при производстве спецодежды, шин, конвейерных лент, приводных ремней, шлангов, армированных пластиков и т. д.). Волокна бывают природные (натуральные) и химические. Природные волокна […]
Газонаполненная пластмасса
Легкие и сверхлегкие газонаполненные пластмассы представляют собой особый класс материалов, состоящих из фаз (твердой и газообразной). Пенопласты (вспененные пластмассы, газонаполненные полимеры) содержат в твердой полимерной матрице замкнутые или сообщающиеся газонаполненные ячейки. Пенопласты с сообщающимися ячейками (порами) иногда называются поропластами. Горючесть, теплостойкость и химическая стойкость таких материалов определяются, главным образом, типом полимера. Теплоизоляционные и электрические свойства, […]
Резина. Резиновые материалы
Резина — продукт переработки каучуков, которые являются полимерами на основе изопреновых групп. Резинотехнические изделия широко используются в машиностроении. Так, резиновые кольца круглого сечения и манжеты применяют для уплотнения подвижных и неподвижных соединений в гидравлических, пневматических, топливных и смазочных устройствах; резинометаллические манжеты — для уплотнения валов; амортизаторы — для уменьшения динамических нагрузок в автомобилях, троллейбусах, тракторах, […]
Пластические массы — пластмассы, пластики
Пластмассы — материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления формоваться в изделия сложной конфигурации и устойчиво сохранять приданную им форму. Пластические массы относятся к полимерным высокомолекулярным синтетическим материалам. Их (как и металл) можно сваривать, прессовать и прокатывать. Кроме того, из них отливают детали самой сложной формы. 1. Состав, классификация, […]
Полимеры. Классификация и свойства полимеров
Полимер (от греческих слов poly — много и meros — доля, часть) — соединение с высокой молекулярной массой, макромолекулы которого состоят из очень большого числа простых, одинаковых, повторяющихся звеньев (мономеров) или повторяющихся группировок. Например, полиэтилен [– СН2 – СН2 –]n образуется из мономера этилена СН2 = СН2, где число n может достигать нескольких десятков тысяч […]
Титан и его сплавы
Титан (Ti) — лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета, с выраженным блеском. Молекулярная масса титана составляет всего 22, что указывает на его легкость. При этом титан отличается исключительной прочностью: среди всех конструкционных материалов именно у титана самая высокая удельная прочность. Титан плавится при высокой температуре (1668 °С), а по плотности (4,5 г/см3) занимает промежуточное место между […]
Магний и его сплавы
Магний (Mg) — это легкий цветной металл с невысокой температурой плавления (650 °С). В земной коре содержится 2,4 % Mg. Его предел прочности при растяжении σв = 80…100 МПа; твердость по Бринеллю литого магния составляет 294 МПа. У магния и его сплавов низкая плотность (ρ = 1,74 г/см3), они отличаются хорошей обрабатываемостью резанием и способностью […]
Алюминий и его сплавы
Алюминий (Al) — это легкий цветной металл (его плотность составляет 2,71 г/см3) с невысокой температурой плавления (660 °С). По распространенности в земной коре Аl занимает первое место — 8,8 % (для сравнения Fe — 4,65 %, Mg — 2,4 %, Ti — 6,3·10-3 %, Ni — 8·10-3 %, Сu — 4,7·10-3 %). Его предел прочности […]