Какие свойства металлов или сплавов лежат в основе: Какие свойства металлов или сплавов лежат в основе образования

Содержание

Ответы к упражнениям § 4. Химия 9 класс.

Упражнение: 1

Назовите семь чудес света и укажите, какую роль играли металлы в их создании.

В создании: Пирамиды Хеопса, Галикарнасского мавзолея, Колосса Родосского, Александрийского маяка, храма Дианы Эфесской, статуи Зевса Олимпийского, висячих садов Семирамиды, металлы играли решающую роль. Так как при создании этих 7 чудес света применялись орудия из металла…

Упражнение: 2

Какими из прилагательных можно описать свойства ртути при обычных условиях: а) твердая, б) жидкая, в)хрупкая, г) ядовитая, д) тягучая, е) блестящая, ж) прозрачная?

Ртуть при обычных условиях находиться в жидком агрегатном состоянии и соответствует прилагательным: б) жидкая, Г) ядовитая, д) тягучая, б) блестящая.

Упражнение: 3

Какие свойства металлов или сплавов лежат в основе образования литературных выражений: «стальной характер». «железные нервы», «золотое сердце», металлический голос», «свинцовый кулак»?

«Стальной характер» — твердость. Так же как и сталь, такой человек твердый, сильный, не поддающийся внешнему давлению.
«Железные нервы» — прочность на разрыв. Человек с такими нервами выдержанный, способный принимать обдуманное решение в критических ситуациях.
«Золотое сердце» металлически блеск приятного теплого желтого оттенка. «Золотое сердце» говорят о добром, отзывчивом человеке, к которому тянутся и которого любят окружающие люди.
«Металлический голос»- способность металлов производить при ударе звонкие звуки. «Металлический голос» — звонкий холодный, равнодушный, неприятный голос.
«Свинцовый кулак» — свинец относится к тяжелым металлам, соответственно «свинцовый кулак» — тяжелый кулак. (часто бывает, что человек с такими кулаками — очень сильный и недалекий человек)

Упражнение: 4

Какими из прилагательных можно воспользоваться для характеристик предгрозового неба: а) железное, б) магнитное, в) свинцовое, г) серебристо-белое, д) тяжелое.

Предгрозовое небо: свинцовое и тяжелое.

Упражнение: 5

Какую роль в истории человечества сыграли металлы?

На протяжении истории человечества и в современном мире металлы играют очень важную, роль. Поэтому даже историческое деление на различные периоды развития человечества обозначают по названиям металлов и их сплавов: медный, бронзовый железные века.
Невозможно представить существование цивилизации в прошлом и сегодняшний день без использования различных металлов. И в древности и в современном обществе металлы, и в частности железо составляли и составляют фундамент нашего общества. Без металлов не было ба автомобилей, самолётов, невозможно строительство, на их использовании основаны такие отрасли как транспорт, космос, медицина (приборы и медицинские инструменты), сельское хозяйство и т.д. И в быту мы постоянно пользуемся изделиями из металлов…

Какие физические свойства металлов используют в технике: список + особенности

Какие физические свойства металлов используют в технике: краткий обзор свойств группы металлов + 5 главных свойств.

Если речь заходит о взаимосвязях между свойствами и применением металлов, то путь лежит к науке «материаловедение». В сегодняшней статье я лишь вкратце расскажу, какие физические свойства металлов используются в технике. Для более глубокого понимания тематики, советую ознакомиться с другими статьями в рамках данного сайта.

Пара слов о группе металлов и ее свойствах


Металлические металлы подразделяются на 2 категории – черные и цветные. К первым относят различные сплавы и чистые вариации с железом, а остальные – это цвет металл. В чистом виде группа металлических элементов имеет низкие показатели механических свойств, из-за чего при 98% случаев в технике и промышленности используются разнообразные сплавы.

Обратите внимание: практическая значимость различных типов металлов сильно варьируется. Наибольшее значение имеет железо. На базе данного материала изготавливается более 88% всей металлургической продукции в мире.

Группа цветных металлов хоть и применяется реже, но ее физические и химические свойства являются более уникальными, и заменить их более доступным аналогом бывает просто невозможно. Среди промышленно значимых цвет металлов наибольшее значение имеет алюминий, медь, магний и титан.

О базовых свойствах металлов расскажу отдельной таблицей.

КатегорияСвойствоОписание
МеханикаПрочностьПотенциал металлического элемента в сопротивлении к разрушительным действиям из вне.
ТвердостьПотенциал сопротивляться прониканию другого металлического элемента под силой тяжести или под внешней нагрузкой.
ВязкостьСопротивление металлического элемента в отношении нагрузок динамического характера.
УпругостьУровень восстановления формы + изначальных физических параметров формы после окончания приложения усилия на элемент из вне.
ПластичностьУровень пиковых изменений формы без существенных разрушений общей структуры металлического элемента.
ХрупкостьРазрушение металла в результате воздействия внешних сил при отсутствии деформаций остаточного типа.
ТехнологияКовкостьСпособность металлического материала выдерживать внешнее воздействие (обработку) под давлением не разрушаясь структурно.
СвариваемостьНа сколько качественные швы способен образовывать выбранный металл в процессе сварочных работ.
РезкаНа сколько хорошо металл обрабатывается инструментами режущего типа (ножницы по металлу и прочее).
ХимияЖаростойкостьПотенциал металла в оказании сопротивления окислительным процессам под воздействием газовой среды в комбинации с высоким температурным воздействием.
ЖаропрочностьПотенциал сохранения механических свойств элемента в условия влияния высокого температурного режима.
ИзносостойкостьПредельно допустимые значения сопротивляемости верхнего слоя металла в отношении разрушающего воздействия силы трения.
Стойкость к радиацииНа сколько хорошо внешняя и внутренняя структура материала способна оказывать сопротивление воздействию ядерного облучения.

В твердом состоянии подавляющее большинство металлов имеет кристаллическое строение решетки. Форма может быть одной из трех – кубическая объёмно-центрическая, гранецентрическая или гексагональная с плотной упаковкой атомов.

Какие физические свойства металлов используют в технике?


Техническая сторона вопроса в отношении металлов имеет четкий ответ – используются абсолютно все физические свойства. Меняется только степень влияния определенных свойств. В одном направлении делается упор на плотность, а в другом температуру плавления. Далее я детально остановлюсь на каждом из свойств по физике металлов.

1) Плотность

Базовая физическая величина, которая важна в 95% технических вопросов использования. Обращаясь к терминологии, плотность вещества – отношение массы к значению объема металлического тела. Выражается физическое свойство через граммы, деленные на сантиметры кубические. Реже используются килограммы на метры кубические.

Картинка выше, взятая их технической литературы дает возможность узнать плотность большинства популярных марок сталей, чугуна и прочих черных или цветных сплавов. Для измерения значения плотности нестандартных сплавов, которые не указаны в шаблонных таблицах, в 95%+ случаев используется гидростатический метод. В остальных 5% применяется пикнометрический метод.

ГОСТы по гидростатическому методу измерения плотности:

  • 20018-74;
  • 25281-82;
  • 15239-69;
  • ТУ 48-19-76-90.

В основе измерений лежат хорошо смачивающие материалы, которые не вступают в реакции с металлом + не улетучиваются в процессе проведения самих измерений. Обычно используется наиболее простой вариант – дистиллированная вода.

Важно: значение плотности является решающим при изготовлении деталей в авиационной и ракетной технике. Получаемые конструкции просто обязаны сочетать в себе прочность и легкость.

Вопрос оптимизации веса и прочности – одна из главных проблем современного конструирования. Именно плотность в данном вопросе несет решающее значение, а потому данный факт ставит физический параметр металлов в топ-3 по важности из всего прилагаемого списка свойств группы элементов.

2) Температура плавления


Большинство металлов располагают рядом оригинальных свойств, присущих исключительно им. У каждого имеется собственная критическая точка, при которой наступает разрушение кристаллической решетки и переход из твердой формы в жидкую с сохранением объема металлического элемента. Описанный процесс называется плавлением металлов и в металлургической промышленности он является основой производства.

Важно: в технике используются сплавы из чистых металлов и легирующих добавок. Получить нужные свойства без применения процесса плавления невозможно.

Новые соединения образуются в процессе смешивания кристаллических решеток чистых элементов. Температура плавления – величина непостоянная, зависящая от концентрации входящих в сплав компонентов.


В зависимости от температуры плавления, металлы подразделяют на 3 категории – легкоплавкие, среднеплавкие и тугоплавкие. Первые имеют верхний порог расплавки менее 1 000 по Цельсию, а последние более 1500 градусов.

О применении тугоплавких и легкоплавких металлов в технике ниже.

12 физ. и хим. характеристик металла, что плавится в руках

Тугоплавкие металлыЛегкоплавкие металлы
Применение в сварке. Все мы знаем об электродах из вольфрамового сплава. В данном случае металл выступает в качестве основы для расходника.Жидкометаллические тепловые носители нашли применение в энергетической промышленности и машиностроении.
Элементы в электронике.Изготовление моделей выплавляемого типа.
Космос и авиация. Некоторые сплавы используются в сверхзвуковой авиации и производстве космических кораблей.Вакуумная техника. Применение в уплотнениях, пайке швов и прочем подобном.
Военная промышленность. Как правило, конструктивно важные элементы, которые обязаны быть защищены от высоких температур и расплавки, упаковывают в оболочки из тугоплавкого металла.Микроэлектроника, а именно покрытие различных датчиков, предохранителей и конечно же использование в качестве припоев.
Применяются при разработке техники вакуумного типа.Используются как основа для расплавляемой смазки для металлов.

Наиболее популярным и наглядным применением тугоплавких металлов является нити накалывания в лампах. Из металлопроката можно выделить полосы вытяжки, фольгу, трубы и проволоку.

3) Электропроводимость


В основе данного свойства лежит способность металла в проводимости электрического тока. Значение является обратным величине электрического сопротивления. Обозначение параметра в технической литературе – «G», а единица измерения в соответствии с международной системой – сименсы (См).

Наибольшей проводимостью электрического тока может похвастаться серебро (62 500 000 См/м). Так как сам по себе металл относится к группе «благородных», делать из него проводку весьма дорого. В качестве более дешевой альтернативы используется медь (59 500 000 См/м). Ее более высокая температура плавления дает возможность продлить срок службы конструкционного элемента, целью которого является проводимость электричества.

Обратите внимание: любой из сплавов имеет намного меньшую электрическую проводимость нежели чистое вещество.

Причиной тому служит слияние структурной сетки элементов, из-за чего прекращается нормальная работа электронов внутри нового металлического вещества. Формирование базы знаний вокруг рассматриваемого свойства происходило за счет теории электропроводимости металлов.

В нее входит 6 пунктов:

  1. Высокая проводимость повязана на количестве свободных электронов;
  2. Возникновение тока происходит за счет внешнего воздействия на металл, в результате чего происходит упорядочивание движения электронов внутри элемента.
  3. Сила тока, проходящего через металл, рассчитывается на основании закона Ома.
  4. Разное число элементарных частиц влияет на значение сопротивления.
  5. Ток в цепи возникает сразу же после воздействия на электроны.
  6. При повышении температурного режима увеличивается и сопротивление металла.

Наибольшей электропроводимостью могут похвастаться металлы из щелочной группы, но из-за их ограничений по другим свойствам (температура плавления и химическая активность), их применение в технике и промышленности крайне ограничено.

Где используются электроповодимые металлы:

  • при заземлении электроустановок;
  • с целью выравнивания потенциалов;
  • как громоотводы.

Ну и основная функция проводников – это доставка электричества. Обход наукой стороной данного свойства не позволил бы развиваться техническому прогрессу как таковому в принципе.

6 шагов, как отличить медь от латуни в домашних условиях

4) Какие еще физические свойства металлов используют в технике: теплопроводимость


Теплопроводимость веществ – неотъемлемая часть термодинамики. В отношении металла данное свойство показывает на сколько хорошо материал способен распределять тепло по всей плоскости металлического объекта. Транспортировка тепловой энергии происходит за счет движения элементарных частиц внутри элемента – атомы, электроны и так далее.

Справочные значения тепловой проводимости для популярных металлов и сплавов представленный на картинке выше. Более детальные таблицы представлены в специализированной литературе по материаловедению.

Обратите внимание: значения теплопроводимости подают на промежутке от 0 до 600 по Цельсию.

Сказать о тотальном преимуществе металлов с высокой или низкой теплопроводиомстью нельзя. Все зависит от сферы применения материала.

В каких областях важен рассматриваемый параметр:

  • строительство. Приоритет на низкую проводимость материалов. В таких помещениях температура будет сохранять оптимальные показатели как летом, так и зимой;
  • отопительные системы. Актуально в производстве радиаторов и труб для транспортировки тепла;
  • техника. В определенных направлениях приборостроения важна защита от перегрева. При таких требованиях выбор материала-оболочки осуществляется на основании теплопроводимости материала.

Важно понимать, что при образовании новых типов сплавов параметр проводимости тепла изменяется. Чтобы узнать актуальные значения, используются опытные методы определения. Частный выбор зависит от особенностей исследуемого металла.

Базовые физические свойства металлов:

5) Магнетизм

Способность металлов намагничиваться или притягиваться магнитами стоит на втором месте по важности для ниши техники. Существует 2 способа определения уровня магнетизма металлов – магнитно-металлографический метод и магнитная металлография. Второй реализовать проще, ибо в основе лежат проявления магнитных свойств на поверхности исследуемого образца металлического элемента.

11 базовых характеристик, чем отличается чугун от стали

О классификации металлических элементов в чистом виде по отношению к магнитным полям расскажу отдельной таблицей.

ГруппаОтношениеПредставители
ФерромагнитыМогут набирать магнитное поле при воздействии слабых магнитных полей.Кобальт, железо, никель, гадолиний.
ПарамагнитыПрактически не набирают магнитное поле вне зависимости от его силы воздействия.Хром, титан, алюминий, лантан, лютеций и другие лантаноиды.
ДиамагнитыСовсем не притягиваются к магнитам + некоторые могут даже отталкиваться.Олово, висмут, медь.

По факту, магнитными свойствами обладает очень мало металлов, но в повседневности использование магнита указывает нам на противоположный факт. Причина тому 90% промышленности, которая в основе сплавов использует железо, проявляющее крайне сильные ферромагнитные свойства по отношению к магнитным полям.

