Металлы. свойства, характеристики металлов

Композиционные материалы на неметаллической основе.

Их преимуществом по сравнению с композиционными материалами на металлической основе являются хорошая технологичность, низкая плотность и в ряде случаев более высокие удельные прочность и жесткость. Кроме того, материалы на неметаллической основе имеют и другие ценные свойства, высокую коррозионную стойкость, хорошие теплозащитные и амортизационные характеристики, антифрикционные и фрикционные свойства и др.

Для большинства композиционных материалов с неметаллической матрицей характерны следующие недостатки: низкая прочность связи волокна с матрицей, резкая потеря прочности при повышении температуры выше 100-200 °С, малая электрическая проводимость, отсутствие способности к сварке.

Среди неметаллических композиционных материалов наибольшее распространение получили композиции с полимерной матрицей: эпоксидной, фенолоформальдегидной и полиимидной. В качестве упрочнителей используют высокопрочные и высокомодульные углеродные и борные, стеклянные и органические волокна в виде нитей, жгутов, лент, нетканых материалов.

Группы композиционных материалов, армированные однотипными волокнами, имеют специальные названия, данные им по названию волокна. Композиции с углеродными волокнами называются углеволокнитами, с борными — бороволокнитами, стеклянными — стекловолокнитами, органическими — органоволокнитами. Для органоволокнитов используют эластичные (лавсан, капрон, нитрон) и жесткие (ароматический полиамид, винол) синтетические волокна.

Из-за быстрого отверждения и низкого коэффициента диффузии в неметаллической матрице (исключение составляют органоволокниты) в композиционных материалах нет переходного слоя между компонентами. Связь между волокнами и матрицей носит адгезионный характер, т. е. осуществляется путем молекулярного взаимодействия. Прочность связи, характеризуемая параметром ( — прочность сцепления, — коэффициент контакта), повышается с увеличением критического поверхностного натяжения волокна характеризующего величину его поверхностной энергии. Для обеспечения высокой прочности связи между компонентами необходимо полное смачивание волокон (которое достигается, например, растеканием жидкого связующего по поверхности волокон); при этом энергия поверхности волокон должна быть больше поверхностного натяжения жидкой матрицы. Однако для жидких эпоксидных смол, обладающих лучшей адгезией к наполнителям среди других полимеров, энергия поверхностного натяжения составляет тогда как для углеродных волокон энергия поверхности находится в интервале а для борных она равна Энергию поверхности волокон повышают различными методами обработки их поверхности: травлением, окислением, вискеризацией. Например, после травления борных волокон в азотной кислоте их критическое поверхностное натяжение достигает сотен джоулей на квадратный метр. Из рис. 13,30 видно, что благодаря травлению критическое поверхностное натяжение борного волокна увеличивается и параметр резко возрастает. Это говорит об увеличении прочности связи между волокном и матрицей.

По сравнению с другими полимерами, применяемыми в качестве матриц композиционных материалов, эпоксидные обладают более высокими механическими свойствами в интервале температур от -60 до 180 °С, что обеспечивает композиционным материалам более высокие прочностные характеристики

Глава IV ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ

§ 13. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ

В машиностроении широко
применяются наряду с металлами различные неметаллические материалы:
пластические массы, резина, кожа и др.

Пластические массы
(пластики)
— это материалы, обладающие пластичностью и в то же время
достаточной жесткостью для сохранения приданной им формы. Пластмассы
состоят из искусственно получаемых органических продуктов — смолы и
наполнителя.

Искусственные смолы, называемые полимерами, представляют собой соединения гигантских
молекул, состоящих из большого числа обычных молекул.

Смолы являются связующими
веществами, они скрепляют в одно целое все остальные вещества
(наполнители), входящие в пластмассу.

В качестве наполнителей
применяются: древесная мука, бумага, хлопчатобумажная ткань,
асбестовые волокна, очесы льна, хлопка и др.

Искусственные смолы
получают специальной переработкой каменного угля, нефти и другого
естественного сырья.

Смолы и пластические массы
разделяются на две основные группы: термоактивные, или
термонеобратимые, и термопластические, или термообратимые.

Готовые изделия из
термоактивных пластмасс не поддаются повторной переработке. Материалы
и изделия из термопластичных пластмасс можно подвергать повторному
формованию.

Пластмассовые изделия
изготовляют из одного связующего вещества или из связующего вещества
с небольшим количеством добавок. Детали и изделия, используемые для
технических целей, изготовляют из пластических масс, состоящих из
связывающего вещества, наполнителей, красителей и других добавок.

Пластические массы в
зависимости от вида наполнителя делятся на порошкообразные
(порошковые), волокнистые и слоистые.

Некоторые пластические
прозрачные пластмассы (органическое стекло) не содержат наполнителей
и состоят из чистых смол.

Наибольшее распространение
имеют фенопласты и аминопласты.

Фенопласты — это
пластические массы, в которые входят. фенолоальдегидные смолы 1.

1 Ноткин Б.,
Перепелкин В. Пластмассы в технике, «Московский рабочий»,
1961.

Фенопласты, в которых
наполнителем является древесная мука, применяются для изготовления
различных деталей: рукояток, рычагов управления и других деталей
технического и бытового обслуживания.

Из фенопластов с
хлопковыми очесами изготовляются детали с повышенной механической
прочностью.

