Materjali klassifikatsioon

Kõvad materjalid jagunevad üldiselt kolme põhirühma. Need on metallid, keraamika ja polümeerid. See jaotus põhineb peamiselt aine keemilise struktuuri ja aatomstruktuuri tunnustel. Enamikku materjale saab üheselt ühe või teise rühma seostada, kuigi võimalikud on ka vahejuhtumid. Lisaks tuleb märkida komposiitide olemasolu, milles kombineeritakse kahte või kolme loetletud rühma kuuluvaid materjale. Allpool kirjeldatakse lühidalt erinevaid materjale ja nende võrdlevaid omadusi.

Teist tüüpi materjalid on kaasaegsed spetsiaalsed (täiustatud) materjalid, mis on mõeldud kasutamiseks kõrgtehnoloogilistes (kõrgtehnoloogilistes) valdkondades, nagu pooljuhid, bioloogilised materjalid, "targad" (nutikad) materjalid ja nanotehnoloogias kasutatavad ained.

METALLID

Sellesse rühma kuuluvad materjalid hõlmavad ühte või mitut metalli (nagu raud, alumiinium, vask, titaan, kuld, nikkel) ja sageli ka mõningaid mittemetallilisi elemente (näiteks süsinik, lämmastik või hapnik) suhteliselt väikestes kogustes.

Metallide ja sulamite aatomid on paigutatud väga ideaalses järjekorras. Lisaks on metallide tihedus võrreldes keraamika ja polümeersete materjalidega suhteliselt kõrge.

Mis puudutab mehaanilisi omadusi, siis kõik need materjalid on suhteliselt jäigad ja tugevad. Lisaks on neil teatav plastilisus (st võime suuri deformatsioone ilma hävitamiseta) ja vastupidavus hävitamisele, mis tagas nende laialdase kasutamise erinevates konstruktsioonides.

Metallmaterjalides on palju delokaliseeritud elektrone, st elektrone, mis ei ole seotud konkreetsete aatomitega. Just selliste elektronide olemasolu seletab otseselt paljusid metallide omadusi. Näiteks on metallid erakordselt head elektri- ja soojusjuhid. Need on nähtavale valgusele läbipaistmatud. Poleeritud metallpinnad säravad. Lisaks on mõnel metallil (nt raud, koobalt ja nikkel) nende rakenduste jaoks soovitavad magnetilised omadused.

KERAAMIKA

Keraamika on materjalide rühm, mis on metallide ja mittemetalliliste elementide vahel. Kuidas üldreegel, keraamika klassi kuuluvad oksiidid, nitriidid ja karbiidid. Näiteks mõned kõige populaarsemad keraamikatüübid koosnevad alumiiniumoksiidist (Al2O3), ränidioksiidist (SiO2), räninitriidist (Si3N4). Lisaks on nende ainete hulgas, mida paljud nimetavad traditsioonilisteks keraamilisteks materjalideks, mitmesugused savid (eriti need, mida kasutatakse portselani valmistamiseks), aga ka betoon ja klaas. Mehaaniliste omaduste poolest on keraamika suhteliselt jäik ja vastupidav materjal, mis on nende omaduste poolest võrreldav metallidega. Lisaks on tüüpiline keraamika väga kõva. Keraamika on aga erakordselt habras materjal (peaaegu täielik elastsuse puudumine) ja ei talu hästi murdumist. Kõik tüüpilised keraamikatüübid ei juhi soojust ja elektrit(st nende elektrijuhtivus on väga madal).

Keraamikal on suurem vastupidavus kõrged temperatuurid ja kahjulikke keskkonnamõjusid. Keraamika võib oma optiliste omaduste poolest olla läbipaistev, poolläbipaistev või täiesti läbipaistmatu ning mõnedel oksiididel, näiteks raudoksiidil (Fe2O3), on magnetilised omadused.

KOMPOSIIDID

Komposiidid on kahe (või rohkem) üksikud materjalid, mis kuuluvad erinevatesse eespool loetletud aineklassidesse, s.t. metallid, keraamika ja polümeerid. Komposiitide loomise eesmärk oli saavutada selline omaduste kombinatsioon erinevaid materjale, mida ei ole võimalik saada üksikute komponentide jaoks, samuti tagada nende omaduste optimaalne kombinatsioon. Tuntud on suur hulk erinevaid komposiite, mis saadakse metallide, keraamika ja polümeeride kombineerimisel. Pealegi mõned looduslikud materjalid on ka komposiidid, nagu puit ja luu. Enamik selles raamatus käsitletud komposiite on aga sünteetilistest materjalidest saadud materjalid.

Üks populaarsemaid ja kõigile tuttavamaid komposiitmaterjale on klaaskiud. See materjal on lühikesed klaaskiud, mis on põimitud polümeermaatriksisse, tavaliselt epoksü- või polüestervaiku. Klaaskiud on suure tugevuse ja jäikusega, kuid need on rabedad. Samal ajal on polümeermaatriks plastist, kuid selle tugevus on madal. Nende ainete kombinatsioon annab suhteliselt jäiga ja tugeva materjali, millel on siiski piisav plastsus ja paindlikkus.

Teine näide tehnoloogiliselt olulisest komposiidist on süsinikkiuga tugevdatud polümeerid (CFRP). Nendes materjalides asetatakse süsinikkiud polümeermaatriksisse. Seda tüüpi materjalid on jäigemad ja vastupidavamad kui klaaskiud, kuid samal ajal kallimad. CFRP-sid kasutatakse kosmosetehnikas, aga ka kvaliteetsete spordivahendite, näiteks jalgrataste, golfikeppide, tennisereketite, suuskade ja lumelaudade valmistamisel.

