Читайте также:
|
Назовите основные признаки, по которым классифицируют материалы в технике.
Материалы принято классифицировать по функциональным и по структурным признакам. Главный критерий при классификации по структурным признакам – агрегатное состояние: материалы подразделяются на твёрдые, жидкие, газообразные и плазму.
2. Как можно классифицировать твёрдые материалы?
Твёрдые материалы подразделяются на кристаллические и некристаллические. Кристаллические можно разделить по типу связи между частицами: атомные (ковалентные) связи, ионные, металлические, молекулярные.
Охарактеризуйте типы связей между атомами (молекулами) в кристаллах.
Связь между атомами осуществляется электростатическими силами. По природе она едина, но в разных кристаллах проявляется по-разному.
Ковалентный тип связи. Образуется за счёт общих электронных пар, возникающих в оболочках связываемых атомов. Может быть образована атомами одного и того же элемента – неполярная (H2, O2, Cl2, N2) – или атомами разных элементов, сходных по составу и характеру – полярная (H2O, CO2).
При этом типе связи происходит обобществление свободных валентных электронов соседних атомов.Стремясь приобрести устойчивую валентную оболочку (она должна состоять из 8 электронов), атомы объединяются в молекулы, образуя одну или несколько пар электронов, которые становятся общими для соединяющихся атомов (т.е. одновременно входят в состав эл. оболочек двух атомов). (рис. 1)
Материалы с К.С. очень хрупкие, но они имеют высокую твёрдость (например, алмаз). Это как правило диэлектрики, полупроводники. Единственный пример ковалентной связи между металлом и углеродом – витамин B12 (цианкобаламин).
Ионаый тип связи. Это химическая связь, образованная за счёт электростатического притяжения между катионами и анионами. Образование таких кристаллов происходит путём перехода электронов атомов одного типа к атомам другого (например, от Na к Cl).
Атом, потерявший электрон, становится положительно заряженным ионом, а присоединивший электрон – отрицательным.Сближение ионов разных знаков происходит до тех пор, пока силы отталкивания ядра и электронных оболочек не уравновесят силы притяжения.
И.С. присуща большинству минеральных диэлектриков и некоторым органическим материалам (NaCl, CsCl, CaF). Твёрдые тела с И.С. как правило механически прочны, температуроустойчивы, но зачастую хрупки. Такие материалы не применяются в качестве конструкционых.
Металлический тип связи. В металлах связь между отдельными атомами образуется за счёт взаимодействия положительно заряженных ядер и коллективизированных электронов, которые свободно движутся в межатомном пространстве.
Эти электроны как бы играют роль цемента, связывающего частицы в решётку (эти электроны удерживаются ионами и не могут покинуть решётку). Наличие свободных электронов определяет высокую электро- и теплопроводность, блеск металлов.
4. Что представляют собой атомно-кристаллические материалы? Назовите типичных представителей этого класса.
В структуре атомно-кристаллических материалов преобладают ковалентные связи. Наибольшее значение имеют полиморфные модификации углерода и полупроводниковые материалы на основе элементов IV группы таблицы Менделеева.
Типичные представители – алмаз и графит; полупроводниковые – германий и кремний. Большой интерес представляют некоторые соединения с ковалентной связью – Fe3C, SiO, AlN. (рис. 4)
5. Охарактеризуйте ионно-кристаллические материалы. Какие материалы относят к этому типу?
К ионно-кристаллическим материалам, которые имеют ионный тип связи, относят оксиды металлов, химические соединения металлов и неметаллов (бор, углерод, азот), которые используются как компоненты сплавов. Металлический тип связи характерен более чем для 80 элементов таблицы Менделеева.
6. Что представляют собой молекулярные кристаллы? Приведите примеры.
К кристаллическим твёрдым телам можно отнести и молекулярные кристаллы. Такое строение характерно, в основном, для полимерных материалов, прежде всего – для биополимеров (в т.ч. древесина). К числу неорганических полимеров относят силикаты и вяжущие.