Детали с повышенной
теплостойкостью изготовляют из фенопласта с асбестовым волокном.

Аминопласты изготовляются
из формальдегидных смол с различными наполнителями и добавками.
Аминопласты легко окрашиваются в светлые тона и хорошо сохраняют
приобретенный цвет. Этот вид пластмасс применяется для изготовления
деталей яркой окраски простого и сложного профилей, от которых не
требуются высокие электроизоляционные свойства (корпуса измерительных
приборов, осветительной арматуры и др.).

Детали из указанных
пластмасс изготовляются прессованием, литьем под давлением и
непрерывным выдавливанием. Наиболее распространенным видом таких
пластиков является целлулоид, используемый для производства
безосколочного стекла (триплекс) и изделий широкого потребления.

Пластические массы, в
которых наполнителем является листовой волокнистый материал:
текстолит, гетинакс, асботекстолит, стеклотекстолит и др.,
применяются для изготовления различных деталей технического
назначения.

Капрон в машиностроении
широко используется для изготовления различных деталей: подшипников,
шестеренок, червяков, втулок и др. Капрон перерабатывается в детали
литьем под давлением и способами непрерывного выдавливания.

Материалы, применяемые в машиностроении

Для изготовления деталей  машин применяются различные материалы, называемые конструкционными. От правильного выбора конструкционного материала зависят качество, надежность, экономичность и долговечность деталей и машины в целом.

Все конструкционные материалы можно условно разделить на однородные и композиционные, металлические и неметаллические (рис. 1).

Металлы — химические элементы, образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью между атомами.

Сплавы — твердые вещества, образованные сплавлением двух или более компонентов.
Сплав образуется в результате как чисто физических процессов (растворение, перемешивание), так и в результате химического взаимодействия между элементами.
Разнообразие состава типов межатомной связи и кристаллических структур сплавов обуславливает значительное различие их физико-химических, электрических, магнитных, механических, оптических и других свойств.
Сплавы на основе железа называются черными, на основе других металлов — цветными.

Неметаллические материалы — неорганические и органические материалы, композиционные материалы на неметаллической основе, клеи, герметики, лакокрасочные покрытия, графит, стекло, керамика и т.д.

Полимеры — вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры.

Композиционные материалы — гетерофазные (состоящие из различных по физическим и химическим свойствам фаз) системы, полученные из двух и более компонентов с сохранением индивидуальности каждого отдельного компонента.

При этом:

  • материал является однородным в макромасштабе и неоднородным в микромасштабе (компоненты различаются по свойствам, между ними существует явная граница раздела);
  • один из компонентов, обладающий непрерывностью по всему объему, является матрицей;
  • компонент прерывистый, разделенный в объеме композиции, считается усиливающим или армирующим.

В машиностроении большое применение находят различные неметаллические материалы, такие как пластмассы, резина, стекло, керамика, лакокрасочные и клеевые материалы, причем с развитием химии и новых технологий доля неметаллических материалов в машиностроении постоянно увеличивается.

Выбор пластмасс определяется назначением детали и характерной особенностью ее получения (прессование, литье и другие способы), причем особенности строения, механические и физические свойства пластмасс существенно влияют на конструкцию детали и способ ее изготовления.

Применение порошковых материалов определяется необходимостью изготовления изделий с особыми свойствами и структурой, которые недостижимы другими методами производства, либо изделий с обычным составом, структурой и свойствами, но при значительно более выгодных экономических показателях производства.

***

Учебные дисциплины
  • Инженерная графика
  • МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
  •    Карта раздела
  •       Общее устройство автомобиля
  •       Автомобильный двигатель
  •       Трансмиссия автомобиля
  •       Рулевое управление
  •       Тормозная система
  •       Подвеска
  •       Колеса
  •       Кузов
  •       Электрооборудование автомобиля
  •       Основы теории автомобиля
  •       Основы технической диагностики
  • Основы гидравлики и теплотехники
  • Метрология и стандартизация
  • Сельскохозяйственные машины
  • Основы агрономии
  • Перевозка опасных грузов
  • Материаловедение
  • Менеджмент
  • Техническая механика
  • Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
  • «Инженерная графика»
  • «Техническая механика»
  • «Двигатель и его системы»
  • «Шасси автомобиля»
  • «Электрооборудование автомобиля»

Классификация

Нерудные полезные ископаемые, как группа, чрезвычайно разнородны. Вследствие этого не существует единой общепринятой их классификации.

Классификация этих ископаемых может производиться по нескольким параметрам. Два основных типа классификации:

  • по области использования

    по области использования в более детальной классификации Н. И. Ерёмина: химическое и агрохимическое сырье, техническое сырье, металлургическое и теплоизоляционное сырье, строительные материалы, стекольно-керамическое сырье, цементное сырье, пьезооптическое сырье, цветные драгоценные и поделочные камни, сырье для новых отраслей промышленности;

    : горно-химическое сырьё, горно-металлургическое сырьё, строительные материалы, технические кристаллы;

  • по геологическому происхождению

    по геологическому происхождению в более детальной классификации В. И. Смирнова: горные породы, аморфные вещества, минералы и кристаллы.

    : горные породы (как правило, массовое сырьё с крупными месторождениями относительно простого строения и с небольшой стоимостью) и минералы (как правило, относительно редкое сырье с мелкими месторождениями сложного строения и с высокой стоимостью);

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector