Для чего нужен реактив материаловедение

Материаловедение

Материаловедение — междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов, как в твёрдом, так и в жидком состоянии в зависимости от некоторых факторов. К изучаемым свойствам относятся структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства этих веществ. Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоёмких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро- и наноразмеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука — материаловедение.

Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные учёными-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 плёнок, обжига, дутья стекла и др.

Содержание

Направления исследований материаловедения

Разделы наук, на которых базируется материаловедение

Примечания

См. также

Ссылки

Химический портал — мир химии, веществ и превращений на страницах Википедии.

Полезное

Смотреть что такое «Материаловедение» в других словарях:

материаловедение — материаловедение … Орфографический словарь-справочник

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, материаловедения, мн. нет, ср. Наука о материалах (см. материал в 1 знач.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — [рья ], я, ср. Наука о прочности и деформируемости материалов (в 1 знач.). | прил. материаловедческий, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

материаловедение — сущ., кол во синонимов: 7 • биоматериал (2) • керамика (18) • кристаллография (5) … Словарь синонимов

материаловедение — Наука о строении и св вах металлич. и неметаллич. (керамич., полимер., композиц. и др.) конструкц. материалов. Осн. задачи м.: установление законом, связей между составом, строением (включая дефекты строения) и св вами разных конструкц.… … Справочник технического переводчика

Материаловедение — – наука, изучающая и устанавливающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами современных машиностроительных материалов, а также о методах изменения этих свойств. [Энциклопедический словарь. 2009 г.] Рубрика термина: Общие термины … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — я; ср. Наука о прочности и деформируемости материалов какой л. области производства. ◁ Материаловедческий, ая, ое. * * * МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, научная дисциплина, изучающая закономерности образования различных материалов… … Энциклопедический словарь

Материаловедение — наука, изучающая строение, свойства, ассортимент материалов и т. д. в какой л. области производства. Текстильное материаловедение наука о строении, свойствах и оценке качества текстильных материалов, т. е. материалов, которые состоят из… … Энциклопедия моды и одежды

Материаловедение — ср. 1. Научная дисциплина, изучающая материалы [материал I], используемые в какой либо области производства, деятельности. 2. Учебный предмет, содержащий теоретические основы данной дисциплины. 3. разг. Учебник, излагающий содержание данного… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Источник

Презентация на тему: «Для чего нужно изучать материаловедение?»

Данная презентация помогает учащимся лучше познакомиться с новым предметом.

Просмотр содержимого документа
«Презентация на тему: «Для чего нужно изучать материаловедение?»»

Для чего нужно изучать материаловедение

Разработала Козакова Л.Г.

комплексная дисциплина о способах получения, переработки и обработки конструкционных материалов (металлических и неметаллических), применяемых во всех отраслях народного хозяйства

Металловедение – наука, изучающая состав, внутреннее строение и свойства металлов и сплавов в их взаимосвязи, а также закономерности их изменения при тепловом, химическом и механическом воздействии

Они внесли огромный вклад в развитие материаловедения

Михаил Васильевич Ломоносов (1711 – 1765)

Химик, физик, предначертал программу физико-химических исследований, создал молекулярно-кинетическую теорию, заложил основы науки о стекле, приборостроитель, металлург, геолог и т.д.

Аносов Павел Петрович (1796 – 1851)

Впервые в мире применил микроскоп для изучения внутреннего строения металлов и доказал, что свойства металлов зависят не только от химического состава, но и от внутреннего строения (структуры)

В своих трудах описал влияние условий нагрева и охлаждения сплавов на их свойства, положил начало современной термической обработки металлов

Бутлеров Александр Михайлович (1828 – 1886)

Создал теорию химического строения, что в настоящее время помогает создавать полимеры с заранее заданными свойствами

Взаимосвязь материаловедения с другими науками

Учебники и пособия для изучения материаловедения

Основные разделы, изучаемые в курсе «Материаловедение»