PROGRESSIIVSED MATERJALID

Materjalid, mis on ette nähtud kasutamiseks kõrgtehnoloogilistes toodetes ("high-tech"), on mõnikord tinglikult määratletud terminiga "progressiivsed" materjalid. Kõrgtehnoloogia all mõeldakse tavaliselt seadmeid või tooteid, mille töö põhineb keeruliste kaasaegsete põhimõtete kasutamisel. Selliste toodete hulka kuuluvad mitmesugused elektroonikaseadmed, eelkõige digitaalsed video-audiokaamerad, CD-/DVD-mängijad, arvutid, fiiberoptilised süsteemid, aga ka kosmosesatelliidid, kosmose- ja raketitehnoloogia tooted.

Progressiivsed materjalid on sisuliselt tavaliselt tüüpilised ained, millest eespool räägiti, kuid millel on täiustatud omadused, aga ka uued materjalid, millel on silmapaistvad omadused. Need materjalid võivad olla metallid, keraamika või polümeerid, kuid nende maksumus on tavaliselt väga kõrge. Täiustatud materjalide hulka kuuluvad ka pooljuhid, biomaterjalid ja nn tulevikumaterjalid. Tegemist on nanotehnoloogia nn "nutikate" materjalide ja toodetega, mis on mõeldud näiteks laserite, integraallülituste, magnetinfosalvestusseadmete, vedelkristallkuvarite ja optiliste kiudude valmistamiseks.

POOLJUHTID

Elektriliste omaduste poolest asuvad pooljuhid vahepealsel positsioonil elektrit juhtivate materjalide (metallid ja metallisulamid) ning isolaatorite (keraamika ja polümeerid) vahel. Lisaks on pooljuhtide elektrilised omadused äärmiselt tundlikud võõraatomite minimaalse koguse olemasolu suhtes, mille kontsentratsiooni tuleb kontrollida kuni väga väikeste alade tasemeni. Pooljuhtmaterjalide loomine on teinud võimalikuks integreeritud süsteemide väljatöötamise, mis on viimase kolme aastakümne jooksul teinud pöörde elektroonikas ja andmetöötluses (isegi meie elus toimunud muutustest rääkimata).

BIOMATERJALID

Biomaterjale kasutatakse inimkeha implantaatide loomiseks, mis on mõeldud haigete või hävinud elundite või kudede asendamiseks. Seda tüüpi materjalid ei tohi eraldada mürgiseid aineid ja peavad ühilduma inimese kudedega (st ei tohi põhjustada äratõukereaktsioone). Kõiki loetletud aineid – metalle, keraamikat, polümeere ja pooljuhte – saab kasutada biomaterjalina. Näiteks mõned biomaterjalid, mida kasutatakse kunstlike puusaliigeste valmistamiseks.

TULEVIKKU MATERJALID

"Nutikad" (või intelligentsed) materjalid on rühm uusi kunstlikult välja töötatud aineid, millel on märkimisväärne mõju paljudele kaasaegsetele tehnoloogiatele. Mõiste "tark" tähendab, et need materjalid suudavad tajuda muutusi keskkond ja reageerida neile muutustele ettemääratud viisil – elusorganismidele omane omadus. "Nutikate" materjalide mõistet on laiendatud ka keerukatele süsteemidele, mis on ehitatud nii "nutikatest" kui ka traditsioonilistest ainetest.

Nutikate materjalide (või süsteemide) komponentidena saab kasutada teatud tüüpi andureid (sissetulevate signaalide tuvastamine), aga ka reageerivate ja adaptiivsete seadmete rolli täitvaid juhtsüsteeme (aktivaatoreid). Viimasega saab muuta kuju, asendit, omasagedusi või mehaanilised omadused vastusena temperatuuri, valguse intensiivsuse, elektri- või magnetvälja muutustele.

Aktivaatoritena kasutatakse tavaliselt nelja tüüpi materjale: kujumälusulamid, piesoelektriline keraamika, magnetostriktiivsed materjalid ja elektroreoloogilised/elektromagnetilised vedelikud.

"Mäluga" sulamid on metallid, mis temperatuuri muutumisel pärast deformatsiooni taastavad oma esialgse kuju.

Piesoelektriline keraamika laieneb ja tõmbub kokku muutustele reageerides elektriväli(või pinge); kui nende mõõtmed muutuvad, viib see elektrisignaali ergutamiseni. Magnetostriktiivsete materjalide käitumine on sarnane piesoelektriku reaktsiooniga, kuid ainult vastusena muutusele magnetväli. Mis puutub elektro- ja magnetorheoloogilistesse vedelikesse, siis need on keskkonnad, mille viskoossus muutub vastavalt elektri- või magnetvälja muutustele.

Anduritena kasutatavad materjalid/seadmed võivad olla optilised kiud, piesoelektrikud (sealhulgas mõned polümeerid) ja mikroelektromehaanilised seadmed, lühendatult MEMS.

"Nutikate" seadmete näide on helikopterites kasutatav süsteem labade pöörlemisest tekkiva müra vähendamiseks kokpitis. Teradesse sisseehitatud piesoelektrilised andurid jälgivad pingeid ja deformatsioone; signaal edastatakse nendelt anduritelt täiturmehhanismile, mis arvuti abil tekitab "antimüra", mis summutab helikopteri propellerite tööst tekkivat heli.

