Материаловедение. Классификация материалов по применению. Лекция 1

1.

Материаловедение
Лекция 1

2. Преподаватель курса

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
КУРСА
Половникова Людмила Борисовна, канд. пед наук,
доцент кафедры Электроэнергетики филиала ТИУ в
г. Тобольске
e-mail: [email protected]

3.

4.  Максимальная оценка – 100 баллов. Минимальная оценка- 61 балл

Максимальная оценка –
100 баллов.
Минимальная оценка61 балл

5.

По данной дисциплине предусмотрен – зачет
№
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Вид контрольных мероприятий
Баллы
Выполнение практической работы
0-10
Выполнение практической работы
0-10
Выполнение практической работы
0-10
Тестовый контроль №1
0-10
Тестовый контроль №2
0-10
Выполнение и защита домашней контрольной работы
0-20
Итоговый тест №3
0-30
ВСЕГО
100

6. Рекомендуемые источники литературы

1. Костылева, Л. В. Электротехническое и конструкционное материаловедение : учебное пособие / Л. В. Костылева, В. А.
Моторин. — Волгоград : Волгоградский ГАУ, 2017. — 140 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная
система. — URL: https://e.lanbook.com/book/100821
2. Целебровский, Ю. В. Электротехническое и конструкционное материаловедение : учебное пособие / Ю. В.
Целебровский. — Новосибирск : НГТУ, 2019. — 64 с. — ISBN 978-5-7782-3981-4. — Текст : электронный // Лань : электроннобиблиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/152183 .
3. Дудкин, А. Н. Электротехническое материаловедение : учебное пособие / А. Н. Дудкин, В. С. Ким. — 5-е изд., стер. —
Санкт-Петербург : Лань, 2020. — 200 с. — ISBN 978-5-8114-5296-5. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная
система. — URL: https://e.lanbook.com/book/139259 .
4. Материаловедение и технология конструкционных материалов : учебное пособие / Ю. П. Егоров, А. Г. Багинский, В. П.
Безбородов [и др.]. — Томск : ТПУ, 2017. — 122 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL:
https://e.lanbook.com/book/106744 .
5. Бондаренко, Геннадий Германович. Материаловедение [Текст] : Учебник / Г.Г. Бондаренко. – 2-е изд. – М.: Издательство
Юрайт, 2018. – 360 с. – (Бакалавр. Академический
курс) http://www.biblio-online.ru/book/52ED721E-1764-41FF-A68B3DF496D68D60
6. Плошкин, Всеволод Викторович. Материаловедение [Текст] : Учебник / В.В. Плошкин. – 3-е изд., пер. и доп. – Электрон.
дан.col. – М.: Издательство Юрайт, 2018. – 463 с. https://biblio-online.ru/book/30B3360C-A9AF-47C1-ADA466F26E3C0BA4/materialovedenie

7. ПЛАН

ВВЕДЕНИЕ
1. Классификация материалов
2. Общие сведения о строении вещества
3. Классификация металлов,
кристаллическое строение металлов
4. Свойства металлов и сплавов

8. ВВЕДЕНИЕ

9. Лекция 1

4

10. Дми́трий Константи́нович Черно́в — русский металлург и изобретатель. Приобрёл известность после того, как открыл

Дми́ трий Константи́ нович Черно́в
— русский металлург и
изобретатель.
Приобрёл известность после того,
как открыл полиморфические
превращения в стали, а также
фазовую диаграмму железоуглерод.
Это открытие стало началом
научной металлографии

11. Абра́м Фёдорович Ио́ффе  — русский и советский физик, организатор науки, обыкновенно именуемый «отцом советской физики»

Абра́м Фёдорович
Ио́ффе — русский и
советский физик,
организатор науки,
обыкновенно
именуемый «отцом
советской физики»

12.

Характеристики материала:
Механические характеристики
(плотность и вес материала, прочность на сжатие, разрыв или изгиб);
Теплофизические характеристики
(теплопроводность, теплоемкость, нагревостойкость, теплостойкость и
горючесть)
Электрофизические характеристики
(диэлектрическая проницаемость, электропроводность, электрическая
прочность, трекингостойкость)
Физико-химические характеристики
химическая стойкость, влагопроницаемость

13. Лекция 1

КЛАССИФИКАЦИЯ
МАТЕРИАЛОВ ПО
ПРИМЕНЕНИЮ
Лекция 1
2

14. Лекция 1

4

15.

20

16.

Материалы принято классифицировать на:
электротехнические,
конструкционные,
материалы специального назначения.
Электротехническими называют материалы, обладающие
особыми свойствами по отношению к электромагнитному
полю.
К ним относятся:
проводники,
диэлектрики,
полупроводники,
магнитные материалы
3

17.

Проводники - это материалы с сильно
выраженной электропроводностью.
По применению их делят на:
материалы высокой проводимости
материалы высокого сопротивления
4

18.

внешним энергетическим воздействием.

19.

20.

21.

Классификация ЭТМ в соответствии с
зонной теорией электропроводности:

22.

Классификация ЭТМ:
Сильно магнитные
Слабо магнитные
(немагнитные)
Проводниковые
Диэлектрические
Полупроводниковые

23.

Основные электрические характеристики ЭТМ:

24.

25.

2.Общие сведения о строении вещества
Основные элементарные частицами являются:
Протоны
Нейтроны
Из них состоит атомное ядро
Электроны
Заполняют оболочку атома,
компенсируя положительный заряд

26.