I. Введение. Основные сведения о металлах и сплавах

II. Железоуглеродистые сплавы

III. Термическая обработка стали и чугуна

IV. Цветные металлы и сплавы

V. Коррозия металлов

VI. Неметаллические материалы

Знания материаловедения нужны

Термины из материаловедения, наиболее часто встречаемые в повседневной жизни

Металл, сплав, чугун, сталь, бронза, латунь, прочность, твердость, упругость, пластичность, предел прочности, автомобильный бензин, дизельное топливо, смазочные материалы

Кто из ученых впервые предложил использовать микроскоп для изучения внутреннего строения металлов

Верно ли утверждение:

дисциплина о способах получения, переработки и обработки конструкционных материалов

Назовите свойства, характерные для всех металлов

Укажите правильный вариант ответа

Знание материаловедения способствует:

а) новым открытиям в науке и технике

б) созданию новых материалов с заранее заданными свойствами

Источник

Значение курса материаловедение.

Значение курса материаловедение.

Металлы. Основные признаки металлов.

Классификация металлов

Большинство элементов в периодической системе – металлы. Все эти металлы обладают самыми разными св-вами, однако по ряду признаков все металлы и их сплавы могут быть разбиты на несколько классов и групп. Прежде всего различают класс черных металлов и класс цветных. К черным металлам относят железо и ряд металлов похожих на железо по след. признакам: 1)высокая твердость и прочность; 2)высокая t плавления; 3)ферромагнетизм; 4)полиморфизм.

К этим металлам относят: марганец, кобальт, хром, никель. Все остальные цветные.

По комплексу эксплуатационных и потр. св-в. металлы и их сплавы делятся на следующие группы: 1)легкие (низкая плотность) (Al,Ti,Zn,Mg,Be) 2)Легкоплавкие(t плавления 1539)(W, Mo, V, Pt,Ti) 4)Благородные(высокая коррозионная стойкость) (Ag,Pt,Au) 5)Щелочно-земельные (высокая хим. активность) – I и II гр. 6)Редкоземельные (встречаются только в виде полиметаллов- лантаноиды) 7)Уравнение (склонность к радиоактивному распаду)- актиноиды.

Чистые металлы обладают не удовлетворительными мех. свойствами. Они либо очень мягкие и пластичные, либо твердые и хрупкие и по этому в качестве конструкционных материалов практически не используются. Основными констр. мат. явл. различные сплавы металлов др. с др. и с не металлами. Именно эти сложные вещ-ва могут иметь любые, сколь угодно сложные комплексы св-в требуемых в технике.

Механические св-ва и их классификация

Под мех свойствами подразумеваем реакцию материала под воздействием внешних механических сил. В зависимости от того как материал реагирует на это воздействие различают след. св-ва и соответствующие количественные характеристики этих свойств: 1)упругость – способность материала принимать свою форму и размеры после снятия нагрузки.

σу- предел упругости

2)пластичность- способность материала изменять свою форму и размеры без разрушения.

ψ- относительное сужение

3)прочность – св-во материала сопротивляться разрушению

σвр- предел прочности

4)твердость- способность материала сопротивляться упругой деформации, пластической деформации или разрушению в поверхностном слое. Кол. характеристики мех. св-в в знач. степени опр. условиями их определения – схемой нагружения (раст-сж, изгиб, кручение) и законом изменения сил во времени. В зависимости от этого закона различают 3 варианта условий нагружения и соотв. испытаний мех. св-в материала.

Механические свойства, опр. при статических испытаниях.

Эти свойства определяются в условиях когда воздействующие силы неизменны или медленно изменяются во времени. Эти свойства определяются при статических испытаниях очень часто по схеме растяжения спец. образцов на испытательных (разрывных) машинах.

l₀,a₀,b₀-соответствующая нач. рабочая длина, нач. толщина, нач. ширина.

l_к,a_к,b_к-соотв. размеры после разрушения образца.

I участок линейной упругой деформации

Р_кр – усилие пропорц.