NANOTEHNOLOOGILISED MATERJALID

Kuni viimase ajani oli materjalide keemia ja füüsika valdkonnas töötamise üldtunnustatud protseduur esmalt uurida väga suuri ja keerulisi struktuure ning seejärel läks uurimistöö üle väiksemate põhiplokkide analüüsimisele, millest need struktuurid koosnevad. Seda lähenemisviisi nimetati mõnikord "ülalt alla". Kuid skaneeriva mikroskoopia tehnikate väljatöötamisega, mis võimaldas vaadelda üksikuid aatomeid ja molekule, sai võimalikuks aatomite ja molekulidega manipuleerimine, et luua uusi struktuure ja seeläbi saada uusi materjale, mis on ehitatud elementide baasil. suuruse aatomitase (nn "materjalide disain"). See võime aatomeid hoolikalt kokku panna on avanud võimaluse luua materjale, millel on mehaanilised, elektrilised, magnetilised ja muud omadused, mida teiste meetoditega ei oleks võimalik saavutada. Nimetame seda lähenemist "alt-üles" ja selliste uute materjalide omaduste uurimine toimub nanotehnoloogia abil, kus eesliide "nano" tähendab, et konstruktsioonielementide mõõtmed on nanomeetri suurusjärgus (st. 10–9 m). Reeglina räägime struktuurielementidest, mille suurus on alla 100 nm, mis võrdub umbes 500 aatomi läbimõõduga.

Üks näide seda tüüpi materjalidest on süsiniknanotorud. Tulevikus suudame kahtlemata leida aina rohkem valdkondi, milles nanotehnoloogiliste materjalide eelised avalduvad.

VAJADUS LOO UUTE MATERJALIDE

Kuigi materjaliteaduses ja -tehnoloogias on viimastel aastatel tehtud tohutuid edusamme, on endiselt vaja arendada veelgi paremaid ja spetsialiseeritud materjale ning hinnata seost selliste materjalide tootmise ja nende keskkonnamõju vahel. Selle teema kohta on vaja teha mõned märkused, et visandada selles valdkonnas võimalikke perspektiive.

Tuumaenergia loomine annab tulevikuks küll mõningaid lubadusi, kuid uute materjalide väljatöötamisega, mida on vaja kõikides etappides – alates kütuse paigutamise süsteemist reaktorisse kuni radioaktiivsete jäätmete ladustamiseni, on endiselt palju väljakutseid.

Transpordiga on seotud suured energiakulud. Transpordiseadmete (autod, lennukid, rongid jne) kaalu vähendamine, samuti mootorite töötemperatuuri tõstmine aitab kaasa tõhusamale energiatarbimisele. Selleks on vaja luua ülitugevaid kergeid tehnilisi materjale, samuti materjale, mis võivad töötada kõrgel temperatuuril.

Lisaks on üldiselt tunnustatud vajadus uute majanduslikult elujõuliste energiaallikate ja olemasolevate energiaallikate tõhusama kasutamise järele. Pole kahtlust, et soovitud omadustega materjalid mängivad selle suuna arendamisel tohutut rolli. Näiteks demonstreeriti otsese transformatsiooni võimalust päikeseenergia elektrivooluks. Praegu on päikesepaneelid üsna keerulised ja kallid seadmed. Kahtlemata tuleks luua uusi suhteliselt odavaid tehnoloogilisi materjale, mis peaksid olema efektiivsemad päikeseenergia kasutamise rakendamisel.

Teine väga atraktiivne ja väga reaalne näide energia muundamise tehnoloogias on vesinikkütuseelemendid, mille eeliseks on ka see, et nad ei saasta keskkonda. Praegu on selle tehnoloogia kasutamine elektroonikaseadmetes alles algamas; tulevikus saab selliseid elemente kasutada autode elektrijaamadena. Et luua tõhusam kütuseelemendid vesiniku tootmiseks on vaja uusi materjale ja uusi katalüsaatoreid.

Keskkonna kvaliteedi hoidmiseks vajalikul tasemel peame kontrollima õhu ja vee koostist. Saastumise kontrollimiseks kasutatakse erinevaid materjale. Lisaks on vaja täiustada materjalide töötlemise ja puhastamise meetodeid, et vähendada keskkonnareostust, s.o. väljakutse on tekitada kaevandamisel vähem jäätmeid ja vähem kahjustada keskkonda. Arvestada tuleks ka sellega, et osade materjalide valmistamisel tekivad mürgised ained, mistõttu tuleks arvestada selliste jäätmete ärajuhtimisest tuleneva võimaliku keskkonnakahjuga.

Paljud materjalid, mida me kasutame, on pärit taastumatutest ressurssidest, s.t. allikad, mida ei saa taastada. See kehtib näiteks polümeeride kohta, mille peamine tooraine on õli, ja teatud metallide kohta. Need asendamatud ressursid ammenduvad järk-järgult. Seega tekib vajadus: 1) avastada nende ressursside uusi allikaid; 2) uute materjalide loomine, mille omadused on sarnased olemasolevatele, kuid keskkonda vähem kahjustavad; 3) taaskasutusprotsesside rolli tugevdamine ja eelkõige ringlussevõttu võimaldavate uute tehnoloogiate arendamine. Sellest kõigest tulenevalt on vaja majanduslikku hinnangut mitte ainult tootmisele, vaid ka keskkonnategureid arvesse võttes, et oleks vaja analüüsida kogu eluring materjal - "hällist hauani" - ja tootmisprotsess tervikuna.

Valamine- see on tooriku või toote valmistamise meetod, mille käigus täidetakse etteantud konfiguratsiooniga õõnsus vedela metalliga, millele järgneb selle tahkumine.Valamise teel saadud töödeldavat detaili või toodet nimetatakse valamiseks.

Valukoda- masinaehituse kõigi valdkondade peamine hankebaas. Paljudel juhtudel on valamine ainus võimalik viis keeruka kujuga toorikute saamiseks: Valatud toorikud on kõige odavamad ja neil on sageli väikseim töötlusvaru.

Valamine koorevormidesse.