Где нужны магнитные свойства металлов:

  • в акустических системах, при производстве реле и бесконтактных датчиков;
  • при изготовлении бытовой техники – сепараторы и холодильники;
  • электромашины;
  • элементы узлов в кодовых замках и охранных сигнализациях;
  • техногенераторы;
  • датчики расположения;
  • приборы для измерения электричества;
  • периферия на ПК;
  • узлы в телефонах, видеокамерах и фотоаппаратах;
  • узлы устройств для обработки воды, топлива и масел. Иными словами – магнитные фильтры.

В дополнение, металлы с магнетизмом – это источник прогресса в медицине и автоматизированных транспортных системах. Ну и не будем забывать о магнитных устройствах, что используются в рекламе, реализациях, выставках и прочих мероприятиях по всему миру.

Некоторые специалисты к физическим свойствам относят также коэффициенты линейного и объемного расширений. Данные параметры характеризуют способность металлов расширяться в процессе нагревания. Особо важно учитывать данный параметр в строительной сфере – мосты, железные дороги, трамвайные пути и тому подобное. Так как свойство является составляющей теплопроводимости, рассматривать отдельно его я не вижу смысла.

На этом разбор вопроса считаю исчерпанным. Теперь вы в полной мере знаете, какие физические свойства металлов используют в технике и прочих сферах деятельности человека. При возникновении вопросов, можете изложить их в комментариях.

Материаловедение металлы и сплавы — OXFORDST.RU

7 АНАЛИЗ ДИАГРАММЫ «ЖЕЛЕЗО — УГЛЕРОД».

Джигурда. Может коменты хорошие, потому что люди благодарны за то, что мы кому-то помогли?

Учебные материалы

Данный учебно-методический комплекс составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом профессионального высшего образования РФ по дисциплине «Материаловедение».

  1. Введение
  2. Атомно-кристаллическая структура металлов
  3. Полиморфные превращения
  4. Строение реальных металлов
  5. Формирование структуры металлов при первичной кристаллизации
    1. Энергетические условия и механизм процесса кристаллизации
    2. Строение металлического слитка
    3. Модификаторы
  1. Упругая и пластическая деформация
  2. Теоретическая и техническая прочность металлов
  3. Наклеп
  4. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла
  5. Холодная и горячая деформация
  6. Основы теории сплавов
  7. Диаграммы состояния сплавов
    1. Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов (I рода)
    2. Правило отрезков
    3. Диаграмма состояния сплавов, образующих твердые растворы неограниченной растворимости (II рода)
    4. Диаграмма состояния сплавов, образующих твердые растворы ограниченной растворимости (III рода)
    5. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения (IV рода)
    6. Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
  8. Диаграмма «Железо-углерод»
    1. Критические точки на диаграмме «Железо-углерод»
  9. Фазовые превращения в сплавах железа
    1. Аустенитное превращение
    2. Рост зерна аустенита при нагреве
    3. Превращения переохлажденного аустенита
    4. Перлитное превращение
    5. Мартенситное превращение
    6. Промежуточное (бейнитное) превращение
    7. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении
  10. Чугун
    1. Углеродистый чугун
    2. Легированный чугун
  11. Термическая обработка стали
    1. Отжиг I рода
    2. Отжиг II рода
    3. Нормализация
    4. Закалка
    5. Поверхностная закалка
    6. Дефекты, возникающие при термической обработке стали
    7. Нагрев и охлаждение в соляных ваннах
    8. Отпуск
  12. Термомеханическая обработка
  13. Химико-термическая обработка стали
    1. Цементация
    2. Азотирование
    3. Нитроцементация
    4. Цианирование
    5. Борирование
  14. Углеродистые стали
    1. Влияние углерода на свойства стали
    2. Влияние постоянных примесей на свойства стали
    3. Классификация углеродистых сталей
    4. Стали обыкновенного качества
    5. Качественные углеродистые стали
    6. Углеродистые инструментальные стали
  15. Легированные стали
    1. Взаимодействие легирующих элементов с углеродом
    2. Классификация легированных сталей
    3. Маркировка легированных сталей
    4. Особенности термической обработки легированных сталей
    5. Влияние хрома на свойства сталей
  16. Конструкционные легированные стали
    1. Строительные низколегированные стали
    2. Цементуемые стали
    3. Улучшаемые стали
    4. Пружинно — рессорные стали
  17. Нержавеющие стали и сплавы
    1. Хромистые стали
    2. Хромоникелевые стали
  18. Жаропрочные стали
    1. Жаропрочные сплавы
  19. Инструментальные легированные стали
  20. Металлокерамические твердые сплавы
  21. Твердые и сверхтвердые сплавы
  22. Медь и ее сплавы
  23. Алюминий и его сплавы
  24. Подшипниковые сплавы
  25. Неметаллические материалы
    1. Полимерные материалы
    2. Слоистые термореактивные пластмассы
    3. Термопластичные пластмассы
    4. Газонаполненные пластмассы
    5. Стеклообразные материалы
    6. Керамические материалы
    7. Углеграфитовые материалы
    8. Теплоизоляционные материалы
    9. Сухие теплоизоляционные смеси и порошки
    10. Волокнистые и гибкие материалы и изделия
    11. Формованные жесткие теплоизоляционные изделия
  • Приложения
  • Рекомендуемая литература
  • Контрольные работы
  • Тесты

Уважаемые студенты!
Специалисты нашего сайта готовы оказать помощь в учёбе по разным предметам:
✔ Решение задач
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах

Материаловедение: металлы и сплавы

Формирование структуры и методы исследования свойств металлов; диаграмма состояния «железо-цементит». Железоуглеродистые сплавы; термическая обработка металлов и сплавов. Сплавы, применяемые в промышленности; выбор сплава на основе цветного металла.

РубрикаПроизводство и технологии
Видконтрольная работа
Языкрусский
Дата добавления13.01.2010
Размер файла780,1 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство по образованию

ГОУ СПО «Череповецкий металлургический колледж»

Специальность:


150411 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования»


Материаловедение: металлы и сплавы

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА


Выполнил: Леликов А.П.


студент группы ЗО — 3ТО


Преподаватель: Мальцева О.И.


Череповец


Оглавление

1. Самостоятельная работа №1


«Формирование структуры и методы исследования свойств металлов»


2. Самостоятельная работа № 2


«Диаграмма состояния “железо-цементит”


3. Самостоятельная работа №3


«Железоуглеродистые сплавы»


4. Самостоятельная работа № 4


«Термическая обработка металлов и сплавов»


5. Самостоятельная работа № 5


«Сплавы, применяемые в промышленности»


Самостоятельная работа 1

Вариант задания № 9


1. Объясните, к какой деформации (холодной или горячей), следует отнести прокатку низкоуглеродистой стали, свинца и вольфрама при комнатной температуре.

Холодная прокатка по сравнению с горячей имеет два больших преимущества: во-первых, она позволяет производить листы и полосы толщиной менее 0,8-1 мм, вплоть до нескольких микрон, что горячей прокаткой недостижимо; во-вторых, она обеспечивает получение продукции более высокого качества по всем показателям — точности размеров, отделке поверхности, физико-механическим свойствам. Эти преимущества холодной прокатки обусловили ее широкое использование как в черной, так и в цветной металлургии.


В цветной металлургии холодная прокатка применяется для получения тонких полос, листов и лент из алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов, никеля, титана, цинка, свинца и многих других металлов.


2. Напишите, каким способом надо измерять твёрдость листовой мягкой стали толщиной 1мм.

Твёрдость в большинстве случаев испытывается при статическом характере вдавливания индентора в виде шарика, конуса или пирамиды в тело исследуемого объекта или царапанием поверхностного слоя пирамидой из твёрдого материала (склерометрический метод).

Для определения твёрдости тонких слоёв или мелких образцов используют прибор “Супер-Роквелл”, отличающийся от обычного прибора “ТК” меньшими нагрузками.

3. Объясните, когда процесс кристаллизации протекает быстрее — при небольшой, большой и очень большой степени переохлаждения? (ответ обосновать).

Пространственные кристаллические решетки образуются в металле при переходе из жидкого состояния в твердое. Этот процесс называется кристаллизацией.

Процесс кристаллизации может протекать только при переохлаждении металла ниже равновесной температуры Тп (температура плавления).

На рис.1. изображены термические кривые, характеризующие процесс кристаллизации металлов при охлаждении с разной скоростью. При очень медленном охлаждении степень переохлаждения невелика (рис.1 кривая ?Т). В этих условиях будет получено крупное зерно. С увеличением степени переохлаждения (кривые ?Т1, ?Т2) число зародышей возрастает в большей мере, чем скорость их роста, и размер зерна в металле уменьшается.

Зерно металла сильно влияет на механические свойства: чем мельче зерно, тем выше вязкость и пластичность.

При увеличении степени переохлаждения скорость образования кристаллов и скорость их роста возрастают, при определенной степени переохлаждения достигают максимума, после чего снижаются.

Самостоятельная работа 2

Вариант Задания № 9


1. Построить диаграмму «железо-цементит» с обозначением линий, точек и областей.

Рис..1. Диаграмма состояния железо — цементит

К углеродистым сталям относятся сплавы железа с углеродом с массовой долей углерода от 0,02 до 2,14 %.

Основными компонентами углеродистых сталей являются железо и углерод.

Железо является полиморфным металлом. При температурах ниже 910° С, железо существует в ? -модификации. Эта аллотропическая модификация железа называется ? -железом. В интервале температур от 910° С до 1392° С существует ? -железо с гранецентрированной кубической решеткой.

Углерод является неметаллическим элементом. В углеродистых сталях эти компоненты взаимодействуют, образуя, и зависимости от их количественного соотношения и температуры, разные фазы, представляющие собой однородные части сплава. Углерод может растворяться как в жидком (расплавленном) железе, так и в различных его модификациях в твердом состоянии. В углеродистых сталях различают следующие фазы (рис.1): жидкий сплав (Ж), твердые растворы -феррит (Ф) и аустенит (А) и химическое соединение цементит (Ц),

Феррит — твердый раствор внедрения углерода в ? -железе. Содержит при нормальной температуре 0,006 % углерода. У феррита низкие твердость (HB = 790 МПа) и прочность (?6 = 245МПа), высокие пластичность (? = 50%, ? = 85%) и ударная вязкость (KCU = 2940кДж/м 2 ).

Аустенит — твердый раствор внедрения углерода в ? -железе, при нормальной температуре в углеродистых сталях в равновесном состоянии не существует.

Цементит — химическое соединение железа с углеродом, карбид железа Fc3C. Содержит 6,67 % углерода. Для цементита характерна высокая твердость (НV = 9800 МПа) и очень низкая пластичность.

Перлит — эвтектоидная механическая смесь феррита и цементита (Ф+Ц). Существует ниже 727° С и содержит 0,8% С.

2. Определить вид углеродистой стали и белого чугуна по заданному содержанию углерода, отметить эти точки на своей диаграмме.

Сплав содержащий до 2,14 % С — сталь. По содержанию углерода и по структуре стали подразделяются на доэвтектоидные (0,02 % o С идет эвтектическое превращение, заключающееся в том, что жидкость, содержащая 4,3 % углерода превращается в эвтектическую смесь аустенита и цементита первичного

При 1147°С протекает эвтектическая реакция Lc-AE+Ц.

Жидкость, состав которой соответствует точке С, превращается в эвтектическую смесь аустенита, состав которого соответствует точке Е, и цементита, называемую ледебуритом.

При 727°С протекает эвтектическая реакция A — Фр+Ц.

В отличие от эвтектики, образующейся из жидкости, эвтектоид возникает из твердых фаз. Продукт превращения — эвтектоидная смесь феррита и цементита, называемая перлитом.

Показывает предельную растворимость углерода в аустените.

Показывает предельную растворимость углерода в феррите.

Таблица 5 — Точки диаграммы Fe — Fe3С

Контрольная работа: Материаловедение металлы и сплавы

ГОУ СПО «Череповецкий металлургический колледж»

Специальность:

150411 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования»

Материаловедение: металлы и сплавы

Выполнил: Леликов А.П.

студент группы ЗО — 3ТО

Преподаватель: Мальцева О.И.

1. Самостоятельная работа №1

«Формирование структуры и методы исследования свойств металлов»

2. Самостоятельная работа № 2

«Диаграмма состояния “железо-цементит”

3. Самостоятельная работа №3

4. Самостоятельная работа № 4

«Термическая обработка металлов и сплавов»

5. Самостоятельная работа № 5

«Сплавы, применяемые в промышленности»

Самостоятельная работа 1

«Формирование структуры и методы исследования свойств металлов»

Вариант задания № 9

1. Объясните, к какой деформации (холодной или горячей), следует отнести прокатку низкоуглеродистой стали, свинца и вольфрама при комнатной температуре.

Горячая деформация производится при температуре выше температуры рекристаллизации для получения полностью рекристаллизованной структуры. Холодная прокатка производится ниже температуры рекристаллизации, сопровождается упрочнением (наклепом) металла. Прокатка низкоуглеродистой стали, свинца и вольфрама при комнатной температуре следует отнести к холодной деформации.

Холодная прокатка по сравнению с горячей имеет два больших преимущества: во-первых, она позволяет производить листы и полосы толщиной менее 0,8-1 мм, вплоть до нескольких микрон, что горячей прокаткой недостижимо; во-вторых, она обеспечивает получение продукции более высокого качества по всем показателям — точности размеров, отделке поверхности, физико-механическим свойствам. Эти преимущества холодной прокатки обусловили ее широкое использование как в черной, так и в цветной металлургии.

В цветной металлургии холодная прокатка применяется для получения тонких полос, листов и лент из алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов, никеля, титана, цинка, свинца и многих других металлов.

2. Напишите, каким способом надо измерять твёрдость листовой мягкой стали толщиной 1мм.

Твёрдость в большинстве случаев испытывается при статическом характере вдавливания индентора в виде шарика, конуса или пирамиды в тело исследуемого объекта или царапанием поверхностного слоя пирамидой из твёрдого материала (склерометрический метод).

Для определения твёрдости тонких слоёв или мелких образцов используют прибор “Супер-Роквелл”, отличающийся от обычного прибора “ТК” меньшими нагрузками.

3. Объясните, когда процесс кристаллизации протекает быстрее – при небольшой, большой и очень большой степени переохлаждения? (ответ обосновать).

Пространственные кристаллические решетки образуются в металле при переходе из жидкого состояния в твердое. Этот процесс называется кристаллизацией.