К-коэф. пропорц. (К=Е=tgα)

II участок нелинейной упругой деформации

III полка текучести

Определение количественных характеристических статических мех. св-в производится после обработки диаграммы растяжения и обмера разрушенного образца путем перехода от абс. показателей усилия и деформации к относ. по след. формулам:

σ=P/S – переход от усилия к напряжению

δ=Δ/l0 – переход от Δàδ

σпр=Pпр/S0, где S0=a0/b0

6.Твердость. Способы определения твердости.

Исследование мех. св-в мет. и сплавов обычно начинается с определения их твердости.

Преимущество этого вида испытаний:

1.Можно производить без разрушения исследуемого образца

3)Простота приборов и методик по сравнению с другими методами исследований.

4)Полученные результаты измерения твердости позволяют сделать выводы о других свойствах образцов, а так же предварительно сделать заключение о присутствии слоя химико-термической обработки.

В промышленности используются около 30 методов измерения твердости, однако можно выделить несколько основных: метод царапины, отскока, статического и динамического вдавливания. Оценки твердости исследуемых материалов полученные различными способами базирующимися на критериях, с различными физическим смыслом. Метод царапания характеризует сопротивление материала разрушению; твердость определяемая внедрением в материал более тела характеризует сопротивление пластической деформации. Твердость определяемая по высоте отскока наконечника или шарика от поверхности испытуемого образца характеризует упругие св-ва материала. Под твердостью понимаем св-в материала оказывает сопротивление упругой и пластической деформации или разрушению при местных контактных воздействиях со стороны другого более твердого тела, определенной формы и размера не получающий остаточную деформацию.

На практике применяются следующие способы измерения твердости

1)Вдавливание стального шарика (метод Бринелля) 2)Вдавливание алмазного конуса (метод Роквелла) 3)Вдавливание четырехгранной алмазной пирамиды (метод Виккерса)

Анизотропия в металлах.

Для идеальных кристаллов и монокристаллов характерно явление анизотропии, т.е. неоднородности св-в по различным направлениям. Это связано с разной плотностью расположения частиц в кристалле в различных направлениях и плоскостях. В обычных ме, которые в естественном состоянии явл. поликристаллами анизотропия на проявляется. Их называют квазинтрозотропными (видимо изотропными). Однако при некоторых технологических воздействиях (прокат, штамповка, ковка) в поликристаллах появляются предпостительная ориентировка структуры (текстуры) и сразу же возникает анизотропия. Это явление вредно и может быть устранено у поликристаллических материалов специальный термической обработкой – обжигом.

Полиморфизм металлов.

Многие металлы в зависимости от температуры могут существовать в разных кристаллических формах, или в разных модификациях. В результате полиморфного превращения атомы кристаллического тела, имеющие решетку одного типа, перестраиваются таким образом, что образуется кристаллическая решетка другого типа. Полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре, для большинства металлов принято обозначать буквой α, а при более высокой β, а затем γ и т.д.

Переход чистого металла из одной полиморфной модификации в другую в условиях равновесия протекает при постоянной температуре (при критической точке) и сопровождается выделением тепла, если превращение идет при охлаждении, и поглощением тепла – в случае нагрева. Как и при кристаллизации из жидкой фаз, для того чтобы полиморфное превращение протекало, нужно некоторое переохлаждение (или перенагрев) относительно равновесной температуры. Полиморфное превращение по своему механизму кристаллизационный процесс и осущ. путем образования зародышей и последующего их роста.

Сплавы и их фазовые сплавы. Общие положения.

Сплавы могут быть однофазные и многофазные. В металлических сплавах встречаются следующие фазы:

Твердые растворы и их виды.

Твердый раствор- многокомпонентная фаза образующаяся при условии, что один компонент растворитель сохраняет свою кристаллическую решетку, а другие компоненты теряют свою решетку и располагаются внутри кристаллической решетки растворителя. Основные признаки тв. растворов: 1.кристаллическая решетка и осн. св-ва тв. раствора передаются от компонента в растворитель 2. Тв. растворы всегда имеют первичный состав 3.Тв. растворы кристаллизируются (плавятся) в интервале t-p.