Valuvorm on siin 6-10 mm paksune kest, mis on valmistatud tulekindlast alusmaterjalist (täiteainest) ja sideainena sünteetilisest vaigust. Kestade saamise põhimõte seisneb sideaine omadustes, mis on kuumutamisel võimelised pöördumatult kõvenema. Laialdaselt kasutatav tulekindla alusena kvartsliiv. Sideaineks on fenoolformaldehüüdi sünteetilised termoreaktiivsed vaigud. Koogivormidesse valamisel saadakse suurema täpsusega valandid, parema pinnakvaliteediga kui liivavormidesse valamisel. Protsess on äärmiselt produktiivne ja seda on lihtne mehhaniseerida.

Kasutatud kirjanduse loetelu

Bartaševitš A.A. Materjaliteadus. - Rostov n / D .: Phoenix, 2008.

Vishnevetsky Yu.T. Materjaliteadus tehnikakõrgkoolidele: õpik. - M .: Dashkov ja Co., 2008.

Zaplatin V.N. Materjaliteaduse (metallitöötlemise) käsiraamat: Proc. toetus vabaühendustele. – M.: Akadeemia, 2007.

Materjaliteadus: õpik keskkoolidele. / Toim. Arzamasova B.N. - M .: MSTU im. Bauman, 2008.

Materjaliteadus: avatud lähtekoodiga tarkvara õpik. / Adaskin A.M. ja teised. Toim. Solomentseva Yu.M. - M .: Kõrgem. kool, 2006.

Materjaliteadus: avatud lähtekoodiga tarkvara õpik. / Toim. Batienko V.T. – M.: Infra-M, 2006.

Morjakov O.S. Materjaliteadus: avatud lähtekoodiga tarkvara õpik. – M.: Akadeemia, 2008.

Materjaliteaduse (metallitöötlemise) alused: Proc. toetus vabaühendustele. / Zaplatin V.N. – M.: Akadeemia, 2008.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

Üldine informatsioon materjalidest, nende struktuurist ja omadustest

Üldine teave materjalide kohta.

Kõik materjalid peal keemiline alus jagunevad kahte põhirühma - metallilised ja mittemetallilised.

Metallide hulka kuuluvad metallid ja nende sulamid. Metallid moodustavad enam kui 2/3 kõigist teadaolevatest keemilistest elementidest. Metallmaterjalid jagunevad mustadeks ja värvilisteks. Mustade hulka kuuluvad raud ja sellel põhinevad sulamid - terased ja malmid. Kõik muud metallid on värvilised. Puhtad metallid on sulamitega võrreldes kehvad mehaanilised omadused ja seetõttu piirdub nende kasutamine nendel juhtudel, kui on vaja kasutada nende eriomadusi.

Mittemetalliliste materjalide hulka kuuluvad mitmesugused plastid (kihilised, kiud-, pulber-, gaasitäidisega), kummimaterjalid, puitmaterjalid(saematerjal, puiduspoon), tekstiilmaterjalid, anorgaanilised (keraamika, klaas) ja komposiitmaterjalid.

Erinevate materjalide praktiline väärtus ei ole sama. Suurim rakendus tehnoloogias omandatud mustmetallid. Üle 90% kõigist metalltoodetest on valmistatud raua baasil. Värvilistel metallidel on aga mitmeid väärtuslikke füüsilised ja keemilised omadused mis muudavad need asendamatuks. Tööstuses on omal kohal ka mittemetallilised materjalid, kuid nende kasutusala on väike (umbes 10%) ning kolmkümmend aastat vana ennustus, et mittemetallilised materjalid asendavad sajandi lõpuks oluliselt metalli oma, ei täitunud. . Teistes valdkondades areneb erinevate mittemetalliliste materjalide kasutamine praegu metallmaterjalidest kiiremini.

Materjalide struktuur.

Kõik tahked ained jagunevad amorfseteks ja kristalseteks.

Amorfsetes kehades paiknevad aatomid juhuslikult, s.t. korralageduses, ilma igasuguse süsteemita, seetõttu pehmenevad kehad kuumutamisel suurel määral. temperatuuri vahemik, muutuvad viskoosseks ja seejärel vedelaks. Jahtumisel kulgeb protsess vastupidises suunas. Amorfsed kehad on näiteks klaas, liim, vaha, kampol, s.o. amorfne struktuur on omane peamiselt mittemetallidele.

Kristallilistes kehades paiknevad aatomid rangelt määratletud järjestuses. Kehad jäävad tahkeks, s.t. säilitavad neile antud kuju kuni teatud temperatuurini, mille juures nad lähevad vedelasse olekusse. Jahtumisel kulgeb protsess vastupidises suunas. Üleminek ühest olekust teise toimub siis, kui teatud temperatuur sulamine. Kristallilise struktuuriga kehad on lauasool, kvarts, granuleeritud suhkur, metallid ja sulamid.

Aatomi kristallstruktuur - vastastikune kokkulepe aatomid kristallis. Kristall koosneb kindlas järjekorras paiknevatest aatomitest (ioonidest), mis kordub perioodiliselt kolmes mõõtmes. Väiksemat aatomite kompleksi, mis ruumis palju kordudes võimaldab reprodutseerida ruumilist kristallvõre, nimetatakse elementaarrakuks. Lihtsustamise mõttes on tavaks ruumikujutis asendada diagrammidega, kus osakeste raskuskeskmed on kujutatud täppidega. Sirgete ristumispunktides on aatomid; neid nimetatakse võresõlmedeks. Naabervõrekohtades asuvate aatomite tsentrite vahelisi kaugusi nimetatakse parameetriteks ehk võreperioodideks.

Ideaalne kristallvõre on elementaarkristallirakkude mitmekordne kordumine. Päris metalli iseloomustab kohalolek suur hulk struktuursed vead, mis rikuvad aatomite paigutuse perioodilisust kristallvõres.