Процесс кристаллизации может протекать только при переохлаждении металла ниже равновесной температуры Тп (температура плавления).

На рис.1. изображены термические кривые, характеризующие процесс кристаллизации металлов при охлаждении с разной скоростью. При очень медленном охлаждении степень переохлаждения невелика (рис.1 кривая ∆Т). В этих условиях будет получено крупное зерно. С увеличением степени переохлаждения (кривые ∆Т1 , ∆Т2 ) число зародышей возрастает в большей мере, чем скорость их роста, и размер зерна в металле уменьшается.

Зерно металла сильно влияет на механические свойства: чем мельче зерно, тем выше вязкость и пластичность.

При увеличении степени переохлаждения скорость образования кристаллов и скорость их роста возрастают, при определенной степени переохлаждения достигают максимума, после чего снижаются.

Самостоятельная работа 2

«Диаграмма состояния “Железо-цементит”»

Вариант Задания № 9

1. Построить диаграмму «железо-цементит» с обозначением линий, точек и областей.

Рис..1. Диаграмма состояния железо – цементит

К углеродистым сталям относятся сплавы железа с углеродом с массовой долей углерода от 0,02 до 2,14 %.

Основными компонентами углеродистых сталей являются железо и углерод.

Железо является полиморфным металлом. При температурах ниже 910° С, железо существует в  -модификации. Эта аллотропическая модификация железа называется  -железом. В интервале температур от 910° С до 1392° С существует  -железо с гранецентрированной кубической решеткой.

Углерод является неметаллическим элементом. В углеродистых сталях эти компоненты взаимодействуют, образуя, и зависимости от их количественного соотношения и температуры, разные фазы, представляющие собой однородные части сплава. Углерод может растворяться как в жидком (расплавленном) железе, так и в различных его модификациях в твердом состоянии. В углеродистых сталях различают следующие фазы (рис.1): жидкий сплав (Ж), твердые растворы -феррит (Ф) и аустенит (А) и химическое соединение цементит (Ц),

Феррит — твердый раствор внедрения углерода в  -железе. Содержит при нормальной температуре 0,006 % углерода. У феррита низкие твердость (HB = 790 МПа) и прочность (6 = 245МПа), высокие пластичность ( = 50%,  = 85%) и ударная вязкость (KCU = 2940кДж/м 2 ).

Аустенит — твердый раствор внедрения углерода в  -железе, при нормальной температуре в углеродистых сталях в равновесном состоянии не существует.

Цементит — химическое соединение железа с углеродом, карбид железа Fc3 C. Содержит 6,67 % углерода. Для цементита характерна высокая твердость (НV = 9800 МПа) и очень низкая пластичность.

Перлит – эвтектоидная механическая смесь феррита и цементита (Ф+Ц). Существует ниже 727° С и содержит 0,8% С.

2. Определить вид углеродистой стали и белого чугуна по заданному содержанию углерода, отметить эти точки на своей диаграмме.

Сплав содержащий до 2,14 % С – сталь. По содержанию углерода и по структуре стали подразделяются на доэвтектоидные (0,02 % o С идет эвтектическое превращение, заключающееся в том, что жидкость, содержащая 4,3 % углерода превращается в эвтектическую смесь аустенита и цементита первичного

При 1147°С протекает эвтектическая реакция Lc-AE +Ц.

Жидкость, состав которой соответствует точке С, превращается в эвтектическую смесь аустенита, состав которого соответствует точке Е, и цементита, называемую ледебуритом.

При 727°С протекает эвтектическая реакция A — Фр+Ц.

В отличие от эвтектики, образующейся из жидкости, эвтектоид возникает из твердых фаз. Продукт превращения – эвтектоидная смесь феррита и цементита, называемая перлитом.

Показывает предельную растворимость углерода в аустените.

Показывает предельную растворимость углерода в феррите.

Таблица 5 – Точки диаграммы Fe – Fe3 С

Механические свойства металлов и сплавов: общий взгляд

Любое вещество, будь то газ, жидкость или твердое тело, обладает рядом специфических, только ему присущих свойств. Однако эти свойства позволяют не только индивидуализировать элементы, но и объединять их в группы по принципу схожести.

Посмотрите на металлы: с обывательской точки зрения это блестящие элементы, с высокой электро- и теплопроводностью, не восприимчивые к внешним физическим воздействиям, ковкие и легко свариваемые при высоких температурах. Достаточен ли этот перечень. чтобы объединить металлы в одну группу? Конечно же нет, металлы и их производные (сплавы) гораздо сложнее и обладают целым набором химических, физических, механических и технологических свойств. Сегодня мы поговорим лишь об одной группе: механических свойствах металлов.

Основные механические свойства

К основным механическим свойствам относят прочность, пластичность, твердость, ударную вязкость и упругость. Большинство показателей механических свойств определяют экспериментально растяжением стандартных образцов на испытательных машинах.

Прочность — способность металла сопротивляться разрушению при действии на него внешних сил.

Пластичность — способность металла необратимо изменять свою форму и размеры под действием внешних и внутренних сил без разрушения.

Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в него более твердого тела. Твердость определяют с помощью твердомеров внедрением стального закаленного шарика в металл (на приборе Бринелля) или внедрением алмазной пирамиды в хорошо подготовленную поверхность образца (на приборе Роквелла). Чем меньше размер отпечатка, тем больше твердость испытуемого металла. Например, углеродистая сталь до закалки имеет твердость 100 . . . 150 НВ () , а после закалки — 500 . . . 600 НВ.

Ударная вязкость — способность металла сопротивляться действию ударных нагрузок. Эта величина, обозначаемая КС (Дж/см2 или кгс • м/см ), определяется отношением механической работы А, затраченной на разрушение образца при ударном изгибе, к площади поперечного сечения образца.

Упругость — способность металла восстанавливать форму и объем после прекращения действий внешних сил. Эта величина характеризуется модулем упругости Е (МПа или кгс/мм2), который равен отношению напряжения а к вызванной им . Высокой упругостью должны обладать стали и сплавы для изготовления рессор и пружин.

Таблица.1. Механические свойства основных промышленных сплавов

Сталь малоуглеродистая (мягкая)

Котельное железо трубы, котлы

Сталь среднеуглеродистая (средней твердости)

Оси, шатуны, валы, рельсы

Сталь твердая после закалки и отпуска

Инструмент ударный и режущий

Детали, работающие на истирание и подверженные коррозии

Детали, изготовленные горячей штамповкой

Детали в авиастроении и автостроении

Основные механические свойства металлов

Что это за свойства? Под механическими понимают такие свойства субстанции, которые отражают ее умение противостоять действиям извне. Известно девять основных механических свойств металлов:

— Прочность — означает, что приложение статической, динамической или знакопеременной нагрузки не приводит к нарушению внешней и внутренней целостности материала, изменению его строения, формы и размеров.

— Твердость (часто путают с прочностью) — характеризует возможность одного материала противостоять прониканию другого, более твердого предмета.

— Упругость — означает способность к деформированию без нарушения целостности под действием определенных сил и возвращению первоначальной формы после освобождения от нагрузки.

— Пластичность (часто путают с упругостью и наоборот) — также способность к деформации без нарушения целостности, однако в отличие от упругости, пластичность означает, что объект способен сохранить полученную форму.

— Стойкость к трещинам — под воздействием внешних сил (ударов, натяжений и пр.) материал не образует трещин и сохраняет наружную целостность.

— Вязкость или ударная вязкость — антоним ломкости, то есть возможность сохранять целостность материала при возрастающих физических воздействиях.

— Износостойкость — способность к сохранению внутренней и внешней целостности при длительном трении.

— Жаростойкость — длительная возможность противостоять изменению формы, размера и разрушению при воздействии больших температур.

— Усталость — время и количество циклических воздействий, которые материал может выдержать без нарушения целостности.

Часто, говоряо тех или иных свойствах, мы путаем их названия: технологические свойства относим к физическим, физические к механическим и наоборот. И это неудивительно, ведь несмотря на глубинные отличия, лежащие в основе той или иной группы свойств, механические свойства не только крайне тесно связаны с другими характеристиками металлов, но и напрямую зависят от них.

Механические свойства металлов

Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение металла (или другого материала) под действием приложенных внешних механических сил. К механическим свойствам обычно относят сопротивление металла (сплава) деформации (прочность) и сопротивление разрушению (пластичность, вязкость, а также способность металла не разрушаться при наличии трещин).

В результате механических испытаний получают числовые значения механических свойств, т. е. значения напряжений или деформаций, при которых происходят изменения физического и механического состояний материала.

Оценка свойств

При оценке механических свойств металлических материалов различают несколько групп их критериев.

  1. Критерии, определяемые независимо от конструктивных особенностей и характера службы изделий. Эти критерии находятся путем стандартных испытаний гладких образцов на растяжение, сжатие, изгиб, твердость (статические испытания) или на ударный изгиб образцов с надрезом (динамические испытания).
  2. Прочностные и пластические свойства, определяемые при статических испытаниях на гладких образцах хотя и имеют важное значение (они входят в расчетные формулы) во многих случаях не характеризуют прочность этих материалов в реальных условиях эксплуатации деталей машин и сооружений. Они могут быть использованы только для ограниченного числа простых по форме изделий, работающих в условиях статической нагрузки при температурах, близких к нормальной.
  3. Критерии оценки конструктивной прочности материала, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами данного изделия и характеризуют работоспособность материала в условиях эксплуатации.

Физические свойства металлов

Наиболее взаимозависимы между собой механические и химические свойства металлов, ведь именно химический состав металла или сплава, его внутреннее строение (особенности кристаллической решетки) диктуют все остальные его параметры. Если говорить о механических и физических свойствах металлов, то их чаще других путают между собой, что обусловлено близостью данных определений.

Физические свойства часто неотделимы от механических. К примеру, тугоплавкие металлы еще и самые прочные. Главное же отличие лежит в природе свойств. Физические свойства — те что проявляется в покое, механические — только под воздействием извне. Не хуже других связаны механические и технологические свойства металлов. Например, механическое свойство металла «прочность» может быть результатом его грамотной технологической обработки (с этой целью нередко используют «закалку» и «старение»). Обратная взаимосвязь не менее важна, к примеру, ковкость проявление хорошей ударной вязкости.

Делая вывод, можно сказать, что зная некоторые химические, физические или технологические свойства можно предугадать, как будет вести себя металл под воздействием нагрузки (т.е. механически), и наоборот.

В чем отличия механических свойств металлов и сплавов?

Различаются ли механические свойства металлов и сплавов? Безусловно. Ведь любой металлический сплав изначально создается с целью получения каких-либо конкретных свойств. Некоторые сочетания легирующих элементов и основного металла в сплаве способны мгновенно преобразить легируемый элемент. Так алюминий ( не самый прочный и твердый металл в мире) в сочетании с цинком и магнием образует сплав по прочности сравнимый со сталью. Все это дает практически неограниченные возможности в получении веществ наиболее близких к требуемым.

Отдельное внимание следует уделить механическим свойствам наплавленных металлов. Наплавленным считается металл, с помощью которого производилась сварка двух или более частей какого-то металлического элемента или конструкции. Этот металл словно нитки соединяет разорванные части. От того, как будет вести себя «шов» под нагрузкой, будет зависеть безопасность и надежность всей конструкции. Исходя из этого, крайне важно, чтобы свойства наплавленного металла были не хуже, чем у главного металла.

Конструкторская прочность металлов

Критерии конструктивной прочности металлических материалов можно разделить на две группы:

  • критерии, определяющие надежность металлических материалов против внезапных разрушений (вязкость разрушения, работа, поглощаемая при распространении трещин, живучесть и др.). В основе этих методик, использующих основные положения механики разрушения, лежат статические или динамические испытания образцов с острыми трещинами, которые имеют место в реальных деталях машин и конструкциях в условиях эксплуатации (надрезы, сквозные отверстия, неметаллические включения, микропустоты и т. д.). Трещины и микронесплошности сильно меняют поведение металла под нагрузкой, так как являются концентраторами напряжений;
  • критерии, которые определяют долговечность изделий (сопротивление усталости, износостойкость, сопротивление коррозии и т. д.).
Критерии оценки

Критерии оценки прочности конструкции в целом (конструкционной прочности), определяемые при стендовых, натурных и эксплуатационных испытаниях. При этих испытаниях выявляется влияние на прочность и долговечность конструкции таких факторов, как распределение и величина , дефектов технологии изготовления и конструирования металлоизделий и т. д.

Для решения практических задач металловедения необходимо определять как стандартные механические свойства, так и критерии конструктивной прочности.

Как определить механические свойства?

Экспериментальным путем. Среди основных методов определения механических свойств металлов можно выделить:

— испытания на растяжение;

— метод вдавливания по Бринеллю;

— определение твердости металла по Роквеллу;

— оценка твердости по Виккерсу;

— определение вязкости с помощью маятникового копра;

Механические свойства имеют весьма серьезное значение. Их знание позволяет использовать металлы и их сплавы с наибольшей эффективностью и отдачей.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Этот сайт использует cookie для хранения данных. Продолжая использовать сайт, Вы даете свое согласие на работу с этими файлами. OK

Механические свойства металлов

Любое вещество, будь то газ, жидкость или твердое тело, обладает рядом специфических, только ему присущих свойств. Однако эти свойства позволяют не только индивидуализировать элементы, но и объединять их в группы по принципу схожести.

Посмотрите на металлы: с обывательской точки зрения это блестящие элементы, с высокой электро- и теплопроводностью, не восприимчивые к внешним физическим воздействиям, ковкие и легко свариваемые при высоких температурах. Достаточен ли этот перечень. чтобы объединить металлы в одну группу? Конечно же нет, металлы и их производные (сплавы) гораздо сложнее и обладают целым набором химических, физических, механических и технологических свойств. Сегодня мы поговорим лишь об одной группе: механических свойствах металлов.

Блок: 1/4 | Кол-во символов: 773
Источник: https://promplace.ru/vidy-metallov-i-klassifikaciya-staty/mehanicheskie-svoistva-metallov-1542.htm

Основные механические свойства

К основным механическим свойствам относят прочность, пластичность, твердость, ударную вязкость и упругость. Большинство показателей механических свойств определяют экспериментально растяжением стандартных образцов на испытательных машинах.

Прочность — способность металла сопротивляться разрушению при действии на него внешних сил.

Пластичность — способность металла необратимо изменять свою форму и размеры под действием внешних и внутренних сил без разрушения.

Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в него более твердого тела. Твердость определяют с помощью твердомеров внедрением стального закаленного шарика в металл (на приборе Бринелля) или внедрением алмазной пирамиды в хорошо подготовленную поверхность образца (на приборе Роквелла). Чем меньше размер отпечатка, тем больше твердость испытуемого металла. Например, углеродистая сталь до закалки имеет твердость 100 . . . 150 НВ () , а после закалки — 500 . . . 600 НВ.

Ударная вязкость — способность металла сопротивляться действию ударных нагрузок. Эта величина, обозначаемая КС (Дж/см2 или кгс • м/см ), определяется отношением механической работы А, затраченной на разрушение образца при ударном изгибе, к площади поперечного сечения образца.

Упругость — способность металла восстанавливать форму и объем после прекращения действий внешних сил. Эта величина характеризуется модулем упругости Е (МПа или кгс/мм2), который равен отношению напряжения а к вызванной им . Высокой упругостью должны обладать стали и сплавы для изготовления рессор и пружин.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1556
Источник: https://www.metalcutting.ru/content/mehanicheskie-svoystva-metallov

Таблица.1. Механические свойства основных промышленных сплавов

Техническое железо

Мембраны

Чугун серый

12—38

до 0,25

143—220

Отливки фасонные

Чугун высокопрочный

30—60

0,5—10

170—262

Ответственные отливки

Сталь малоуглеродистая (мягкая)

32 — 70

11 — 28

100—130

Котельное железо трубы, котлы

Сталь среднеуглеродистая (средней твердости)

50—70

12 — 16

170 — 200

Оси, шатуны, валы, рельсы

Сталь твердая после закалки и отпуска

110—140

до 9

400—600

Инструмент ударный и режущий

Бронза оловянистая

15 — 25

3—10

70—80

Детали, работающие на истирание и подверженные коррозии

Бронза алюминиевая

40—50

120

То же

Латунь однофазная

25 — 35

30-60

42—60

Патронно-гильзовое производство

Латунь двухфазная

35—45

30—40

_

Детали, изготовленные горячей штамповкой

Силумин

21—23

1 — 3

65—100

Детали в авиастроении и автостроении

Сплавы магния

24 — 32

10—16

60—70

То же

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 1107
Источник: http://xn--80awbhbdcfeu.su/mehansv

Основные механические свойства металлов

Что это за свойства? Под механическими понимают такие свойства субстанции, которые отражают ее умение противостоять действиям извне. Известно девять основных механических свойств металлов:

— Прочность — означает, что приложение статической, динамической или знакопеременной нагрузки не приводит к нарушению внешней и внутренней целостности материала, изменению его строения, формы и размеров.

— Твердость (часто путают с прочностью) — характеризует возможность одного материала противостоять прониканию другого, более твердого предмета.

— Упругость — означает способность к деформированию без нарушения целостности под действием определенных сил и возвращению первоначальной формы после освобождения от нагрузки.

— Пластичность (часто путают с упругостью и наоборот) — также способность к деформации без нарушения целостности, однако в отличие от упругости, пластичность означает, что объект способен сохранить полученную форму.

— Стойкость к трещинам — под воздействием внешних сил (ударов, натяжений и пр.) материал не образует трещин и сохраняет наружную целостность.

— Вязкость или ударная вязкость — антоним ломкости, то есть возможность сохранять целостность материала при возрастающих физических воздействиях.

— Износостойкость — способность к сохранению внутренней и внешней целостности при длительном трении.

— Жаростойкость — длительная возможность противостоять изменению формы, размера и разрушению при воздействии больших температур.

— Усталость — время и количество циклических воздействий, которые материал может выдержать без нарушения целостности.

Часто, говоряо тех или иных свойствах, мы путаем их названия: технологические свойства относим к физическим, физические к механическим и наоборот. И это неудивительно, ведь несмотря на глубинные отличия, лежащие в основе той или иной группы свойств, механические свойства не только крайне тесно связаны с другими характеристиками металлов, но и напрямую зависят от них.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 2075
Источник: https://promplace.ru/vidy-metallov-i-klassifikaciya-staty/mehanicheskie-svoistva-metallov-1542.htm

Механические свойства металлов

Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение металла (или другого материала) под действием приложенных внешних механических сил. К механическим свойствам обычно относят сопротивление металла (сплава) деформации (прочность) и сопротивление разрушению (пластичность, вязкость, а также способность металла не разрушаться при наличии трещин).

В результате механических испытаний получают числовые значения механических свойств, т. е. значения напряжений или деформаций, при которых происходят изменения физического и механического состояний материала.

Оценка свойств

При оценке механических свойств металлических материалов различают несколько групп их критериев.

  1. Критерии, определяемые независимо от конструктивных особенностей и характера службы изделий. Эти критерии находятся путем стандартных испытаний гладких образцов на растяжение, сжатие, изгиб, твердость (статические испытания) или на ударный изгиб образцов с надрезом (динамические испытания).
  2. Прочностные и пластические свойства, определяемые при статических испытаниях на гладких образцах хотя и имеют важное значение (они входят в расчетные формулы) во многих случаях не характеризуют прочность этих материалов в реальных условиях эксплуатации деталей машин и сооружений. Они могут быть использованы только для ограниченного числа простых по форме изделий, работающих в условиях статической нагрузки при температурах, близких к нормальной.
  3. Критерии оценки конструктивной прочности материала, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами данного изделия и характеризуют работоспособность материала в условиях эксплуатации.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 1660
Источник: https://www.metalcutting.ru/content/mehanicheskie-svoystva-metallov

Физические свойства металлов

Наиболее взаимозависимы между собой механические и химические свойства металлов, ведь именно химический состав металла или сплава, его внутреннее строение (особенности кристаллической решетки) диктуют все остальные его параметры. Если говорить о механических и физических свойствах металлов, то их чаще других путают между собой, что обусловлено близостью данных определений.

Физические свойства часто неотделимы от механических. К примеру, тугоплавкие металлы еще и самые прочные. Главное же отличие лежит в природе свойств. Физические свойства — те что проявляется в покое, механические — только под воздействием извне. Не хуже других связаны механические и технологические свойства металлов. Например, механическое свойство металла «прочность» может быть результатом его грамотной технологической обработки (с этой целью нередко используют «закалку» и «старение»). Обратная взаимосвязь не менее важна, к примеру, ковкость проявление хорошей ударной вязкости.

Делая вывод, можно сказать, что зная некоторые химические, физические или технологические свойства можно предугадать, как будет вести себя металл под воздействием нагрузки (т.е. механически), и наоборот.

В чем отличия механических свойств металлов и сплавов?

Различаются ли механические свойства металлов и сплавов? Безусловно. Ведь любой металлический сплав изначально создается с целью получения каких-либо конкретных свойств. Некоторые сочетания легирующих элементов и основного металла в сплаве способны мгновенно преобразить легируемый элемент. Так алюминий ( не самый прочный и твердый металл в мире) в сочетании с цинком и магнием образует сплав по прочности сравнимый со сталью. Все это дает практически неограниченные возможности в получении веществ наиболее близких к требуемым.

Отдельное внимание следует уделить механическим свойствам наплавленных металлов. Наплавленным считается металл, с помощью которого производилась сварка двух или более частей какого-то металлического элемента или конструкции. Этот металл словно нитки соединяет разорванные части. От того, как будет вести себя «шов» под нагрузкой, будет зависеть безопасность и надежность всей конструкции. Исходя из этого, крайне важно, чтобы свойства наплавленного металла были не хуже, чем у главного металла.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 2340
Источник: https://promplace.ru/vidy-metallov-i-klassifikaciya-staty/mehanicheskie-svoistva-metallov-1542.htm

Конструкторская прочность металлов

Критерии конструктивной прочности металлических материалов можно разделить на две группы:

  • критерии, определяющие надежность металлических материалов против внезапных разрушений (вязкость разрушения, работа, поглощаемая при распространении трещин, живучесть и др.). В основе этих методик, использующих основные положения механики разрушения, лежат статические или динамические испытания образцов с острыми трещинами, которые имеют место в реальных деталях машин и конструкциях в условиях эксплуатации (надрезы, сквозные отверстия, неметаллические включения, микропустоты и т. д.). Трещины и микронесплошности сильно меняют поведение металла под нагрузкой, так как являются концентраторами напряжений;
  • критерии, которые определяют долговечность изделий (сопротивление усталости, износостойкость, сопротивление коррозии и т. д.).
Критерии оценки

Критерии оценки прочности конструкции в целом (конструкционной прочности), определяемые при стендовых, натурных и эксплуатационных испытаниях. При этих испытаниях выявляется влияние на прочность и долговечность конструкции таких факторов, как распределение и величина , дефектов технологии изготовления и конструирования металлоизделий и т. д.

Для решения практических задач металловедения необходимо определять как стандартные механические свойства, так и критерии конструктивной прочности.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 1456
Источник: https://www.metalcutting.ru/content/mehanicheskie-svoystva-metallov

Как определить механические свойства?

Экспериментальным путем. Среди основных методов определения механических свойств металлов можно выделить:

— испытания на растяжение;

— метод вдавливания по Бринеллю;

— определение твердости металла по Роквеллу;

— оценка твердости по Виккерсу;

— определение вязкости с помощью маятникового копра;

Механические свойства имеют весьма серьезное значение. Их знание позволяет использовать металлы и их сплавы с наибольшей эффективностью и отдачей.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 545
Источник: https://promplace.ru/vidy-metallov-i-klassifikaciya-staty/mehanicheskie-svoistva-metallov-1542.htm

Кол-во блоков: 8 | Общее кол-во символов: 11512
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:
  1. https://www.metalcutting.ru/content/mehanicheskie-svoystva-metallov: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 4672 (41%)
  2. https://promplace.ru/vidy-metallov-i-klassifikaciya-staty/mehanicheskie-svoistva-metallov-1542.htm: использовано 4 блоков из 4, кол-во символов 5733 (50%)
  3. http://xn--80awbhbdcfeu.su/mehansv: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 1107 (10%)

Обработка металла давлением

В основе обработки металла давлением лежат пластические свойства металлов, именно благодаря этим свойствам металлы могут менять под действием давления не только форму, но и размеры, при этом сохранять данные характеристики и после прекращения внешнего воздействия на них (давления).

Как правило, для повышения пластичности металлов используется нагрев их до температуры, повышающей их пластичность, что в свою очередь облегчает процесс деформации.

Стоит отметить, что обработка металлов и их сплавов давлением имеет высокую производительность и достаточно экономична относительно расхода металла, тем более, если сравнивать с механической обработкой или литьём.

Можно выделить следующие главные способы обработки давлением:

— прокатка;

— прессование;

— волочение;

— штамповка;

— свободная ковка.

Прокатка представляет собой обжатие между вращающими валками металлической заготовки, выделяют холодную и горячую прокатку.

Прокатка осуществляется на специальных прокатных станах, которые делятся на листопрокатные, сортовые, слябинги (заготовки для листового проката), блюминги (производство крупных квадратных заготовок), трубопрокатные (бесшовные и шовные), сортовые (двутавр, тавр, уголки и другое) и специальные.

Волочение представляет собой процесс протягивания металлической заготовки через волочильный глазок (сужающее отверстие). Волочение выделяют горячее и холодное. В качестве сырья используют горячекатаный сортовой прокат (шестигранный, круглый, квадратный и другое). Волочение используется для получения проволоки малого диаметра, фасонных профилей, тонкостенных труб, а так же для проведения калибровки поверхностей изделий.

Прессование металла производится в замкнутой форме, металл выдавливается через специальное отверстие.

Прессуемый металл образует, так называемый пруток. Данный пруток может быть простым или сложным, при этом он может быть так же быть полым либо сплошным, всё зависит от размеров и формы выходного отверстия.

Как правило, прессование используется для обработки цветных металлов и их сплавов (медь и медные сплавы, цинк, свинец, олово, алюминий и другие).

Ковка представляет собой один из наиболее древних и наиболее известных способов обработки металлов.
В целом ковка осуществляется двух видов: ковка в штампах (штамповка) и свободная ковка.

Свободна ковка выполняется  после нагрева заготовки до размягчения металла, после чего при помощи наковальни и молота металлу придаётся определённая форма.

Ковка бывает ручной и машинной, машинная ковка используется при производстве серийных деталей, а ручная при индивидуальном производстве.

Кованые изделия после придания определённой формы, необходимо произвести завершающую обработку, это производится для удлинения срока службы изделия и придания более красивого внешнего вида.

Что касается штамповки, то она используется при массовом производстве, и проводится в прессах и молотах.
Выделяют горячую и холодную штамповку.

Горячая штамповка применяется при массовом серийном производстве, что касается холодной ковки, то она применяется для поковок небольшого размера.

Читайте так же:

Люминесцентный метод выявления дефектов стали, характеристика метода

Обработка стали холодом

25. Зависимость механических и физических свойств от состава в системах различного типа

25. Зависимость механических и физических свойств от состава в системах различного типа

Свойство – это количественная или качественная характеристика материала, определяющая его общность или различие с другими материалами.

Выделяют три основные группы свойств: эксплуатационные, технологические и стоимостные, которые лежат в основе выбора материала, определяют техническую и экономическую целесообразность его применения.

Первостепенное значение имеют эксплуатационные свойства. Работоспособность многих деталей машин и изделий обеспечивает уровень механических свойств.

Механические свойства характеризуют поведение материала под действием внешней нагрузки. Так как условия нагружения деталей машин чрезвычайно разнообразны, то механические свойства включают большую группу показателей.

Работоспособность отдельной группы деталей машин зависит не только от механических свойств, но и от сопротивления воздействию химически активной рабочей среды. Если такое воздействие становится значительным, то определяющим становятся физико-химические свойства материала – жаростойкость и коррозионная стойкость.

Механические свойства характеризуют сопротивление материала деформации, разрушению или особенность его поведения в процессе разрушения. Эта группа свойств включает показатели прочности, жесткости (упругости), пластичности, твердости и вязкости. Основную группу таких показателей составляют стандартные характеристики механических свойств, которые определяют в лабораторных условиях на образцах стандартных размеров. Полученные при таких испытаниях показатели механических свойств оценивают поведение материалов под внешней нагрузкой без учета конструкции детали и условий их эксплуатации. Кроме того, дополнительно определяют показатели конструкционной прочности, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами конкретного изделия и оценивают работоспособность материала в условиях эксплуатации.

