- •Н.В. Храмцов Основы материаловедения
- •Введение
- •Общие понятия о материалах
- •Исходные понятия
- •1.2. Классификация материалов
- •1. 3. Качество материалов
- •2. Свойства материалов
- •2.1. Химический состав. Макро и микроструктура металлов
- •2.2. Физические свойства материалов
- •Значения плотности некоторых материалов*
- •Взаимосвязь плотности с другими показателями
- •Где ф и o - прочность пористого (фактического) и беспористого материала;
- •Следовательно, более пористые материалы имеют более низкую прочность (рис. 2.2) по сравнению с материалами, имеющими меньше пор. Температурные характеристики
- •Т аблица 2.4 Некоторые температурные характеристики материалов
- •Коэффициенты теплопроводности материалов
- •Теплота плавления
- •Коэффициенты теплоемкости материалов
- •Коэффициенты линейного расширения материалов
- •Характеристики взаимодействия материалов с жидкостями и газами
- •Коэффициенты водопоглащения материалов
- •Электромагнитные свойства
- •Магнитные свойства материалов
- •2.3. Механические характеристики материалов
- •У сталостные испытания
- •2.4. Технологические свойства
- •Потребительские показатели качества материалов
- •Влияние воздуха и воды на свойства материалов
- •Влажность воздуха
- •Точка росы
- •2.7. Экологическая безопасность строительных материалов
- •Средние затраты энергии на производство единицы продукции
- •3. Металлы и сплавы
- •3.1. Кристаллическая структура металлов
- •3.2. Чугуны и стали
- •Сравнительные показатели чугунов и сталей
- •3.3. Углеродистые и легированные стали
- •Легированные стали
- •Арматурные стали
- •3.4. Жаростойкие и тугоплавкие металлы и сплавы
- •3.5. Термообработка сталей
- •Закалка сталей
- •3.6. Общие свойства цветных металлов и сплавов
- •Свойства цветных металлов
- •3.7. Алюминиевые сплавы
- •3.8. Медные сплавы
- •3.9. Свинец, олово, серебро и цинк
- •3.10. Титан и его сплавы
- •4. Каменные строительные материалы
- •4.1. Природные каменные материалы
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы
- •Определение марки цемента в результате испытаний
- •4.3. Искусственные каменные материалы
- •Классификация бетонов
- •Классификация керамики
- •Основные различия между силикатными и керамическими кирпичами
- •4.3. Современные стеновые строительные материалы
- •5. Органические материалы
- •5.1. Лесоматериалы
- •Защита древесины от гниения и возгорания
- •5.2. Строительные изделия из древесины
- •Изделия из древесины
- •5.3. Использования древесных отходов
- •5.4. Органические вяжущие
- •5.5. Современные технологии деревянного домостроения
- •Клееные брусья
- •Термодревесина
- •6. Порошковые и композиционные материалы
- •6.1. Классификация порошковых материалов
- •Классификация порошковых материалов
- •Конструкционные металлические порошковые материалы по назначению могут быть:
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей
- •6.3. Композиционные материалы
- •Примерами композиционных материалов являются:
- •7. Полимерные и пластические материалы
- •7.1. Общие свойства
- •Классификация полимерных материалов
- •Достоинства пластмасс:
- •Недостатки пластмасс:
- •7.2. Термопластичные полимеры
- •Группы полимерных материалов
- •Классификация наполнителей полимерных материалов
- •7.3. Изготовление и ремонт деталей
- •Сварка полимерных материалов
- •Способы сварки пластмасс
- •Клеевые составы на основе эпоксидных смол
- •7.5. Резиновые материалы
- •8. Основы получения сырья, обработки материалов, изготовления деталей и сборки конструкций
- •8.1. Добыча сырья
- •8.2. Изготовление материалов
- •Поризация строительных материалов
- •8.3. Обработка камня
- •8.4. Обработка древесины
- •8.5. Литье и прокатка металлов
- •Технология изготовления бесшовных труб
- •8.6. Резка металлов
- •Причины затрудненной резки некоторых сплавов
- •8.7. Антикоррозионная защита металлов и сплавов
- •8.8. Механическая обработка металлов
- •8.9. Сборка деталей
- •9. Сварка металлов
- •9.1. Классификация способов сварки
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.2. Тепловые процессы при сварке
- •9.3. Основы электродуговой сварки и наплавки
- •9.4. Ручная электродуговая сварка и наплавка
- •9. 5. Особенности сварки чугуна и алюминия
- •9.7. Газовая сварка и наплавка
- •9.8. Оценка качества сварки
- •Методы контроля с разрушением сварного соединения
- •10. Перспективные технологии
- •10.1. Нанотехнологии
- •Размерные приставки для единиц измерения
- •Фуллерены
- •Нанотрубки
- •Шунгиты
- •Шунгит имеет следующие замечательные свойства:
- •Нанобетоны и наноасфальты
- •Полимерцементогрунт
- •Области применения наноматериалов
- •Научные перспективы
- •10.2. Фаббер-технологии в производстве деталей и строительных конструкций
- •10.3. Лазерные технологии
- •Характеристики резки материалов лазером мощностью 1,5 кВт
- •Литература
- •4.2. Вяжущие неорганические материалы -82
- •5. Органические материалы -102
- •6. Порошковые и композиционные материалы - 111
- •6.2. Получение металлических порошков и изготовление деталей -115
- •7. Полимерные и пластические материалы -120
- •9. Сварка металлов - 163
- •Механические свойства арматурной стали по классам
Клеевые составы на основе эпоксидных смол
Основой клея является эпоксидная смола ЭД-5, ЭД-6 или ЭД-20, которая играет роль связывающего материала. Под действием отвердителя (7…8% полиэтиленполиамина) смола превращается в неплавкий материал, который хорошо сцепляется с металлом, пластмассами и другими материалами. Составы на основе эпоксидных смол обладают высокой механической прочностью, являются диэлектриками, химически стойки к воде, маслу, бензину, кислотам и щелочам.