В зависимости от того, как атомы растворенного компонента располагаются внутри кристаллической решетки растворителя, различают тв. растворы замещения и тв. растворы внедрения. В тв. растворах замещения атомы растворенных компонентов замещают часть атомов растворителя в узлах кристаллической решетки. Эти растворы образуются когда атомные радиусы компонентов близки. Тв. растворы замещения могут быть с ограниченной и неограниченной растворимостью. Неограниченная растворимость компонентов возникает при следующих условиях:

1)Атомные радиусы отличаются не >15%

2)В-ва – компоненты имеют одинаковые кристаллические решетки (изоморфны)

Твердые растворы внедрения возникают когда атомные радиусы компонентов очень сильно отличаются друг от друга. В этом случае растворимое вещ-во обладающее малым R располагается в межузельном пространстве (парах) внутри крст. решетки. Поскольку этих пар относительно немного, то твердые растворы внедрения всегда имеют ограниченную растворимость компонентов. В качестве растворимых вещ-в в этих растворах выступают вещ-ва с очень маленькими атомными радиусами: H, N, C, B.

Правило фаз.

Для проверки правильности полученных термокинетических кривых охлаждения, для решения обратной задачи построения этих кривых по уже известной диаграмме состояния а также для анализа фазовых состояний по диаграмме состояния используется правило фаз (Гиббса) которое устанавливает взаимосвязь между числом компонентов системы (сплава) число внешних переменных факторов, числом фаз находящихся в равновесии при данных условиях и числом степеней свободы системы.

с-степень свободы, т.е. число возможностей изменения внешних факторов

к- число компонентов системы (к=1 чистое вещ-во К>1 сплав)

в- число внешних переменных факторов (В=1 температура)

ф- число фаз находящихся в равновесии

с=0 – ни один внешний фактор не имеет право меняться. Система нонвариантная

с=1- без нарушения равновесия может меняться 1 фактор. Моновариантная

с=2,3,4… могут меняться 2,3,4 и т.д. факторов, при этом равновесие не будет меняться.

Учитывая то, что в большинстве случаев переменным фактором явл. только t, то правило фаз может быть упращено:

Правило концентраций

Это правило позволяет определить концентрацию компонента Б в каждой фазе в двухфазных областях диаграммы. Для этого через данную точку проводится горизонтальная прямая (конода) до пересечения с границами двухфазной области. Проекция точки пересечения коноды с линией ликвидус на ось концентрации дает концентрацию компонента Б в жидкости, а проекция точки пересечения с линией солидус- в твердом растворе.

Правило отрезков.

Это правило позволяет определить количественное соотношение фаз (в %) в двухфазных областях. Для этого также проводится конода abc и далее количество каждой фазы рассчитывается по следующим пропорциям ж=(ав/вс)*100%

Правило фаз, а также правило концентраций и правило отрезков позволяет однозначно расшифровать фазовый состав сплавов на любом сколь угодно сложных диаграммах состояния.

Значение курса материаловедение.

Источник

1. Предмет материаловедения; современная классификация материалов, основные этапы развития материаловедения

1. Предмет материаловедения; современная классификация материалов, основные этапы развития материаловедения

Материаловедение изучает состав, структуру, свойства и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды. Воздействие бывает тепловым, электрическим, магнитным и т. д. Любой компонент конструкций или сооружений подвергается нагрузкам как со стороны других компонентов, так и со стороны внешней среды.

Классификация материалов: металлические, неметаллические и композиционные материалы. Металлические материалы подразделяются на цветные металлы, порошковые материалы. Неметаллические материалы: резина, стекло, керамика, пластические массы, ситаллы. Композиционные материалы являются составными материалами, в состав которых входят два и более материалов (стеклопластики).

Существует классификация материалов в зависимости от вида полуфабрикатов: листы, порошки, гранулы, волокна, профили и т. д.

Техника создания материалов положена в основу классификации по структуре.