Механические свойства материалов характеризуют возможность их использования в изделиях, эксплуатируемых при воздействии механических нагрузок. Основными показателями таких свойств служат параметры прочности, твердость и триботехнические характеристики. Они не являются «чистыми» константами материалов, но существенно зависят от формы, размеров и состояния поверхности образцов, а также режимов испытаний, прежде всего скорости нагружения, температуры, воздействия сред и других факторов. Высокая твердость металла важна при изготовлении режущих изделий. Чаще всего для такого рода изделий используют инструментальные стали.

Прочность – свойство материалов сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы под действием внешних нагрузок. Она обусловлена силами взаимодействия атомных частиц, составляющих материал. Сила взаимодействия двух соседних атомов зависит от расстояния между ними, если пренебречь влиянием окружающих атомов.

Деформирование – изменение относительного расположения частиц в материале. Наиболее простые его виды: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг. Деформация – изменение формы и размеров образца или его частей в результате деформирования.

Предел пропорциональности – напряжение, при котором отступление от линейной зависимости между напряжениями и деформациями достигает некоторого значения, установленного техническими условиями.

Важными физическими свойствами материалов, которые учитываются при использовании материалов, являются плотность, теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение, электропроводность. Особые магнитные свойства железа, никеля, кобальта и их сплавов, а также ферритов, выделили их в группы материалов исключительной ценности – ферро– и ферримагнетики.

Физические свойства определяются типом межатомной связи и химическим составом материалов, температурой и давлением. Для большинства процессов обработки материалов давления не превышают 500 МПа. Такие давления практически не влияют на значения физических свойств. Различают зависимые и независимые от структуры материала физические свойства. Значения последних определяются только химическим составом материала и температурой.

Физические свойства металлов – цвет, плотность, температура плавления, тепло– и электропроводность, способность намагничиваться и т. д. Медь, например, металл красного, а в изломе розового цвета; алюминий серебристо-белого цвета; свинец имеет светло-серый цвет. Важная характеристика физических свойств – электропроводность. Наибольшей (после серебра) электропроводностью обладает медь. Алюминий обладает низкой плотностью, поэтому детали из алюминия и сплавов на его основе широко применяют в автомобиле, тракторостроении. Медь и алюминий, обладающие высокой электропроводностью, используют для изготовления проводников (обмотки трансформаторов, линии электропередачи). Вес изделия или детали также играет важное значение и выступает в качестве главной характеристики.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Механические свойства сплавов и методы их изучения

Методы, предназначенные специально для изучения механических свойств сплавов в температурном интервале хрупкости, позволяют выявить раздельно элементарные процессы, происходящие при нагреве и охлаждении сплавов, и элементарные свойства, совокупность которых определяет сопротивление сплавов образованию горячих трещин. Речь идет в первую очередь о таких характеристиках, как прочность и пластичность сплавов в температурном интервале хрупкости и ширина этого интервала. Испытания проводят на образцах из основного металла в изотермических условиях при температурах кристаллизации или температурах околошовной зоны. При этом скорости охлаждения металла значительно меньше, чем в реальных условиях,  [c.113]
Определению модуля упругости, даже при комплексном изучении механических свойств сплавов, до сих пор уделялось сравнительно мало внимания. Данные о нем для различных сплавов и сталей при повышенных температурах можно найти в литературе лишь в немногих случаях. Одна из основных причин такого положения заключается в том, что трудно экспериментально определить модуль упругости при высоких температурах статическим методом.  [c.72]

Теория термической обработки является центральной учебной дисциплиной в подготовке металловедов и термистов. Перед ее изучением студент должен освоить физическую химию, кристаллографию, металлографию, учение о дефектах кристаллической решетки, изучить механические свойства и методы испытания металлов. В свою очередь теория термической обработки является базой для изучения технологии термической обработки и таких профилирующих спецкурсов металловедения, как Легированные стали и Сплавы цветных и редких металлов .  [c.5]

При изучении влияния размера зерна на механические свойства сплавов оказывается небезразличным метод получения заготовок с разными размерами зерен. Если рост зерна (например, в сплавах на никелевой основе) достигается увеличением температуры закалки, то полученные данные не характеризуют зависимости сопротивления ползучести от размера зерна однозначно, так как увеличение температуры закалки влияет не только на интенсификацию процессов рекристаллизации, ной на процессы растворения карбидов и у -фазы перед их последующим выделением и гомогенизации твердого раствора.  [c.240]

Кратко обобщены результаты работ по исследованию структур металлов методом микротвердости. Рассмотрены основные направления применения метода микротвердости для исследования металлов. Приведены экспериментальные данные, подтверждающие целесообразность применения метода микротвердости в целях физико-химического анализа, в области технологии металлов и металловедения, для изучения пластической и упругой деформации металлов и сплавов при механической обработке. Особое внимание обращено на изучение влияния облучения на физико-химические и механические свойства металлов. Описана аппаратура, применяемая для исследовательских работ в агрессивных средах.  [c.264]

Статьи, заключенные в данный сборник, содержат результаты исследований, выполненных за последние годы в области изучения микроструктурных особенностей деформационных процессов и разрушения в поликристаллических металлических материалах (в том числе композиционных) в условиях теплового и механического воздействия. При проведении исследований использованы методы качественной и количественной тепловой микроскопии в сочетании с другими физическими методами. В ряде работ содержатся сведения о методиках и аппаратуре, применяемых для получения прямых экспериментальных данных об изменениях микростроения и уровня механических свойств изучаемых материалов. Значительное внимание в сборнике уделено изучению микроструктурных особенностей развития пластической деформации сталей и сплавов, биметаллических композиций и сварных соединений при тепловом воздействии в условиях статического и циклического нагружения.  [c.4]


Назначение. Проведение испытаний механических свойств металлов, сплавов и неметаллических материалов, поковок, отливок и деталей на специальных образцах изучение прочности деталей в условиях длительных испытаний на износ, кручение, ползучесть и др. контроль технологических свойств металлов и деталей на выдавливание, изгиб, скручивание, сжатие проведение исследовательских работ по усовершенствованию методов механических испытаний, разработке и внедрению новых методов и новых испытательных машин и приборов.  [c.180]

При изучении сплавов, имевших наибольшую концентрацию примесей, с помощью методов определения электросопротивления и механических свойств было обнаружено, что перед рекристаллизацией, но после уменьшения концентрации вакансий проходит стадия возврата. Исследование тонких металлических фольг в электронном микроскопе показывает, что эта стадия соответствует увеличению совершенства блочной структуры, характерной для металла, подвергнутого холодной обработке. В результате этого исследования было установлено, что примеси, присутствующие в металле, влияют на процесс возврата. Кроме того, полученные данные подтвердили результаты измерений электросопротивления, согласно которым з очищенном зонной плавкой алюминии стадия возврата вообще отсутствует. Поэтому изучение рекристаллизации в этом металле имеет особое значение, поскольку здесь отсутствует влияние возврата на исследуемый процесс.  [c.458]

Необходимы исследования на металлах и сплавах, структура которых отлична от г.ц.к. Хотя механические испытания не являются прямым методом изучения основных свойств закаленных дефектов, например энергии об-разования энергии активации миграции и т. д., было показано, что они весьма полезны при изучении природы стоков для закалочных вакансий. Кроме того, механические испытания оказываются важной методикой для исследований взаимодействия дислокаций с различными типами дефектов. Известно, что эксперименты по закалке некоторых металлов, таких, как железо, и других о. ц. к. металлов и некоторых сплавов довольно затруднительны вследствие растворения в этих металлах газов, а также реакций, протекающих в твердом состоянии. Поэтому должны быть приняты соответствующие предосторожности для уменьшения такого рода влияния.  [c.267]

Специальными методами — рекристаллизацией, медленным охлаждением расплава и т. п.— получают крупные монокристаллы различных металлов, сплавов, каменных пород и т.» п. и на этих монокристаллах детально изучают их механические свойства. В частности, результаты изучения свойств монокристаллов при упругой деформации показывают, что, несмотря на раннее наступление пластической деформации, обусловленное низкими пределами упругости, путем измерения достаточно малых деформаций у всех монокристаллов может быть установлена область линейной зависимости между напряжениями н деформациями.  [c.100]

В целом эта тенденция привела к новым требованиям при проектировании и расчетах конструкций и к изучению таких свойств металлов и сплавов, которых не знала наука об испытании материалов еще 30—40 лет тому назад. Достаточно назвать такие показатели механических свойств, как сопротивление малоцикловой усталости, способность к торможению развивающейся трещины, способность к локальной пластической деформации при наличии трещин, прочность и пластичность при двухосном растяжении и т. д. Необходимость изучения этих свойств, в свою очередь, вызвала появление многих новых методов исследования и повлекла за собой значительную дифференциацию различных областей науки о механике материалов и, естественно, их более узкую специализацию.  [c.3]

Процесс старения исследуют прямыми методами, наблюдая изменения структуры сплавов как под оптическим, так и под электронным микроскопом и при помощи рентгеноструктурного анализа. Косвенными методами изучения старения являются определения твердости, механических свойств, объемных изменений, электрического сопротивления, коэрцитивной силы и других физических свойств.  [c.226]


В пособии изложены методы изучения строения и основных свойств материалов, приведены лабораторные работы по основным разделам курса (макро- и микроисследования, методы определения температур превращений и фазового состава сплавов, механических и физикохимических свойств, термическая обработка стали, чугуна и цветных сплавов), задачи по разбору диаграмм состояния сплавов и их микроструктур и рациональному выбору состава и обработки сплавов и других материалов. Приведена систематизированная классификация основных металлических сплавов, а также полимерных и других неметаллических материалов, используемых в промышленности, и указана область их наиболее широкого применения.  [c.2]

Изучение физических и механических свойств также значительно расширяет знания о природе металлов. Эти методы дают не только качественную, но и количественную оценку свойств металлов, позволяя определить, в какой степени изменяются в нужном для техники направлении свойства сплава при изменении его химического состава, структуры, условий обработки и т. д.  [c.11]

Изучение физических и механических свойств также значительно расширяет знания о природе металлов. Во-первых, эти методы дают не только качественную, но и количественную оценку свойств металлов, позволяя определить, в какой степени изменяются в нужном для техники направлении свойства сплава при изменении его химического состава, структуры, условий обработки и т. д. Во-вторых, эти методы позволяют определить превращения в сплавах, которые часто не могут быть достаточно четко обнаружены другими методами исследования-металлов.  [c.15]

Рентгеновский анализ при всей его ценности для изучения природы сплава не дает необходимых результатов, например, при исследовании начальных стадий распада твердых растворов. В этом случае более чувствительны методы, основанные на измерении физических свойств, так как электросопротивление или магнитные свойства заметно изменяются уже в начальной стадии распада твердого раствора. Так, например, старение технического железа сопровождается резким изменением физических и механических свойств, что указывает на протекание процессов распада твердого [)аствора в то же время рентгеновский анализ и другие структурные методы исследования не отмечают изменений в структуре технического железа при старении.  [c.16]

Влияние бериллия на механические и литейные свойства сплава Мл5 исследовали на образцах и пробах, отливаемых на машине литья под давлением (рис. 41). Бериллий вводили в виде двойной лигатуры А1—Ве (5,3% Ве). В интервале изученных концентраций бериллий мало влияет на свойства сплава. Подсчет средней величины зерна методом секущих показал, что при литье под давлением не наблюдается огрубления зерна, характерного для литья в песчаные формы, вплоть до содержания 0,1% Ве. Ниже приведена средняя величина зерна сплава Мл5 в зависимости от содержания бериллия при литье под давлением [7]  [c.77]

Зная пути расхода энергии, можно оценить вклад каждого процесса в общий баланс энергетических затрат, что даёт возможность выбирать наиболее эффективные методы борьбы с разрушением. Механизм абразивного изнашивания в условиях эксплуатации лопаток асфальтосмесителей представляет собой сложный, процесс, охватывающий комплекс явлений разрушения поверхности трения в результате механического воздействия абразивных частиц, обладающих высокой твёрдостью и прочностью. Определение наиболее существенных факторов, в значительной степени влияющих на характер взаимодействия в конкретных условиях изнашивания, невозможен без детального изучения самого процесса разрушения, исследования микрорельефа изношенных поверхностей, влияния структурного состояния и свойств сплавов на их способность к сопротивлению абразивному изнашиванию.  [c.40]

В сборнике показаны уровень и результаты исследований в области создания и совершенствования методов и средств тепловой микроскопии и изучения строения и свойств металлов и сплавов при механическом нагружении и тепловом воздействии. Приведены сведения о новой аппаратуре для низко- и высокотемпературного деформирования при статическом и циклическом нагружении, обладающей расширенными экспериментальными возможностями.  [c.2]

Для изучения металлов и сплавов нередко используют физические методы исследования (тепловые, объемные, электрические, магнитные). В основу этих исследований положены взаимосвязи между изменениями физических свойств и процессами, происходящими в металлах и сплавах при их обработке или в результате тех или иных воздействий (термических, механических и др.). Наиболее часто применяют дифференциальный термический анализ (построение кривых охлаждения в координатах температура— время) и дилатометрический метод, основанный на изменении объема при фазовых превращениях. Для ферромагнитных материалов применяется магнитный анализ  [c.11]

Для получения информации об упругих свойствах аморфных сплавов используют метод изгиба при многочисленных модификациях этой методики 12.141. Следует однако, отметить, что как и в случае одноосного растяжения, здесь наблюдается высокая чувствительность механических характеристик к геометрии и качеству поверхности ленточных образцов. Применение метода внутреннего трения для изучения неупругих свойств аморфных сплавов ограничено сложностью трактовки получаемых результатов в связи с отсутствием удовлетворительной модели. этого явления применительно к аморфному состоянию [12.151.  [c.172]

В машиностроении для изготовления деталей общего назначения широко применяют сталь (табл. 0.2), чугун (табл. 0.3), сплавы цветных металлов (табл. 0.4), пластмассы (табл. 0.5), резину. Свойства, методы получения, обозначения этих материалов рассмотрены в курсе Технология металлов . В табл. 0.2- .5 приведены маркировка, механические характеристики и для некоторых материалов дано примерное применение. Правильный выбор материала может быть сделан только на основе расчетов, а также сопоставления нескольких вариантов. В дальнейшем при изучении конкретных деталей будет отмечаться, из каких  [c.16]