Defekte on kolme tüüpi kristallstruktuur: punkt, joon ja pind. Punktdefekte iseloomustavad väikesed mõõtmed, nende suurus ei ületa mitut aatomi läbimõõtu. Punktdefektide hulka kuuluvad: a) vabad kohad kristallvõre sõlmedes - vabad kohad (Schottky defektid); b) aatomid, mis on nihkunud kristallvõre sõlmedest interstitsiaalsetesse ruumidesse - dislokeeritud aatomid (Frenkeli defektid); c) teiste elementide aatomid, mis asuvad nii sõlmedes kui ka kristallvõre vahekohtades - lisandiaatomid. Lineaarseid defekte iseloomustavad väikesed mõõtmed kahes mõõtmes, kuid neil on märkimisväärne ulatus kolmandas mõõtmes. Lineaarsete defektide kõige olulisem liik on dislokatsioonid (lat. dislokatsioon - nihe). Pindefektidel on väike paksus ja olulised mõõtmed ülejäänud kahes mõõtmes. Tavaliselt on need kristallvõre kahe orienteeritud lõigu ristmikud. Need võivad olla tera piirid, fragmendi piirid tera sees, ploki piirid fragmentides.

Materjalide omadused sõltuvad otseselt struktuurist ja defektidest.

Materjali omadused.

Füüsikalised omadused määravad materjalide käitumise soojus-, gravitatsiooni-, elektromagnet- ja kiirgusväljas. Olulisest füüsikalised omadused eristada saab soojusjuhtivust, tihedust, joonpaisumistegurit.

Tihedus on homogeense materjali massi ja selle ruumalaühiku suhe. See omadus on oluline materjalide kasutamisel lennunduses ja raketitehnoloogias, kus loodavad konstruktsioonid peavad olema kerged ja tugevad.

Sulamistemperatuur on temperatuur, mille juures metall muutub tahkest olekust vedelaks. Mida madalam on metalli sulamistemperatuur, seda lihtsam on selle sulamine, keevitamine ja seda odavamad need on.

Elektrijuhtivus on materjali võime juhtida hästi ja ilma soojuskadudeta elektrivoolu. Metallid ja nende sulamid, eriti vask ja alumiinium, on hea elektrijuhtivusega. Enamik mittemetallilisi materjale ei ole võimelised elektrit juhtima, mis on samuti oluline omadus, mida kasutatakse elektriisolatsioonimaterjalides.

Soojusjuhtivus on materjali võime kanda soojust rohkem kuumenenud kehaosadelt vähem kuumutatud osadele. Metallmaterjale iseloomustab hea soojusjuhtivus.

Magnetilised omadused st. ainult raud, nikkel, koobalt ja nende sulamid on võimelised hästi magnetiseerima.

Lineaarse ja mahulise paisumise koefitsiendid iseloomustavad materjali võimet kuumutamisel paisuda.

Keemilised omadused iseloomustavad materjalide kalduvust interakteeruda erinevate ainetega ja on seotud materjalide võimega taluda nende ainete kahjulikku mõju. Metallide ja sulamite võimet seista vastu erinevate agressiivsete ainete toimele nimetatakse korrosioonikindluseks ja mittemetalliliste materjalide sarnast võimet nimetatakse keemiliseks vastupidavuseks.

Mehaanilised omadused iseloomustavad materjalide võimet seista vastu välisjõudude mõjule. Peamised mehaanilised omadused on tugevus, kõvadus, löögitugevus, elastsus, elastsus, rabedus jne.

Tugevus on materjali võime seista vastu välisjõudude kahjustavatele mõjudele.

Kõvadus on materjali võime seista vastu teise, jäigema keha sissetungimisele koormuse mõjul.

Viskoossus on materjali omadus vastu pidada murdumisele dünaamilise koormuse korral.

Elastsus on materjalide omadus taastada oma suurus ja kuju pärast koormuse lõppemist.

Plastilisus on materjalide võime muuta oma suurust ja kuju välisjõudude toimel ilma lagunemata.

Haprus on materjalide omadus välisjõudude mõjul kokku kukkuda ilma jääkdeformatsioonideta.

Tehnoloogilised omadused määravad materjalide võime läbida erinevat tüüpi töötlemist. Valamisomadusi iseloomustab sulas olekus metallide ja sulamite võime täita hästi vormiõõnsust ja täpselt reprodutseerida selle kuju (vedeliku voolavus), mahu vähenemise ulatus tahkumisel (kahanemine), kalduvus moodustada pragusid ja poore, ja kalduvus absorbeerida gaase sulas olekus.

Kasutus- (teenindus)omadused hõlmavad kuumakindlust, kuumakindlust, kulumiskindlust, kiirguskindlust, korrosiooni- ja kemikaalikindlust jne.

Kuumakindlus iseloomustab metallmaterjali võimet taluda oksüdeerumist gaasilises keskkonnas kõrgel temperatuuril.

Kuumakindlus iseloomustab materjali võimet säilitada kõrgetel temperatuuridel mehaanilisi omadusi.

Kulumiskindlus on materjali võime seista vastu oma pinnakihtide hävimisele hõõrdumise ajal.

Kiirguskindlus iseloomustab materjali võimet seista vastu tuumakiirgusele.

2. küsimus: tekstiilkiudude klassifikatsioon.

Tekstiilkiud on pikendatud korpusega, painduv ja tugev, väikeste põikimõõtmetega, piiratud pikkusega, sobib lõnga ja tekstiilmaterjalide valmistamiseks.

Kiudude klassifikatsioon põhineb nendel keemiline koostis ja päritolu.

Sõltuvalt päritolust tekstiilkiud jagatud looduslikuks ja keemiliseks.