Так как при склеивании из эпоксидной смолы не выделяются летучие вещества, то шов получается плотным. Очень важным и удобным для склеивания многих деталей является то, что усадки нет, поэтому склеивание производится без сжатия поверхностей.
Эпоксидные смолы применяются для ремонта деталей, работающих при температурах от –70 ºС до +120 ºС. Выше температуры 120 ºС механические свойства состава ухудшаются, а при температурах выше 330…340 ºС происходит разложение вещества.
Для повышения эластичности и ударной вязкости отвержденного материала в состав клея вводят пластификатор (10…15 % дибутилфтолата). В качестве наполнителя применяется чугунный, железный или алюминиевый порошок, асбест, стекловолокно и другие материалы.
Для отверждения состав необходимо выдерживать при комнатной температуре не менее 24 часов. Время отверждения клеевого состава сокращается выдержкой при более высоких температурах:
60 ºС до 4…5 часов;
80 ºС до 2…3 часов;
100º С до 1…2 часов.
Отсюда следует, что в случае использования эпоксидных смол в качестве клеев, имеются два замечательных технологических достоинства:
1- не надо сжимать детали;
2 -не обязательно нагревать склеиваемые детали.
Клей ВС-10Т, ВС –350 и др. – это растворы синтетических смол в органических растворителях. Они применяются для склеивания металлов (сталей, чугунов, алюминия, меди) и неметаллов. Эти клеи полимеризуются при температурах 180 ±10 ºС в течение 1..1,5 часа, они химически стойки к маслу и топливу. Для компенсации усадки слоя клея, которое происходит в процессе полимеризации, необходимо обязательно обеспечивать сжатие склеиваемых деталей (0,2…0,4 МПа).
Эти клеи широко применяются для приклеивания накладок муфт сцепления и тормозных колодок тракторов и автомобилей.
7.5. Резиновые материалы
Резина – искусственный материал, получаемый вулканизацией смеси каучука с различными добавками и серой.
В улканизация - это процесс превращения каучука в резину, осуществляемый с участием вулканизирующих агентов (в основном серы) или под действием ионизирующей радиации.
При вулканизации линейная структура преобразуется в пространственную (рис.7.12). Макромолекулы синтетических каучуков связываются поперечными связями (мостики из серы), что позволяет повысить механическую прочность, эластичность и теплостойкость получаемых материалов - вулканизированного каучука и резины. Каучук растворяется в органических растворителях, а резина нет.
Свойства резиновых изделий:
-невысокая плотность (900….2000 кг/м3);
-низкая теплопроводность;
-высокая эластичность (относительное удлинение до 1000%);
-диэлектрическая и химическая стойкость;
-низкие газо- и водопроницаемость;
- высокое сопротивление разрыву и износу.
Резиновые материалы различаются по виду сырья и наполнителя, степени упорядоченности макромолекул и пористости, технологическим способам переработки, типам теплового старения и изменения объема после пребывания в топливах и маслах.
Каучук может быть натуральным и искусственным (десяток наименований). Наполнителями могут быть порошки и ткани.
Резиновые изделия получают методами выдавливания, прессования и литья. Свыше 50 % резины используется в автомобильной промышленности (шины, сальники, манжеты, ремни, прокладки и др.).
В качестве добавки к каучуку используют вулканизирующие вещества, ускорители вулканизации, наполнители, пластификаторы и красители. Для вулканизации наиболее широко применяют сера (от 1 до 40%). Увеличение содержания серы приводит к увеличению твердости резины. При максимально возможном насыщении каучука серой образуется твердый и жесткий материал – эбонит, обладающий высокой химической стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами и легкой обрабатываемостью.
В качестве ускорителей вулканизации используют оксиды свинца и магния. Наполнители используются для снижения стоимости (мел, тальк) и для придания необходимых физико - механических свойств (сажа, каолин, корд, рукавные ткани).
Из сырой резины методами прокатки или литья под давлением изготовляют детали необходимой формы и размеров. Автопокрышки, шланги и рукава получают методом последовательной намотки на полый металлический стержень слоев резины, изолирующих и армирующих материалов (ткань, металлический корд).
Прессование проводят в специальных пресс - формах под давлением 5…10 МПа с армирующим материалом или без него. После прессования материала в холодном состоянии проводят вулканизацию (нагрев до 130…150 С) изделия. При горячем прессовании одновременно с формовкой протекает и вулканизация.
При литье под давлением (более прогрессивном способе) форма заполняется разогретой сырой резиновой смесью при давлении 30…150 МПа. Прочность увеличивается армированием стальной проволокой, сеткой или нитью.