Металлические материалы подразделяются на группы в соответствии с тем компонентом, который лежит в их основе. Материалы черной металлургии: сталь, чугуны, ферросплавы, сплавы, в которых основной компонент – железо. Материалы цветной металлургии: алюминий, медь, цинк, свинец, никель, олово.

Основу современной техники составляют металлы и металлические сплавы. Сегодня металлы являются самым универсальным по применению классом материалов. Для того чтобы повысить качество и надежность изделий, требуются новые материалы. Для решения этих проблем применяются композиционные, полимерные, порошковые материалы.

Металлы – вещества, которые обладают ковкостью, блеском, электропроводностью и теплопроводностью. В технике все металлические материалы называют металлами и делят на две группы.

Простые металлы – металлы, которые имеют небольшое количество примесей других металлов.

Сложные металлы – металлы, которые представляют сочетания простого металла как основы с другими элементами.

Три четверти всех элементов в периодической системе являются металлами.

Материаловедение или наука о материалах получила свое развитие с древнейших времен. Первый этап развития материаловедения начинается со специализированного изготовления керамики. Особый вклад в становление материаловедения в России был сделан М.В. Ломоносовым (1711–1765) и Д.И. Менделеевым (1834–1907). Ломоносов разработал курс по физической химии и химической атомистики, подтвердил теорию об атомно-молекулярном строении вещества. Менделееву принадлежит заслуга разработки периодической системы элементов. Оба ученых немалое внимание уделяли проблеме производства стекла.

В XIX в. вклад в развитие материаловедения внесли Ф.Ю. Левинсон-Лессинг, Е.С. Федоров, В.А. Обручев, А.И. Ферсман, Н.Н. Белелюбский. Начинают производиться новые материалы: портландцемент, новые гипсы, цементные бетоны, полимерные материалы и т. д.

В машиностроении широкое применение получили металлы и сплавы металлов, именно поэтому металловедение является важной частью материаловедения.

Металловедение как наука возникло в России в XIX в, оно является научной основой для разработки новых оптимальных технологических процессов: термической обработки, литья, прокатки штамповки сварки. Сочетание высокой прочности и твердости с хорошей пластичностью, вязкостью и обрабатываемостью, не встречающееся у других материалов, явилось причиной использования металлов в качестве основного конструкционного материала во всех областях техники.

Впервые установил существование связи между строением стали и ее свойствами выдающийся русский ученый П.П. Аносов (1799–1851 гг.), раскрывший давно утраченный секрет изготовления и получения древними мастерами Востока булатной стали, которая идет для производства клинков. Булатная сталь Аносова славилась во всем мире и даже вывозилась за границу. Клинки, которые были изготовлены из этой стали, отличались высокой твердостью и вязкостью. П.П. Аносов считается «зачинателем» производства высококачественной стали, он впервые применил микроскоп для определения строения стали и положил начало изучению закономерной связи между структурой и свойствами сплавов.

Основоположник научного металловедения Д.К. Чернов (1839–1921 гг.), который открыл в 1868 г. фазовые превращения в стали. Открытие Д.К. Черновым критических точек а и b (по современному обозначению А1 и A3) совершило революцию в познании природы металлических сплавов и позволило объяснить ряд «таинственных» явлений, которые происходят при термической обработке сталей.

Огромный вклад в развитие науки о металлах внесли Н.С. Курнаков, А.А. Байков, Н.Т. Гудцов, А.А. Бочнар, Г.В. Курдюмов, С.С. Штейиберг, А.П. Гуляев, а также другие советские ученые.

Большое значение в развитии металловедения и термической обработки имели работы Осмонда (Франция), Зейтца, Бейна и Мейла (США), Таммана и Ганемана (Германия).

В XX веке были достигнуты крупные достижения в теории и практике материаловедения, созданы высокопрочные материалы для инструментов, разработаны композиционные материалы, открыты и использованы свойства полупроводников, совершенствовались способы упрочнения деталей термической и химико-термической обработкой.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Источник