Looduslike kiudude hulka kuuluvad taimset, loomset ja looduslikku päritolu kiud, mis tekivad looduses ilma inimese otsese osaluseta. Looduslikud taimsed kiud koosnevad tselluloosist; neid saadakse seemnete (puuvill), viljade (kookoskiud), varte (lina, ramjee, kanep, džuut jne) ja taimede lehtede (abaka, sisal) pinnalt. Looduslikud loomse päritoluga kiud koosnevad valkudest - keratiinist (erinevate loomade vill) või fibroiinist (mooruspuu või tamme siidiussi siid).

Keemiliste kiudude hulka kuuluvad kiud, mis on loodud tehases ketramisel orgaanilistest looduslikest või sünteetilistest polümeeridest või anorgaanilised ained. Keemilised kiud koostise järgi jagunevad kunstlikeks ja sünteetilisteks.

Keemilised kiud saadakse suure molekulmassiga ühenditest, mida leidub valmis(tselluloos, valgud). Neid saadakse taimse ja loomse päritoluga looduslike polümeeride keemilisel töötlemisel, tselluloosi tootmise ja toiduainetööstuse jäätmetest.

Polümeer on aine, mille molekulid koosnevad suurest hulgast korduvatest ühikutest. Polümeeride tooraineks on puit, seemned, piim jne. Kunstlikel tsellulooskiududel põhinevad tekstiilmaterjalid, nagu viskoos, polünoos, vask-ammoniaak, triatsetaat, atsetaat, on rõivatööstuses kõige levinumad.

Sünteetilised kiud saadakse polümeeride keemilise sünteesi teel, s.o. keerulise molekulaarstruktuuriga ainete loomine lihtsamatest, kõige sagedamini nafta rafineerimistoodetest ja kivisüsi. Need on polüamiid, polüeeter, polüuretaankiud, aga ka polüakrüülnitriil (PAN), polüvinüülkloriid (PVC), polüvinüülalkohol, polüolefiin. Samuti jagunevad sünteetilised kiud koostise järgi karboahelateks ja heteroahelateks. Heteroahelkiud moodustuvad polümeeridest, mille peamises molekulaarahelas on lisaks süsinikuaatomitele ka teiste elementide aatomeid. Kiude nimetatakse süsinikuahela kiududeks, mis saadakse polümeeridest, mille makromolekulide põhiahelas on ainult süsinikuaatomid.

materjali omaduste struktuuri defekt

Kasutatud Raamatud

1. Solntsev Yu.P. Materjaliteadus. Kasutamine ja materjalide valik: Õpetus/ Solntsev Yu.P., Borzenko E.I., Vologzhanina S.A. - Peterburi: KHIMIZDAT, 2007. - 200 lk.

2. Buzov B.A. Materjaliteadus kergetööstustoodete (rõivaste) valmistamisel: Õpik õpilastele. kõrgemale õpik institutsioonid / B.A. Buzov, N.D. Adõmenkova: Toim. B.A. Buzova. - M.: Kirjastuskeskus "Akadeemia", 2004 - 448 lk.

3. Savostitsky N.A. Rõivaste tootmise materjaliteadus: õpik õpilastele. keskmised institutsioonid. prof. haridus / N.A. Savostitsky, E.K. Amirov. - 7. väljaanne, Sr. - M.: Kirjastuskeskus "Akadeemia", 2013. - 272 lk.

4. Metallid ja sulamid. Teatmik / V. K. Afonin jt - MTÜ "Professionaal" Peterburi, 2003 - 200 lk.

5. Solntsev Yu.P. "Materjaliteadus" / Yu.P. Solntsev, E.I. Prjahhin – Peterburi: Himizdat, 2007, 783 lk.

Majutatud saidil Allbest.ru

Sarnased dokumendid

Keemia roll tekstiilmaterjalide keemilises tehnoloogias. Tekstiilmaterjalide ettevalmistamine ja värvimine. Tekstiilmaterjalide viimistlemise teooria põhisätted makromolekulaarsete ühendite abil. Materjalide mehaaniliste omaduste halvenemine.

kursusetöö, lisatud 03.04.2010


Materjalide makro- ja mikroskoopilise struktuuri erinevused. Puidu ja terase soojusjuhtivuse võrdlus. Kristallstruktuuri defektide klassifikatsioon. Punktide defektide põhjused. Kummide saamise omadused, omadused ja pealekandmissuunad.

test, lisatud 03.10.2014


Masinate ja sõlmede jõudluse sõltuvus materjalide omadustest. Tugevus, kõvadus, triboloogilised omadused. Tahkema keha sissetoomine materjali - taane. Materjalide temperatuur, elektrilised ja magnetilised omadused.

abstraktne, lisatud 30.07.2009


Materjalide omaduste uurimine, piirpingete suuruse määramine. Tingimuslik voolavuspiir. Materjalide mehaanilised omadused. Haprate materjalide tõmbe-, surve-, väände-, paindekatsed staatilise koormuse all. Deformatsiooni mõõtmine.

abstraktne, lisatud 16.10.2008


Pinge all olevate jalatsite pealsete materjalide elasts-plastiliste omaduste hindamise meetodite analüüs. Katsemeetodite ja katsematerjalide valiku põhjendus. Automatiseeritud kompleksi väljatöötamine omaduste hindamiseks ühe- ja kaheteljelise pinge korral.

lõputöö, lisatud 26.10.2011


Materjalide painutamise tüüpide ja masinõmbluste analüüs. Meetodi väljatöötamine tekstiilmaterjalide mõõtmete püsivuse hindamiseks staatilise deformatsiooni tingimustes. Ülikonnakangaste ja õmblusniitide omadused. Soovitused ratsionaalseks kondiitritööks.

