1. Основы термической обработки металлов и сплавов Общие сведения. Термической обработкой стали и других конструкционных материалов называется технологический процесс тепловой обработки заготовок, деталей машин и инструмента, в результате которой изменяется микроструктура материала, а вместе с ней механические, физико-химические и технологические свойства. Процессы термической обработки конструкционных материалов связаны с аллотропными превращениями (полиморфизмом), а также с изменением […]
Материаловедение
Сталь. Виды, классификация, характеристики сталей
1. Классификация сталей Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором массовая доля углерода составляет 2,14 % (теоретически). На практике концентрация углерода составляет не более 1,5 %. Кроме углерода в стали находятся постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор и другие химические элементы. Производство стали заключается во вторичной переработке передельного белого чугуна различными способами: мартеновским, конвертерным, […]
Чугун. Виды, классификация, характеристики чугунов.
1. Классификация чугунов Чугун, выплавляемый в доменных печах, по своей физико-химической природе может быть различным в зависимости от перерабатываемой железной руды. Практика показала, что если железная руда в своем составе имеет высокое содержание марганца, то получается чугун со структурой цементита. Этот чугун получил название белого. Белый чугун является основным сырьем в производстве стали. В связи […]
Сплавы. Виды, характеристики сплавов
Из-за низких механических свойств чистые металлы как конструкционные материалы в машиностроении находят ограниченное применение по сравнению со сплавами. Сплав — это конструкционный материал, полученный путем сплавления нескольких химических элементов (металлов и неметаллов) и обладающий свойствами, присущими основному сплавляемому элементу. Металлический сплав может быть получен не только сплавлением химических элементов, но и такими способами, как спекание, […]
Свойства металлов и сплавов
1. Группы свойств металлов Чтобы правильно выбрать марку конструкционного материала, режимы обработки заготовок, квалифицированный рабочий должен знать основные свойства металлов (конструкционных материалов) и их сплавов. Все свойства конструкционных материалов подразделяются на следующие группы: физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные (рис. 1). 2. Физические свойства металлов и сплавов Физические свойства — свойства конструкционных материалов, которые определяют […]
Что такое металлы: свойства, структура, кристаллизация и классификация
Металлы — фундаментальная основа нашей цивилизации. От медных орудий древности до титановых компонентов космических кораблей, эти материалы формировали и продолжают формировать технологический прогресс. Понимание их природы, от субатомного уровня до макроскопических свойств, является ключом к созданию надежных машин, грандиозных сооружений и инновационных технологий. Но что же такое металл на самом деле? Ответ на этот вопрос […]
Материалы с эффектом адаптивного изменения формы
Проблеме разработки адаптирующихся материалов и технологий в различных областях современной промышленности уделяется много внимания, и особенно эта проблема актуальна в авиационной промышленности. Авиастроение, как одна из ведущих отраслей, активно ищет способы повышения эффективности и безопасности летательных аппаратов. Создание крыла самолета, которое, обладая единой конструкцией, способно менять свою форму в процессе полета, является одной из самых […]
Магнитоэластики. Полимерные магнитные материалы
Современные материалы с функцией активного отклика на внешние воздействия представляют собой ключевое направление в развитии инженерии, медицины и робототехники. Одной из наиболее перспективных категорий таких материалов являются полимерные магнитные композиты, сочетающие в себе гибкость органических матриц и управляемость ферромагнитных наполнителей. Благодаря своей способности изменять форму, упругость и структуру под действием магнитного поля, эти материалы становятся […]
Электроактивные полимеры: Полный обзор технологии, материалы и применение
В мире передовых материалов одно из самых захватывающих направлений — это разработка электроактивных полимеров (ЭАП). Эти уникальные соединения, часто называемые «искусственными мышцами», открывают новые горизонты в робототехнике, медицине и аэрокосмической отрасли. Суть их феномена заключается в способности изменять свою форму и размеры под воздействием электрического поля. При этом, подобно биологическим мускулам, они способны развивать значительные […]
Металлы с памятью температуры: термобиметаллы
Современные системы автоматизации, защиты и регулирования невозможно представить без материалов, способных реагировать на изменение температуры. Одним из ключевых классов таких материалов являются термобиметаллы — композитные металлические элементы, деформирующиеся при нагреве и возвращающиеся в исходное состояние при охлаждении. Их уникальная особенность заключается в способности превращать тепловую энергию в механическое движение без использования электроники и внешнего управления. […]
Сплавы с эффектом памяти формы
Эффект памяти формы (ЭПФ) заключается в способности некоторых сплавов после предварительной деформации возвращаться к первоначальной форме при нагреве. В основе ЭПФ лежит явление термоупругого мартенситного превращения (ТУМП), открытое в 1949 г. российским физиком Г.В. Курдюмовым в сплавах Cu–Al–Ni и Cu–Sn. ЭПФ экспериментально обнаружен американскими учеными Л. Чангом и Т. Ридом в 1951 г. в сплаве […]
Ауксетичные материалы: Когда логика деформации нарушается
Для большинства известных материалов характерна следующая закономерность: когда на образец действует растягивающее усилие, происходит увеличение его длины вдоль направления силы, то есть образец вытягивается. Одновременно с этим его поперечное сечение уменьшается. В противоположной ситуации, при действии сжимающей нагрузки, материал сокращается вдоль оси приложения усилия и, наоборот, расширяется поперёк. Изменения размеров в поперечном направлении относительно продольной […]
Магнитострикционные материалы
Магнитострикционными материалами называются магнитные материалы (магнетики), у которых достаточно сильно проявляется магнитострикционный эффект – изменение формы и размеров тела при его намагничивании. Явление магнитострикции открыто английским физиком Дж. Джоулем в 1842 г. Магнитострикционный эффект обратим: при изменении линейных размеров тела под действием внешних сил его магнитные свойства соответственно изменяются (это явление называется магнитоупругим эффектом). К […]
Электрострикция в материалах: Принципы и технические применения
Электрострикция представляет собой одно из фундаментальных физических явлений, возникающих в диэлектрических материалах при воздействии на них электрического поля. Являясь результатом внутренней перестройки атомных и молекулярных структур, электрострикция проявляется в виде изменения объема или формы тела. Несмотря на то, что данный эффект носит универсальный характер и встречается практически во всех диэлектриках, он долгое время оставался в […]
Пластическая деформация металлов: от кристаллических решеток до наклепа
Человечество веками интуитивно использовало способность металлов изменять свою форму, не разрушаясь. Древний кузнец, раскаляющий заготовку и придающий ей форму меча, или современный инженер, проектирующий штамповку сложной детали для автомобиля, — все они работают с фундаментальным свойством материала: пластической деформацией. Но что именно происходит внутри металла в этот момент? Почему твердое и прочное тело вдруг становится […]