В последнее время все большее внимание уделяется изучению влияния, оказываемого наложением электрического, магнитного и ультразвукового полей, а также ядерным облучением на структуру и свойства металлов и сплавов в твердом состоянии. В ряде случаев, комбинируя несколько методов обработки с легированием, стремятся использовать различные механизмы превращений и получить металлы и сплавы с необходимыми структурой и свойствами. Так, для упрочнения металлов и сплавов сочетают следующие виды обработки термическую и механическую (термо-механическая обработка), термическую и магнитную (термо-магнитная обработка), термическую, механическую и магнитную (термо-механико-магнит-ная обработка), термическую и ультразвуковую (термо-ультразву-ковая обработка), химико-термическую и ультразвуковую (термо-химико-ультразвуковая) и др.  [c.216]

Положение усугублялось еще и тем, что фундаментальная наука сильно отставала от потребностей практики и решение различных проблем, возникавших при разработке новых сплавов, проводилось методом, который лучше всего можно охарактеризовать как метод проб и ошибок. Исследователям, по существу, было ясным только то, что механические примеси ухудшают свойства этих металлов. В рамках этого положения и проводились соответствующие исследования, хотя единой их линии не было — каждая лаборатория проводила изучение образцов, «загрязненных» по-свое-  [c.110]

Механические свойства сплава в отливках зависят от мак-ро- и микроструктурных факторов. К макроструктурным факторам следует отнести характер макроструктуры и пористости. Как было показано выше, сплавы типа, Л1л5 на основе системы Мд—А1 при литье под давлением образуют мелкое, равноосное макрозерно по всему сечению отливки, и только в от-чЯивках из сплава Мд4-0,4% Л1 присутствует столбчатая зона. Мелкозернистая макроструктура. способствует повышению прочности. Микроструктурные факторы могут быть сведены к повышенной плотности дислокаций и структурным факторам, препятствущим движению дислокаций в. процессе деформации. Чтобы изучать влияние этих факторов на повышение прочности, необходимо отделить влияние пористости, поэтому при изучении механизма упрочнения использовали образцы одинаковой плотности (пористость образцов, определяемая методом гидростатического взвешивания, во всех трех видах различалась на 0,1—0,2%).  [c.48]

Группа советских ученых занималась исследованием механических свойств металлов и сплавов. Среди них почетное место занимает действительный член АН УССР Н. Н. Давиденков, опубликовавший ряд замечательных работ по актуальным вопросам металловедения, в частности Измерение остаточных напряжений в трубах (1931 и 1935 гг.). Большое число работ по прочности и пластической деформации было проведено действительным членом АН УССР С. В. Серенсеном, чл.-корр. АН СССР И. А. Одингом, доктором техн. наук И. В. Кудрявцевым и др. Много научно-исследовательских работ по изучению механических свойств железнодорожных изделий (рельсов, вагонных осей, бандажей, пружин) было опубликовано проф. Н. П. Щаповым. Помимо этого он много работал по исследованию механизма пластической деформации металлов и по методике определения механических свойств стали. Проф. Я. Б. Фрицман известен как автор многих исследований по теории прочности и методам механических испытаний металлов.  [c.189]

Сущность схватывания металлов едина во всех его проявлениях, поэтому изучать его можно как при совместном пластическом деформировании, так и при трении [1]. Первая группа методов удобна для изучения схватывания пластичных металлов и сплавов, как правило, одноименных, или обладающих близкими механическими свойствами (близким сопротивлением пластическому деформированию). К этой группе относится, в частности, метод, заключающийся в деформировании листовых образцов плоскими и симметрично наклониыми пуансонами с применением капсул [2] и без них [3].  [c.63]

Определение коррозии по изменению механических свойств металла. Этот метод часто используют при изучении коррозии алюминиевых сплавов. Однако необходимо помнить, что при отсутствии межкристаллитной коррозии механические свойства металлов в результате коррозии обычно не меняются и этим показателем лишь косвенно определяют изменение сечения образца вследствие коррозии. Действительно, если определить нагрузку, требующуюся для разрыва образца до коррозии и эту же нагрузку после того, как металл прокорродировал, то можно выделить фиктивный предел прочности, характеризующий изменение сечения образца. Обычно определяют предел прочности сгв кгс1ммЦ и удлинение (Ь (%) при растяжении образца.  [c.58]

Из оксидных керметов наиболее изучен и получил распространение кермст из оксида алюминия на связке из металлического хрома или некоторых его сплавов. Кермет, содержащий корунд и хром, обладает хорошими электрофизическими, тепловыми и механическими свойствами. Хорошая термостойкость и сопротивление тепловому удару определили его пригодность для изготовления деталей реактивных двигателей. В керметах корунд — хром содержание каждого компонента может изменяться от 30 до 70%. При этом, естественно, будут меняться свойства соответственно увеличению керамического или металлического компонента. Технология изготовления керметов, содержащих корунд и хром, не отличается от обычной схемы. Предпочтительный метод формования — прессование. Обжигают кермет в вакууме или защитном газе при 1650°С.  [c.244]

Ограниченное число работ по изучению фазовых превращений в порошковых железомарганцевых сплавах, объясняется прежде всего большими трудностями при получении порошков железомарганцевых сплавов, которые возникают вследствие высокой химической активности марганца [204, 205]. Несколько работ посвящено поискам простого и надежного способа получения легированного м[арганцем железа методами порошковой металлургии термодиффузионное насыщение пористых железных прессовок [205] и порошков из точечных источников [206], диффузионное насыщение тонкого слоя железного порошка из твердой марганцевой засыпки [206], спекание смесей порошков железного железа и ферромарганца [205]. Последним способом Киффер и Бенисовский получали пористые спеченные марганцовистые стали с содержанием марганца от 2 до 16% и углерода от О до 2%, а также исследовали их механические свойства. Наиболее простой и экономичный метод получения качественной порошковой высокомарганцевой стали, близкой по составу к стали Гадфильда, был разработан авторами работ [199],— это спекание пористых прессовок из смеси порошков железа, ферромарганца и сажи и последующим динамическим горячим прессованием в штампе.  [c.305]

Книга содержит оригинальные исследования, приведшие к установлению фундаментальных представлений в физике пластичности и прочности кристаллов. Они лежат в основе современного учения о механических свойствах кристаллических тел. В книге выдвинуты и доказаны взгляды о том, что причиной разрушения кристаллов являются дефекты, создаваемые предшествующей этому процессу пластической дефорхмацией. Открыты и изучены явления, определяющие возникновение и образование линий скольжения в кристаллах, обнаружен и исследован новый механизм пластического формоизменения кристаллов. Предложен метод изучения механизмапластичнос- ти путем исследования областей локальных нарушений кристалла вблизи уколов, царапин, вершин трещин и т. п. Обнаружены прозрачные металлы — галоидные соединения серебра п таллия и сплавы на их основе, обладающие металлоподобными механическими свойствами, и установлена связь механических свойств кристаллов со свойствами атомов,их образующих.  [c.2]


Во многих случаях необходимо определять основные механические характеристики при испытании малых образцов диаметром 3—6 мм и меньше (микрообразцов) и судить по этим характеристикам об интегральных свойствах материала в целом и о локальных свойствах отдельных исследуемых зон. Необходимость в применении малых образцов возникает, например, при исследованиях дефицитных материалов, изысканиях новых сплавов, изучении неоднородностей в свойствах отдельных зон по объему детали, исследованиях аварийных деталей, сварных и паяных швов и т. д. По результатам испытаний микрообразцов можно получить весьма важные теоретические и практические данные. Для того чтобы приблизить такие исследования к реальным условиям эксплуатации, необходимы создание специализированных машин (для испытаний при разных температурах, в вакууме, в различных газовых и жидких средах) и разработка новых методов микроиспытаний на ползучесть, длительную прочность и т. п. [205].  [c.76]

Метод электроэрозионной обработки металлов не обеспечп-вает решенР1я всех задач, возникающих при обработке твердых сплавов и других металлических материалов, не поддающихся или плохо поддающихся механической обработке. Некоторые задачи решаются с помощью применения химической энергии. В процессе изучения химического воздействия различных реактивов на металл установлено, что продукт реакции образуется в виде пленки, изолирующей металл от реактива и препятствующей дальнейшему протеканию реакции. Если пленку удалить, то реакция восстанавливается, в результате чего возникает новый слой пленки, который, достигнув определенной толщины, вновь препятствует реакции п т. д. Возможность обеспечения определенного состава и свойств пленки, скорости ее образования и удаления делает процесс управляемым.  [c.461]

Уважаемые читатели, эта книга вводит вас в курс физико-хи-мических основ материаловедения и методов придания различным материалам таких с1войств, которые требуются для решения инженерных задач разных направлений. Вы узнаете, почему природные и искусственно созданные материалы имеют различную электропроводность, магнитные, механические и диэлектрические свойства, как связаны эти свойства друг с другом, как и в каких пределах их можно изменить. Изучая современные методы получения и обработки материалов, вы познакомитесь со способами изменения этих свойств и, что особенно важно, научитесь прогнозировать изменение свойств материалов при изменении их состава, структуры или состояния. Кроме того, вы познакомитесь с современными методами врздействия на материалы, позволяющими управлять свойствами специально созданных смесей, химических соединений и сплавов. Одновременно с изучением этих вопросов, вы более глубоко познакомитесь с физическими и химическими свойствами элементов, информация о которых заложена в периодической системе Д.И. Менделеева. Особо отметим, что строение атомов химических элементов определяет структуру и энергию образуемых ими химических связей, которые, в свою очередь, лежат в основе всего комплекса свойств веществ и материалов. Лишь опираясь на понимание химического взаимодействия атомов, можно управлять процессами, происходящими в веществах, и получать заданные рабочие характеристики.  [c.5]


Карты распределения энантиоморфов для металлов и металлических сплавов

Эквивалентные фрагменты кристаллических структур энантиоморфов β-Mn. Винтовые соединения образованы атомами марганца в разных позициях Вайкоффа (обозначены цветом). Предоставлено: MPI CPfS.

Лево- или правосторонность — это свойство симметрии, которое также проявляют многие макроскопические объекты и которое имеет огромное значение, особенно для биологической активности органических молекул.Хиральность также имеет отношение к физическим или химическим свойствам, таким как оптическая активность или энантиоселективность кристаллических твердых веществ или их поверхностей. В случае хиральных металлических фаз нетрадиционная сверхпроводимость и необычные магнитные упорядоченные состояния связаны с хиральностью лежащей в их основе кристаллической структуры. Несмотря на эту связь между хиральностью и свойствами материала, обнаружение часто затруднено, потому что левосторонние и правосторонние структурные варианты могут компенсировать друг друга или, по крайней мере, ослабить эффект хиральности.

Не всегда возможно приготовить хиральные материалы, содержащие только один из двух структурных вариантов. Чаще оба структурных варианта присутствуют в поликристаллическом материале. Поэтому для систематических исследований важно уметь определять хиральность с хорошим пространственным разрешением.

В новом исследовании показано, что метод EBSD (дифракция обратного рассеяния электронов) может быть использован для определения распределения энантиоморфных структурных вариантов не только в поликристаллических материалах многокомпонентных фаз, но и для хиральной элементной структуры β-Mn. Таким образом, различие между многокомпонентными кристаллическими структурами и элементарной структурой имеет особое значение, поскольку метод рентгеновской дифракции, который обычно используется для определения хиральности, не дает никакой информации о хиральности для хиральной элементарной структуры, такой как β-Mn. .

Карта распределения энантиоморфов левых (красный) и правых (синий) зерен β-Mn в поликристаллическом материале. Карта представляет собой наложение на оптическую светлопольную микрофотографию смонтированного и металлографически подготовленного образца марганца (маленький кружок: ? = 500 мкм). Предоставлено: MPI CPfS.

EBSD — это признанный метод определения локальной ориентации кристаллов в поликристаллическом материале с помощью линий Кикучи. Исследование EBSD проводится с помощью сканирующего электронного микроскопа.Таким образом, это сравнительно простой метод определения локальных кристаллографических свойств поликристаллического материала. Линии Кикучи образуются в результате дифракции электронов на сильно наклоненной плоской поверхности. Однако традиционные методы оценки паттерна ДЭР не позволяют делать какие-либо выводы о хиральности фазы. Только учет динамического многократного рассеяния электронов в расчетах моделирования дает различия в линиях Кикучи двух энантиоморфов.Присвоение рукости производится на основе наилучшего совпадения экспериментального EBSD-паттерна с одним из двух смоделированных паттернов.

Исследования проводились на фазах β-Mn и близком по структуре многокомпонентном соединении Pt2Cu3B. Распределение энантиоморфов было определено по картине EBSD для обеих фаз, в то время как рентгеновская дифракция на кристаллах среза Xenon-FIB (Focused ion beam) позволила отнести только тройную фазу. Определение распределения энантиоморфов в поликристаллическом материале методом ДОЭ значительно упрощает получение материалов с заданной хиральностью.


Метод машинного обучения ускоряет определение кристаллической структуры
Дополнительная информация: Ульрих Буркхардт и др., Определение энантиоморфов хирального аллотропа β-Mn методами дифракции, Science Advances (2021).DOI: 10.1126/sciadv.abg0868

Предоставлено Институт химической физики твердых тел им. Макса Планка

Цитата : Карты распределения энантиоморфов металлов и металлических сплавов (3 июня 2021 г.) получено 18 марта 2022 г. с https://физ.org/news/2021-06-enantiomorph-metals-metallic-alloys.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Специальный выпуск: Высокоэффективное применение металлов и сплавов: свойства материалов, моделирование поведения, оптимальное проектирование и усовершенствованные процессы

Уважаемые коллеги,

Этот специальный выпуск посвящен недавней эволюции металлов и сплавов с целью представления современных решений, где металлические материалы, без сомнения, утвердились в качестве успешного дизайнерского решения благодаря их уникальным — улучшенным — характеристики.В специальном выпуске также предполагается обозначить основные тенденции развития в этой области и самые последние достижения в области использования металлических материалов. Синтез, расширенная экспериментальная характеристика, моделирование материалов и инженерные приложения входят в число преобладающих аспектов предлагаемого специального выпуска. Все эти темы будут освещены в этом сборнике материалов, относящихся к большому ассортименту металлов и металлических сплавов, включая сталь, чугун, алюминий, легкие сплавы, драгоценные и неблагородные сплавы, композиты с металлической матрицей и т. д.вместе с их использованием. Охватываемые процессы включают в себя традиционные методы, такие как литье, деформация или удаление материала, но особое внимание также будет уделено новейшим процессам, таким как лазерное спекание, быстрое производство и т. д. Вклады будут считаться заслуживающими внимания, если они представляют собой реальный элемент новизны в мире металлических материалов, а также в расширенной характеристике и использовании металлов для эффективных дизайнерских решений. Настоятельно рекомендуется также ожидать статьи, связанные с применением новых технологий в отношении механических характеристик и поведения материалов с точки зрения моделирования различных явлений (ползучесть, усталость) и многих других факторов, определяющих надежность материалов в технических приложениях.

Проф. д-р Криштиану Фрагасса
Д-р Гжегож Лесюк
Д-р Джереми Эпп
Приглашенные редакторы

Информация о подаче рукописей

Рукописи должны быть представлены онлайн на сайте www.mdpi.com путем регистрации и входа на этот сайт. После регистрации нажмите здесь, чтобы перейти к форме отправки. Рукописи можно подавать до указанного срока. Все материалы, прошедшие предварительную проверку, рецензируются экспертами. Принятые статьи будут постоянно публиковаться в журнале (как только они будут приняты) и будут перечислены вместе на веб-сайте специального выпуска.Приглашаются исследовательские статьи, обзорные статьи, а также короткие сообщения. Для планируемых статей в редакцию можно отправить название и краткую аннотацию (около 100 слов) для размещения на сайте.

Представленные рукописи не должны быть опубликованы ранее или находиться на рассмотрении для публикации в другом месте (за исключением материалов конференции). Все рукописи проходят тщательную рецензирование в рамках единого процесса слепого рецензирования. Руководство для авторов и другая необходимая информация для подачи рукописей доступны на странице Инструкции для авторов. Metals — международный рецензируемый ежемесячный журнал с открытым доступом, издаваемый MDPI.

Перед отправкой рукописи посетите страницу Инструкции для авторов. Плата за обработку статьи (APC) для публикации в этом журнале с открытым доступом составляет 2000 швейцарских франков (швейцарских франков). Представленные документы должны быть хорошо отформатированы и на хорошем английском языке. Авторы могут использовать MDPI Услуги редактирования на английском языке перед публикацией или во время авторских правок.

Чувствительное к структуре свойство – обзор

5.6 Другие свойства нанокристаллических электроосаждений

Физические свойства обычных металлов и сплавов либо зависят от структуры, либо не зависят от структуры. 163 Структурно-чувствительные свойства включают предел прочности при растяжении, твердость, удельное электрическое сопротивление и теплопроводность при низких температурах, коэрцитивную силу, магнитострикцию и магнитную проницаемость. С другой стороны, плотность, модули упругости, тепловое расширение, удельная теплоемкость, теплота плавления и намагниченность насыщения относятся к группе свойств, относительно нечувствительных к структуре.Чувствительность и нечувствительность относятся к структурным изменениям, например, за счет уменьшения размера зерна, увеличения плотности дислокаций или низких концентраций растворенных добавок.

В разделе 5.4, посвященном механическим свойствам нанокристаллических электроосаждений, уже было показано, что прочность на растяжение и твердость сильно зависят от размера зерна, в то время как модуль Юнга относительно не зависит от размера зерна. В таблице 5.9 показано, как размер зерна и межкристаллитная объемная доля влияют на электрическое сопротивление при комнатной температуре, ρ , намагниченность насыщения, M S , и тепловое расширение, α , никеля в диапазоне размеров зерен от 10 мкм до 10. нм.Значения, приведенные в Таблице 5.9, снова были взяты из представленных ранее графиков размер зерна-свойство. 16

Таблица 5.9. Удельное электрическое сопротивление ( ρ ), намагниченность насыщения (M S ) и коэффициент теплового расширения ( α ) для никеля в зависимости от размера зерна и межкристаллитной объемной доли

(%) (μω CM) (μω CM)

8

00 9
Размер зерна (нм) V IC (%) м S (KA / M) α (× 10 — 6 / K)
10 000 0.03 80111 8.5 502 11.2
80110 500110 11.1
100
9 297 8.8 500 9 11.0
50 5.88 9.0 9.0 495 10.8
9 14.26 13.0 489 10.7
10 27.10 20,0 488 10,6

Таблица 5.9 показывает, что удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре сильно зависит от размера зерна, в частности, для зерен размером менее 100 нм, для которых доля межкристаллитного объема быстро увеличивается. Это ожидаемо, потому что границы зерен и тройные стыки являются очень эффективными центрами рассеяния электронов. Зависимость удельного электросопротивления никеля при комнатной температуре от размера зерна давала следующее уравнение: 164

[5.29]ρ=8,33+2,37×2,82×10–6 дмкОм·см,

, где d – размер зерна. В этом уравнении коэффициент 2,37 обусловлен формой зерна 14-стороннего тетракадекаэдра, 2,82 × 10 − 6 мкОм·см 2 представляет собой удельное сопротивление границ зерен, а 8,33 мкОм·см представляет собой удельное сопротивление, обусловленное рассеянием электронов на фононах. и другие дефекты материала, включая вакансии, дислокации и примеси.

С другой стороны, таблица 5.9 показывает, что намагниченность насыщения, M S , очень мало изменяется в зависимости от размера зерна в никеле. 165 Это согласуется с результатами, полученными в расчетах в приближении линейных орбитальных атомных сфер, в которых оценивалось влияние структурного беспорядка, вносимого границами зерен, на локальные магнитные моменты в никеле. 166 , 167 Эти исследования показали, что магнитные моменты в различных типах границ зерен (например, несколько совпадающих узлов решетки и полностью аморфная граница) не сильно зависят от структуры граничных дефектов.Точно так же размер зерна очень мало влиял на намагниченность насыщения в нанокристаллических гальванических осадках Co, Co-Fe, Co-W, Ni-Fe и Ni-P. 168−170 В отложениях сплавов только состав определяет намагниченность насыщения.

Таблица 5.9 также показывает, что размер зерна и межкристаллитная объемная доля не оказывают существенного влияния на тепловое расширение электроосажденного никеля. 171 Опять же, это согласуется с результатами исследования моделирования молекулярной динамики, 172 , которое показало, что границы зерен лишь незначительно влияют на тепловое расширение материала.

Другие нечувствительные к структуре свойства нанокристаллического никеля включают плотность 173 и удельную теплоемкость, 171 . Два свойства показывают нечувствительность к структуре также и для обычных материалов.

Из примеров свойств, показанных в таблицах 5.8 и 5.9, интересно отметить, что структурная чувствительность и структурная нечувствительность, наблюдаемые в обычных материалах, в значительной степени сохраняются, когда размер зерна уменьшается до нанометрового диапазона в электроосажденных материалах, в которых основная структурная дефектами являются большие объемные доли границ зерен и тройных стыков.Это отличается от наноматериалов, полученных другими методами синтеза, такими как конденсация инертного газа, шаровая мельница или кристаллизация аморфных предшественников, которые часто содержат другие дефекты, такие как пористость или остаточная аморфная фаза. В этих материалах наблюдались значительные изменения некоторых структурно-нечувствительных свойств, таких как тепловое расширение, удельная теплоемкость, модуль Юнга и намагниченность насыщения. Эти различия обсуждались в другом месте более подробно. 22 , 174 , 175

От высокоэнтропийных сплавов к сложным концентрированным сплавам

https://doi.org/10.1016/j.crhy.2018.09.004Получить права и содержание

Abstract

Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) и связанная с ними концепция сложных концентрированных сплавов (ССА) расширяют разнообразие мира материалов и вдохновляют на новые идеи и подходы для дизайн материалов с привлекательным сочетанием свойств. Здесь мы представляем критический обзор этой области с целью обобщить принципы, лежащие в основе их рождения и роста. Мы выделяем основные достижения и прогресс за последние 14 лет, особенно в открытии новых микроструктур и механических свойств.Наконец, мы обрисовываем основные проблемы и даем рекомендации для будущей работы.

Резюме

Союзы высшей энтропии (HEA) и концепт ассоциации объединений комплексов (CCA) élargissent la diversité du monde des matériaux et inspirent de nouvelles idées et approches pour la concept de materiaux présentant une combine . Nous présentons ici une revue critique du domaine dans le but de résumer les principes qui sous-tendent leur naissance et leur développement.Nous mettons en évidence les principaux accomplissements et les réalisés au Cours des 14 dernières années, en particulier la découverte de nouvelles microstructures et propriétés mecaniques. Enfin, nous décrivons les principaux défis et suggérons des ориентации pour les travaux futurs.

Ключевые слова

Высокие энтропии сплавы

сплавы

сплав

микроструктуры

комбинаторная металлургия

Машинные свойства

вычислительные термодинамические

MOTS-CLÉS

Alliages à Haute Entryopie

Концепция D’Alliages

Microuctructions

Métallurgie combinatoire

Propriétés mécaniques

Thermodynamique computing

Рекомендуемые статьиСсылки на статьи (0)

© 2018 Académie des Sciences.Опубликовано Elsevier Masson SAS.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Исследование раскрывает пути дислокации в передовых сплавах

Стирание границ между большинством и меньшинством популяций атомарных видов в сплаве из нескольких основных элементов (справа) приводит к сложному атомному ландшафту, открывая новые пути для перемещения дефектов. Изображение: Калифорнийский университет в Санта-Барбаре.

Наиболее значительные достижения человеческой цивилизации отмечены прогрессом в использовании материалов: каменный век уступил место бронзовому веку, который, в свою очередь, уступил место железному веку.Новые материалы разрушают технологии того времени, улучшая жизнь и условия жизни людей.

Современные технологии также могут быть напрямую связаны с инновациями в материалах, используемых для их изготовления, о чем свидетельствует использование кремния в компьютерных чипах и современных сталях, лежащих в основе инфраструктуры. Однако на протяжении веков разработка новых материалов и сплавов основывалась на использовании основного или основного элемента, к которому добавлялись небольшие доли других элементов.

Возьмем, к примеру, сталь, в которой небольшое количество углерода, добавленное к основному элементу железа (Fe), приводит к улучшению свойств.Добавляя небольшое количество других элементов, сталь может быть адаптирована, например, для повышения коррозионной стойкости или повышения прочности.

Начиная с идеи, предложенной в 2004 году, за последние несколько лет появилась новая парадигма в дизайне сплавов, в которой три или более элемента смешиваются примерно в равных пропорциях. Названные сплавами с несколькими основными элементами (MPEA), но часто называемые подмножеством этих сплавов, называемых высокоэнтропийными сплавами, эти материалы стирают различие между большинством и меньшинством популяций элементов.Этот более совершенный союз атомарных партнеров может производить коллективные материалы, обладающие удивительными свойствами, которые позволяют им работать лучше, чем их традиционные аналоги.

«Некоторые из этих материалов демонстрируют исключительное сочетание прочности, пластичности и стойкости к повреждениям», — пишет группа исследователей из Калифорнийского университета (UC) в Санта-Барбаре, в которую входят профессора по материалам Дэн Джанола, Треса Поллок и Ирен Бейерлейн, а также научный сотрудник с докторской степенью. Фулинь Ван и их соавторы в статье Science .«Тугоплавкие сплавы [сделанные из группы из девяти металлических элементов периодической таблицы, обладающих высокой устойчивостью к нагреву и износу] являются привлекательными кандидатами для использования при экстремально высоких температурах, связанных со многими технологическими приложениями».

MPEA побудили к разработке огнеупорных MPEA, впервые изготовленных в 2010 году. Но использование нескольких элементов почти бесконечно увеличивает количество возможных «рецептов» сплавов. Огромное количество комбинаций, которые могут быть достигнуты, готовит почву для использования расширенного компьютерного скрининга и машинного обучения для определения подмножеств материалов с наиболее интересными и желательными свойствами.

«Для того, чтобы эти подходы были успешными, крайне важно, чтобы процесс проектирования сплава руководствовался пониманием происхождения конкретных желаемых свойств», — пишет Джули Кэрни, профессор Школы аэрокосмической, механической и мехатронной инженерии. в Сиднейском университете в Австралии, в сопутствующей статье.

В своей статье Science команда Калифорнийского университета в Санта-Барбаре вместе с коллегами из Университета Кентукки, Исследовательской лаборатории ВМС США и Исследовательской лаборатории ВВС США предлагают способ улучшить способность прогнозировать, какие сплавы могут иметь ценные свойства. характеристики.

Главным из таких свойств является способность сплава деформироваться, т. е. формоваться или изгибаться без образования трещин, и сохранять целостность материала при чрезмерных нагрузках и высоких температурах в экстремальных условиях, таких как крылья самолетов, ракетные двигатели и промышленные турбины. . «На атомном уровне материал деформируется или меняет свою форму в результате движения атомов», — объяснил Ван, постдоктор из лаборатории Джанолы.

Кристаллические структуры металлов состоят из уложенных друг на друга плоскостей атомов, организованных в очень регулярную сетку.Когда металл деформируется, атомы перемещаются или скользят друг по другу на сетке. Линия, разделяющая области, где атомы двигались и где они не двигались, называется дислокацией. Таким образом, свойства дислокаций, в том числе то, насколько легко и куда они могут двигаться, становятся очень важными для деформационного поведения металлов.

Хотя традиционные подходы к разработке сплавов методом проб и ошибок оказались неэффективными, примерно с 2017 года все больше исследований было направлено на разработку теорий, чтобы попытаться определить основную причину того, что конкретный сплав обладает желаемыми свойствами.

«Но, — сказал Ван, — не хватает экспериментальных данных, подтверждающих некоторые важные элементы теории. Когда я начал работать над этим проектом, моим непосредственным вопросом было: «Что особенного в MPEA по сравнению с традиционными сплавами?» Поскольку нас интересуют механические свойства, мы сосредоточимся на дислокациях».

В этом исследовании исследователи использовали электронную микроскопию для изучения конфигураций дислокаций и раскрытия механического происхождения, которое приводит к желаемым свойствам модельного сплава.В сочетании с атомистическим моделированием группы Ирэн Бейерлейн они показали, что случайное поле различных элементов открывает несколько путей для движения дислокаций. Такие множественные пути недоступны в обычных сплавах.

«Для обычных дислокаций сила разрыва атомных связей в дислокации однозначна, потому что все атомы одинаковы», — объяснил Бейерлейн. «Для дислокации MPE эта сила не может быть детерминированной. Структура дислокации MPE переопределяется, когда она пытается двигаться через случайно меняющееся атомное окружение.