praktika aruanne, lisatud 03.02.2014


Üldteave komposiitmaterjalide kohta. Komposiitmaterjalide, nagu sibuniit, omadused. Valik poorseid süsinikmaterjale. Varjestus- ja raadiot neelavad materjalid. Fosfaat-kaltsiumkeraamika on biopolümeer luukoe regenereerimiseks.

abstraktne, lisatud 13.05.2011


Materjalide käitumise eksperimentaalne uurimine ja nende mehaaniliste omaduste määramine pinges ja surves. Erinevate materjalide pinge- ja kokkusurumise diagrammide saamine kuni hävitamise hetkeni. Proovi kokkusurumise ja survejõu seos.

laboritööd, lisatud 12.01.2011


Erinevad ruumimaterjalid. Uus konstruktsioonimaterjalide klass - intermetallilised ühendid. Kosmos ja nanotehnoloogia, nanotorude roll materjalide struktuuris. enesetervendamine ruumi materjalid. "Intelligentsete" kosmosekomposiitide kasutamine.

aruanne, lisatud 26.09.2009


Mudeli eskiisi väljatöötamine pulma kleit. Kudede struktuuri, struktuuri, geomeetriliste mehaaniliste ja füüsikaliste omaduste määramine. Peamise, voodri, polsterduse, kinnituse valik ja omadused, viimistlusmaterjalid ja toote tarvikud.

Tööd: Kõik valitud Õpetaja abistamiseks Konkurss « Haridusprojekt» Õppeaasta: kõik 2015 / 2016 2014 / 2015 2013 / 2014 2012 / 2013 2011 / 2012 2010 / 2011 2009 / 2010 2008 / 2009 2008 / 2009 2008 60 20 Sorteerimine: tähestikulises järjekorras uusim

• Ämbliksiidi mehaaniliste omaduste uurimine

  Töös uurib autor ämbliksiidi omadusi ja vastab küsimusele: kas võrgu niit on tõesti nii tugev, et sellele saab tanki riputada? Töös esitatakse argumendid "poolt" ja "vastu", autor uurib mehaanilisi omadusi ja teeb vastavad järeldused.

• Vabade mehaaniliste võnkumiste uurimine matemaatiliste ja vedrupendlite näitel

  Töös määratletakse tegurid, mis mõjutavad matemaatiliste ja vedrupendlite vaba mehaanilise võnkumise perioodi ja sagedust. Uuritakse sumbumisteguri ja logaritmilise sumbuvuse vähenemise sõltuvust aine tüübist matemaatiliste ja vedrupendlite võnkumisel. Komplektkatsete kasutamine võimaldab vaba mehaanilise vibratsiooni küsimust selgemalt käsitleda.

• 

  Antud töös uuritakse koonduva läätse abil saadud kujutiste omadusi. Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et olenevalt objekti kaugusest objektiivist võib selle kujutis olla kujuteldav või reaalne, otsene või ümberpööratud, suurendatud või vähendatud, paiknedes nii objektiga samal pool objektiivi kui ka objektiivi küljes. objektiivi teine ​​pool objekti suhtes.

• Lokaalehituses kasutatavate materjalide omaduste uurimine

  Töös võrreldakse kohalikus ehituses kasutatavate materjalide soojusjuhtivust. Järeldus tehakse kõige nõudlikuma kohta ehitusmaterjal ja selle eelised. Tehakse ülevaade eri aegade ja rahvaste tüüpilistest elamutest ning nende ehitamiseks kasutatud materjalidest.

• Nõudepesuvahendite füüsikaliste omaduste uurimine

  Töös esitatakse mõnede tootjate nõudepesuvedelike tiheduse, viskoossuse, pindpinevuskoefitsiendi uuringu tulemused.

• Illustreeritud füüsika sõnastik. 8. klass

  Esitlusena kujundatud sõnastik koosneb neljast osast: termilised, elektrilised, elektromagnetilised nähtused ja aine agregaatide olekute muutused ning sisaldab 58 mõistet. Sõnad paiknevad kahes kataloogis: tähestikulises ja temaatilises ning kombineeritud üheks hüpertekstiks. Sõnastiku slaidid sisaldavad määratlust, lühikirjeldus, illustratsioon, arvutusvalem termin, nupud kataloogidesse liikumiseks. Mõnda hüperlingitud mõistet saab täpsemalt selgitada vastavale slaidile minnes.

• Interaktiivne esitlus "Füüsikud", kasutades Visual Basic for Applications (VBA)

  Interaktiivne esitlus töötati välja kasutades BASIC visuaalset programmeerimiskeelt Microsoft Office'i rakenduste jaoks. Seda saab kasutada nii füüsikatundides kui ka klassivälises tegevuses.

• Interaktiivne elektrooniline mäng "Pane ennast proovile"

  Koolitus on väga oluline protsess. Kuid õppimise käigus koguneb väsimus, kuna peate pähe õppima palju valemeid, määratlusi, erinevate suuruste sümboleid jne. Mängu element aitab lahendada väsimuse probleemi programmimaterjali meeldejätmisel. Käesolevas töös pakutakse õpilaste teadmiste kontrollimiseks välja mängumudel. Kirjeldatakse mängu põhimõtet, pakutakse välja lülitusskeem, antakse detailide loetelu, lisatakse didaktilised materjalid.

• Teave ja illustreeritud probleemiraamat

  Ülesanderaamat on pühendatud kahe õppeaine – füüsika ja bioloogia – lõimimisele. See sisaldab 10 ülesannet, mida saab kasutada füüsikatundides teemal " mehaaniline liikumine"7. klassis. Esitatakse kognitiivset materjali eluslooduse kohta. Biofüüsikalised ülesanded aitavad kaasa füüsikahuvi tekkimisele. Teave esitatakse teksti ja illustratsioonide kujul.