Атом кислорода
Одноатомные газы:
He, Ne, Ar
Двухатомные газы:
O2, N2, H2, Cl2
Трехатомные газы:
СO2
Четырехатомные газы:
NH3

27.

Виды химических связей:
1.Ковалентная связь – связь, объединяющая
несколько атомов в молекулу, что достигается за
счет электронов, которые являются общими для
атомов.
Образование связи
Ex.

28.

Ковалентная связь
Полярная
Неполярная
Молекулы, в которых центры центры противоположных по
одинаковых
по
величине знаку зарядов не совпадают и
положительных
и
находятся на некотором
отрицательных
зарядов
расстоянии друг от друга
совпадают
Образуется между двумя
имеют простые вещества,
различными неметаллами
например: О2, N2, Cl2.

29.

Полярная молекула характеризируется
дипольным моментом

30.

Ионная связь прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой
разностью
электроотрицательностей,
при
которой
общая
электронная пара полностью переходит к атому с большей
электроотрицательностью.
Характеризуется:
• повышенной механической прочностью;
• относительно высокой температурой плавления.

31.

Пример ионной связи

32.

Металлическая
связь
Химическая связь, обусловленная наличием относительно
свободных электронов.
Характерна как для чистых металлов, так и их сплавов и
интерметаллических соединений.
Важнейшие свойства:
• высокая электро- и теплопроводность.
• сочетание прочности с плаcтичностью, так как при
смещении атомов друг относительно друга не
происходит разрыв связей.

33.

Пример Meталлической связи

34.

Молекулярная связь Такая связь существует в некоторых веществах между молекулами с
ковалентными внутримолекулярными связями. Наблюдается между
молекулами некоторых веществ, например, у парафина, имеющих
низкую температуру плавления, свидетельствующую о непрочности
их кристаллической решетки.

35.

Атом – это мельчайшая химически неделимая частица вещества.
Модели атомов:
Молекулы – это «компании» (группы) атомов.
Молекула – это мельчайшая частица вещества, сохраняющая его
свойства.
Модели молекул:
35

36.

37. 3. Классификация металлов

Черные металлы:
железные, тугоплавкие,
урановые, РЗМ, щелочноземельные
Цветные металлы:
легкие, благородные, легкоплавкие

38. Аморфное тело

39. 3.1. Кристаллическое строение металлов

Простая кубическая решетка

40. Кристаллические решетки

Объемноцентрированная
кубическая
ОЦК
Гране-центрированная
кубическая
ГЦК
Гексагональная
плотно-упокованная
ГПУ

41. Кристаллические решетки

42. Аллотропия (полиморфизм)

Железо
до 900 ºС
ОЦК - α железо –
930 ºС - 1300 ºС
ГЦК – γ железо –
1390 ºС - 1540 ºС
ОЦК - α железо –

43.

44. Кристаллические решетки металлов

45. Реальное строение металлов

Дефекты строения реальных
кристаллов
Точечные
Линейные
Поверхностные

46. Точечные дефекты кристаллического строения

Вакансия
Межузельный атом

47. Точечные дефекты кристаллического строения

48. Линейные дефекты кристаллического строения

Дислокация
ρ = 108 – 1012 см/см3

49. Линейные дефекты кристаллического строения

50. Линейные дефекты кристаллического строения: краевая дислокация

51. Винтовая дислокация

52. Поверхностные дефекты кристаллического строения

Границы зерен
Границы субзерен

53. Диффузионные процессы в металле

54. Анизотропия свойств кристаллов

55. 4. Свойства металлов и сплавов

Механические
прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость
Физические Химические
Технологические
Эксплуатационные

56. Прочность

0
l0
l

57.

Диаграмма растяжения
Сила
Начало массовых
пластических деформаций
Начало пластической
деформации в
отдельных зернах
B
Начало
разрушения
Стадия
разрушения
A
C
Конец
разрушения
Упруго-пластические
деформации
Упругие
деформации
Деформация

58. Испытания на растяжение ГОСТ 1497-84

Цилиндрические (а) и плоские образцы (б)

59. Универсальная испытательная машина

60.

Универсальная испытательная машина

61.

Диаграммы растяжения
Место сужения – шейка
при испытаниях

62.

Диаграмма растяжения

63.

Упруго-пластическая область
Предел пропорциональности
σпц = Рпц/ F0
Предел упругости
σ0,05 = Р0,05/ F0
Предел текучести (физический)
σТ = РТ/ F0
Предел текучести (условный)
σ0,2 = Р0,2/ F0

64. Пластическая область

Предел прочности
σв = Рв/ F0
Характеристики пластичности
Относительное удлинение
δ = (lr-l0)100/ l0
Относительное сужение
ψ = (F0-Fк)100/ F0

65. Твердость по Бринеллю (НВ) ГОСТ 9012-83

P
HB
F
D
F
(D
2
D2 d 2 )

66.

67.

68.

69. Твердость по Роквеллу (НR) ГОСТ 9013-83

Р = Р0 + Р1

70.

71.

72. Твердость по Виккерсу (HV) ГОСТ 2999-83

73.

74. Определение микротвердости (ГОСТ 9450-84)

75.

76. Определение ударной вязкости

77. Маятниковый копер МК-30А

Ударная вязкость
Аразр.= АH – Ah
KCU = Aразр./F

78. Свойства металлов и сплавов

Механические
прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость
Физические Химические
Технологические
Эксплуатационные