Природные силикаты – породообразующие материалы, они составляют около 80% массы земной коры. Неорганические вяжущие – это цемент, гипс, известь.
К этой же группе можно отнести и инертные газы (элементы VIII группы таблицы Менделеева): они испаряются при низких температурах, не переходя в жидкое состояние. Они находят применение в криоэлектронике.
7. Охарактеризуйте класс некристаллических твёрдых материалов.
Некристаллические твёрдые материалы разделяют по признаку упорядоченности и стабильности структуры на аморфные, стеклообразные и нестеклообразные в полуразупорядоченном состоянии.
Типичные представители аморфных материалов – аморфные полупроводники, металлические сплавы.
Стеклообразные – ряд органических полимеров (полиметилакрилат при t<100o, поливинилхлорид при t<80o). Входят также неорганические материалы – неорганическое стекло – и многие материалы для каменного литья – базальты, металлургические шлаки, мрамор и т.д.
В нестеклообразном разупорядоченном состоянии находятся студни (система «полимер–растворитель»). Относятся также синтетические полимеры, каучуки, резины, текстильные и кожевенные материалы, битумы, дёгти и т.д.
8. На какие группы делят технические материалы по функциональному назначению? Охарактеризуйте каждую из групп.
| Группа | Характеристика |
| 1) Конструкционные материалы | Твёрдые материалы, предназначенные для изготовления изделий, подвергаемых механическому воздействию. Должны обладать комплексом механических свойств, обеспечивающих работоспособность при воздействии рабочей среды, температуры и др. факторов. К ним предъявляют требования, определяющие наименьшую трудоёмкость при изготовлении деталей, конструкций и экономические требования – стоимость и доступность (это важно в условиях массового производства). Относят: металлы, силикаты, керамику, полимеры, резину, древесину и многие композиционные материалы. |
| 2) Электро-технические материалы | Характеризуются особыми электрическими и магнитными свойствами. Предназначены для изготовления изделий, применяемых для производства, передачи, преобразования и потребления энергии. Относят: магнитные материалы, проводники, полупроводники, диэлектрики (твёрдые, жидкие, газообразные). |
| 3) Триботехнические материалы | Предназначены для применения в узлах трения с целью регулирования параметров трения и изнашивания для обеспечения заданных работоспособности и ресурса этих узлов. Основными видами таких материалов являются:
|
| 4) Инструментальные материалы | Отличаются высокими показателями твердости, износоустойчивости и прочности. Предназначены для изготовления режущего, мерительного, слесарно-монтажного и другого инструмента. Относят: инструментальную сталь и твердые сплавы, алмаз, некоторые виды керамических материалов, многие композиционные материалы. |
| 5) Рабочие тела | Газообразные или жидкие материалы, с помощью которых энергию преобразуют в механическую работу, теплоту, холод. Относят: водяной пар в машинах и турбинах, масла в гидроприводах, газообразные продукты сгорания, органическое топливо в газовых турбинах и двигателях внутреннего сгорания. |
| 6) Топливо | Горючие материалы, основной частью которых является углерод, применяемый с целью получения при их сжигании тепловой энергии. По происхождению топливо делят на:
|
| 7) Технологические материалы | Обширная группа вспомогательных материалов, используемых для обеспечения оптимального протекания технологических процессов переработки основных технологических материалов в изделия или обеспечения нормальной работы машин и механизмов. Относят: клеи и герметики, лакокрасочные материалы; флюсы, припои, сварочные электроды, применяемые при сварке и пайке; смазочно-охлаждающие жидкости; консервационные материалы (смазки, пленки, мастики), обеспечивающие защиту изделий от коррозии; моющие материалы и т. д. |
Дата добавления: 2015-04-26; просмотров: 31 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Экзаменационные задания | | | Представление о фазах |