«С нашими атомистическими расчетами мы использовали подход, ожидающий неожиданного, и исследовали не только обычные моды, но и дополнительные более высокие моды скольжения, которые обычно игнорируются в литературе на сегодняшний день», — добавила она. «Мы также выполнили тысячи расчетов, которые показали, насколько широко может варьироваться эта критическая сила дислокации и насколько благоприятны альтернативные более высокие режимы скольжения».

Это исследование является частью более крупной совместной работы, возглавляемой Поллоком и финансируемой Управлением военно-морских исследований США под названием MPE.edu, в котором также участвуют исследователи Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Карлос Леви и Антон ван дер Вен. Эти усилия направлены на получение фундаментальной информации о том, как лучше всего исследовать обширное пространство тугоплавких сплавов.

«Хотя сложные по составу сплавы давно интересовали нас, прогресс в изучении большого композиционного пространства был медленным», — сказал Поллок. «С проектом MPE мы собрали команду, которая использовала новые вычислительные, машинные и экспериментальные инструменты, которые позволили нам раскрыть новые модели поведения и быстро исследовать новые композиционные домены.Очень высокие температуры плавления интересующих огнеупорных материалов делали их изготовление и изучение в прошлом крайне сложными, но наши новые подходы в сочетании с возможностью 3D-печати полностью меняют ситуацию».

«Эта работа является символом истинной силы сочетания экспериментов с моделированием и теорией», — сказал Джанола. «Многие исследователи на словах признают эту синергию, но это исследование не могло бы пойти так далеко, если бы не постоянное взаимодействие между экспериментальной и симуляционной группами.Будущее выглядит очень ярким.»

Этот рассказ адаптирован из материалов Калифорнийского университета в Санта-Барбаре с редакционными изменениями, внесенными Materials Today. Взгляды, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Elsevier. Ссылка на первоисточник.

(PDF) Нанопористые металлы в результате коррозии сплавов: формирование и механические свойства

Нанопористые металлы в результате коррозии сплавов: формирование и механические свойства

586 БЮЛЛЕТЕНЬ MRS • ТОМ 34 • АВГУСТ 2009 г. • www.mrs.org/bulletin

Ссылки

1. J. Rouquerol, D. Avnir, C.W. Fairbridge, Pure

Appl. хим. 66, 1739 (1994).

2. Дж. Эрлебахер, М. Дж. Азиз, А. Карма, Н.

Димитров, К. Серадский, Nature 410, 450 (2001).

3. H. Gleiter, J. Weissmüller, O. Wollersheim,

R. Würschum, Acta Mater. 49, 737 (2001).

4. J. Weissmüller, R.N. Viswanath, D. Kramer,

P. Zimmer, R. Würschum, H. Gleiter, Science

300, 312 (2003).

5. Дж. Бинер, А. Виттсток, Л. Зепеда-Руис, М.М.

Бинер, Д. Крамер, Р.Н. Viswanath,

J. Weissmüller, M. Bäumer, A.V. Хамза, Нат.

Матер. 8, 47 (2009).

6. M. Sagmeister, U. Brossmann, S. Landgraf,

R. Würschum, Phys. Преподобный Летт. 96, 156601 (2006).

7. С. Дасгупта, С. Готтшалк, Р. Крук, Х.

Хан, Нанотехнология 19, 435203 (2008).

8. Х. Дрингс, Р.Н. Вишванат, Д. Крамер, К.

Лемьер, Дж.Weissmüller, R. Würschum, Appl.

Физ. лат. 88, 253103 (2006).

9. S. Ghosh, C. Lemier, J. Weissmüller, IEEE

Trans. Магн. 42, 3617 (2006).

10. Л. Рети, Изис 56, 307 (1965).

11. J. Seath, F.E. Beamish, Ind. Eng. хим., анал.

Ред. 10, 639 (1938).

12. G.D.Bengough, J. Inst. Встретились. 27, 51 (1922).

13. G.D. Bengough, R. May, J. Inst. Встретились. 32, 81

(1924).

14. Х.В. Пикеринг, С.Вагнер, Дж. Электрохим.

Соц. 114, 698 (1967).

15. Х.В. Пикеринг, Ю.С. Ким, Коррос. науч. 22, 621

(1982).

16. Г.В. Пикеринг, Дж. Электрохим. соц. 117, 8

(1970).

17. C.W.Stillwell, E.S. Турнепс, Phys. А 4,

263 (1933).

18. А.Дж. Сорок, Природа 282, 597 (1979).

19. А.Дж. Сорок, П. Дуркин, Philos. Маг. А 42, 295

(1980).

20. А.Дж. Сорок, Г. Роулендс, Philos.Маг. А 43,

171 (1981).

21. П. Дуркин, А.Ю. Сорок, Филос. Маг. А 45, 95

(1982).

22. Серацкий К., Кордерман Р.Р., Шукла К.,

Р.К. Ньюман, Филос. Маг. А 59, 713 (1989).

23. J. Erlebacher, J. Electrochem. соц. 151, C614

(2004).

24. Дж. Д. Фриц, Х.В. Пикеринг, Дж. Электрохим.

Соц. 138, 3209 (1991).

25. Д.М. Артимович, Р.К. Newman, J.D.

Erlebacher, Electrochem.соц. Транс. 3(31), 499

(2006).

26. Д.М. Артимович, Р.К. Newman, JD

Erlebacher, Philos. Маг. (2009), в печати.

27. K. Серадзки, J. Electrochem. соц. 140, 2868

(1993).

28. J. Rugolo, J. Erlebacher, K. Sieradzki, Nat.

Матер. 5, 946 (2006).

29. Дурсун А., Дурсун Д.В. Пью, С.Г. Коркоран,

Электрохим. Твердотельное письмо. 6, B32 (2003).

30. Б.В. Паркс, Дж. Д. Фриц, Х.В. Пикеринг,

Скрипта Металл.23, 951 (1989).

31. Р.К. Ньюман, Т. Шахраби, К. Серадзки,

Коррос. науч. 28, 873 (1988).

32. Р.К. Ньюман, Коррос. науч. 33, 1653 (1992).

33. Д. Крамер, Р.Н. Viswanath, S. Parida,

J. Weissmüller, Mater. Рез. соц. Симп. проц. 876E,

R2.5 (2005 г.).

34. Дж. Снайдер, П. Асанити, А.Б. Dalton,

J. Erlebacher, Adv. Матер. 20 (10), 1876 (2008).

35. В.Ф. Люси, бр. Коррос. Дж. 1, 9 (1965).

36.В.Ф. Люси, бр. Коррос. Дж. 1, 53 (1965).

37. Х.В. Пикеринг, Коррозия 25, 289 (1969).

38. D. Gorse, A. Legris, J.L. Pastol, B. Maiki,

J. Electrochem. соц. 146, 3702 (1999).

39. К. Серадзки, Й.С. Ким, А.Т. Коул, Р.К.

Newman, J. Electrochem. соц. 134, 1635 (1987).

40. К. Серадзки, Р.К. Newman, J. Phys. хим.

Solids 48, 1101 (1987).

41. Р.Г. Келли, А.Дж. Фрост, Т. Шахраби, Р.К.

Ньюман, Металл.Транс. А 22А, 531 (1991).

42. М. Сайто, Г.С. Смит, Р.К. Ньюман, Коррос.

Науч. 35, 411 (1993).

43. F. Friedersdorf, K. Sieradzki, Corrosion 52,

331 (1996).

44. А. Барнс, Н.А. Сениор, Р.К. Ньюман,

Металл. Транс. А (2009), в печати.

45. Ю. Дин, Ю.-Дж. Ким, Дж. Эрлебахер, Adv. Матер.

16, 1897 (2004).

46. С. Парида, Д. Крамер, К.А. Volkert, H.

Rösner, J. Erlebacher, J. Weissmüller, Phys.Рев.

Письмо. 97, 035504 (2006).

47. Х.Й.Джин, Л.Курманаева, Й.Шмаух,

Х.Рёснер, Ю.Иванисенко, Й.Вайсмюллер, Acta

Mater. 57, 2665 (2009).

48. Дж. Бинер, А.М. Ходж, А.В. Hamza, LM

Hsiung, J.H. Satcher, J. Appl. физ. 97, 024301

(2005).

49. Х. Рёснер, С. Парида, Д. Крамер, К.А. Volkert,

J. Weissmüller, Adv. англ. Матер. 9, 535 (2007).

50. Дж. П. Хирт, Д.Дж. Сроловиц, Филос.Маг. А 69,

341 (1994).

51. Н.А. Старший, Р.К. Ньюман, Нанотехнологии

17, 2311 (2006).

52. Ю. Сун, К.П. Кучера, С.А. Бургер, Т.Дж. Балк,

Scripta Mater. 58, 1018 (2008).

53. J. Plateau, Statique expérimental et théorique

des Liquides soumis aux seules moléculaires

(Gauthier-Villars, Paris, 1873).

54. Дж.В. Strutt (лорд Рэлей), Philos. Маг. 34,

145 (1892).

55.T. Fujita, LH Qian, K. Inoke, J. Erlebacher,

M.W. Chen, Appl. физ. лат. 92, 251902 (2008).

56. М. Хакамада, М. Мабучи, Нано Летт. 6,

882 (2006).

57. R. Li, K. Sieradzki, Phys. Преподобный Летт. 68, 1168

(1992).

58. Л. Х. Цянь, М. В. Чен, Appl. физ. лат. 91,

083105 (2007).

59. Х. Дж. Джин, С. Парида, Д. Крамер, Дж. Вайсмюллер,

Surf. науч. 602, 3588 (2008).

60. Л. Дж. Гибсон, М.Ф. Эшби, Cellular Solids:

Structure and Properties (Cambridge University

Press, UK, 1997).

61. D. Kramer, J. Weissmüller, Surf. науч. 601,

3042 (2007).

62. М.Е. Гуртин, А.И. Мердок, арх. Рацион.

Мех. Анальный. 57, 291 (1975).

63. J. Weissmüller, J.W. Кан, Acta Mater. 45,

1899 (1997).

64. Дж. Диао, К. Галл, М.Л. Данн, Нат. Матер. 2,

656 (2003).

65. Д. Крамер, Р.N. Viswanath, J. Weissmüller,

Nano Lett. 4, 793 (2004).

66. М. Сметанин, Р.Н. Вишванат, Д. Крамер,

Д. Бекманн, Т. Кох, Л. Киблер, Д.М. Колб,

Дж. Вайсмюллер, Ленгмюр 24, 8561 (2008).

67. F. Weigend, F. Evers, J. Weissmüller, Small 2,

1497 (2006).

68. M.E. Gurtin, J. Weissmüller, F. Larché,

Philos. Маг. А 78, 1093 (1998).

69. Х.Л. Дуан, Дж. Ван, З.П. Хуанг, Б.Л.

Карихалоо, Дж.мех. физ. Твердые тела 53, 1574 (2005).

70. Г.Ю. Цзин, Х.Л. Дуань, Х.М. Сун, З.С. Чжан.

Дж. Сюй, Ю.Д. Ли, Дж. К. Ван, Д. П. Ю, физ. Ред. B 73,

235409 (2006 г.).

71. S. Cuenot, C. Fretigny, S. Demoustier-

Champagne, B. Nysten, Phys. B 69, 165410

(2004 г.).

72. S.G. Nilsson, X. Borrise, L. Montelius, Appl.

Физ. лат. 85, 3555 (2004).

73. ХХ. Ли, Т. Оно, Ю.Л. Ван, М. Эсаши, Appl.

Физ.лат. 83, 3081 (2003).

74. A. Mathur, J. Erlebacher, Appl. физ. лат. 90,

061910 (2007).

75. К.-В. Нэн, прогр. Матер. науч. 37, 1 (1993).

76. Э. У. Эндрюс, Г. Джукс, П. Онк, Л. Дж.

Гибсон, Int. Дж. Мех. науч. 43, 701 (2001).

77. З. Лю, К.С.Л. Чуа, М.Г. Scanlon, Acta

Mater. 51, 365 (2003).

78. У. Рамамурти, М.К. Кумаран, Acta Mater.

52, 181 (2004).

79. Ю. Тойвола, А.Штейн, Р.Ф. Кук, Дж. Матер. Рез.

19, 260 (2004).

80. М. Уилси, К.Л. Джонсон, М.Ф. Эшби, Инт.

Дж. Мех. науч. 17, 457 (1975).

81. А.М. Ходж, Дж. Бинер, Дж. Р. Хейс, П.М.

Байтроу, Калифорния Волкерт, А.В. Хамза, Acta Mater.

55, 1343 (2007).

82. Г. Джукс, Т.М. McCormack, LJ Gibson,

Int. Дж. Мех. науч. 42, 1097 (2000).

83. Р.Е. Миллер, междунар. Дж. Мех. науч. 42, 729 (2000).

84. Ж.Бинер, А.М. Ходж, Дж. Р. Хейс, К.А.

Волкерт, Л.А. Сепеда-Руис, А.В. Хамза, Ф.Ф.

Авраам, Нано Летт. 6, 2379 (2006).

85. К.А. Волкерт, Э.Т. Lilleodden, D. Kramer,

J. Weissmüller, Appl. физ. лат. 89, 061920

(2006).

86. Ю. Сун, Т.Дж. Балк, Scripta Mater. 58, 727 (2008).

87. Б. Ву, А. Хайдельберг, Дж.Дж. Боланд, Нат.

Матер. 4, 525 (2005).

88. А. Э. Симоне, Л. Дж. Гибсон, Acta Mater. 46,

3109 (1998).

89. Э. Секер, Дж.Т. Гаскинс, Х. Барт-Смит, Дж. Чжу,

М.Л. Рид, Г. Зангари, Р. Келли, М. Р. Бегли,

Acta Mater. 55 (14), 4593 (2007).

90. D. Lee, X. Wei, X. Chen, M. Zhao, S.C. Jun,

J. Hone, E.G. Герберт, В.К. Оливер, Дж.В. Кысар,

Scripta Mater. 56 (5), 437 (2007).

91. Д. Ли, X.Д. Вэй, М.Х. Чжао, С. Чен,

SC Jun, J. Hone, J.W. Кисар, Модельл. Симул.

Матер. науч. англ. 15 (1), С181 (2007).

92. М. Хакамада, М. Мабучи, Scripta Mater.

56, 1003 (2007).

93. Дж. Бинер, А.М. Ходж, А.В. Hamza, в Micro

и Nano Mechanical Testing of Materials and

Devices, F. Yang, J.C.M. Ли, ред. (Springer, New

York, 2008 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.