• Maapõllumajandusmasinate kasutamine põllumajandussaaduste tootmisel

  Üks levinumaid meetodeid põllumajandustaimede töötlemiseks haiguste ja kahjurite eest kaitsmiseks on tolmeldamine või pestitsiididega pihustamine. Maapealsete meetoditega hea tulemus raske saavutada. Vene jaoks Põllumajandus olukorra teeb paljudes piirkondades veelgi keerulisemaks asjaolu, et farmidel lihtsalt puudub vastav tehnika või see on korrast ära. Põldude töötlemine sellistes taludes muutub suureks probleemiks. Kuid väga sageli tulevad appi väikesed lennukid. Õhust töötlemine on maapealsete töötlemismeetoditega võrreldes kallis ettevõtmine, kuid sellel on palju eeliseid.

• Päikeseenergial töötavate seadmete kasutamine kodus

  Elamine ilma elektrita on väga raske, kuid see nõuab palju raha. Selle põhjal tekkis mul küsimus, kas on võimalik elektrit toota ilma oluliste kulutusteta. Sain teada, et saate kasutada päikeseenergiat, ja tegin selles suunas uuringuid. Kogusin teavet selle kohta, millised paigaldised töötavad päikeseenergiat kasutades, uurisin neid. Pärast seda arvutasin oma korteris tarbitud elektrikoguse ja uurisin, kas selles on võimalik kasutada päikesepaneele.

• Erinevate ainete lööke neelavate omaduste uurimine

  Töös viidi läbi erinevate materjalide amortisatsiooniomaduste võrdlev analüüs. Arvestades, et valu tugevus löögi ajal sõltub löögi ajast, siis viimase hindamiseks tehti kondensaatoriplaatide vahel pinge mõõtmised. Õppeobjektid: erinevat tüüpi tee- ja põrandakatted.

• Erinevate veeliikide mõju uurimine taimede kasvule ja arengule

  Töös uuritakse "elava", "surnud" ja püha vee mõju põllumajandustaimede kasvule ja arengule.

• Aine difusiooniomaduste uurimine struktureeritud vees

  AT viimased aastad kasvav huvi ebatavaline vara vesi - tema mälestus, temast sai paljude silmapaistvate teadlaste uurimisobjekt. Struktureeritud vee mõju ainete difusioonile on samuti halvasti mõistetav. Selles artiklis kirjeldatakse oma meetodit struktureeritud vee saamiseks koolilaboris ja viidi läbi katseid, et uurida selle mõju aine difusiooniomadustele.

• Ruumi õhu suhtelise niiskuse sõltuvuse uurimine erinevatest parameetritest

  

• Kodumajapidamises kasutatava gaasipliidi põleti efektiivsuse sõltuvuse uurimine põlemisrežiimist

  Selle kooli eesmärk uuringuprojekt- saada teada, kuidas sõltub pliidipõleti kasutegur gaasitarbimisest ning põleti ja kööginõude suuruse vahekorrast. Katsed viiakse läbi kolme põletiga erineva suurusega kasutades kahe läbimõõduga nõusid. Katsete seerias kuumutatakse vett igal põletil erineva gaasivoolukiirusega (juhtimine: gaasiarvesti). Iga katse jaoks arvutatakse tabelite abil kütusekasutuse efektiivsus, tulemused esitatakse graafikute kujul.

• Nanomõõtmeliste objektide uurimine ja diagnostika

  Tutvumine füüsilised meetodid mikro- ja nanomõõtmeliste objektide uurimine. Tundmatu kristallstruktuuri pinna kvalitatiivse elementanalüüsi läbiviimine Augeri elektronspektroskoopia abil koos järgneva tuvastamisega.

• Tundmatu aine uurimine ja tuvastamine

  Selles töös viidi läbi tundmatu struktuuri kvalitatiivne kristallograafiline analüüs Ramani spektroskoopia abil, millele järgnes identifitseerimine.

• Erinevate paberlennukite mudelite mudeliomaduste uurimine

  Minu kirg lennukiehituse vastu sai alguse pabermudelitest. Tegime neid terve klassiga talgutunnis. Tunni lõpus lasid poisid oma lennukid käiku ja ma märkasin, et nad lendavad erinevalt. Mõned jäävad sirgele teele, teised pööravad küljele. Mul tekkis küsimus: "Mis paneb sama mudeli erinevalt lendama?" Ja otsustasin uurida erinevate paberlennukite mudelite lennuomadusi. Töös kirjeldatakse erineva kaaluga lennukite uurimist, mille teistmoodi käivitada, sisse erinevaid tingimusi(siseruumides, tänaval).

• Kumulatiivse joa tekke uurimine

  Kui füüsikud räägivad kumulatsioonist, siis tavaliselt peavad nad silmas lühiajalisi protsesse, näiteks plahvatusi, ja kumulatsiooni all nende protsesside teatud kohas või suunas suurenemist. Kuid kumulatiivsed vedelikujoad võivad ilmneda mitte ainult plahvatuste ajal. Seetõttu otsustasin uurida "suvalise kujuga kehade vedelikuga" koostoime tunnuseid vastavalt "pritsmete" olemusele. Töös käsitletakse kumulatiivse joa tekkimise tingimusi ja tegureid, millest selle teke sõltub. Uuritavateks objektideks olid vedelikutilga vedelikku kukkumisel tekkivad pritsmete liigid; kui tahke pall kukub vedelikku; olenevalt vedeliku ja kuulide tihedusest, nende langemise raadiusest ja kõrgusest, vedelikutilga vedelikku langemise kõrgusest, tilkade eraldumise vahelisest ajast; omamoodi pritsmed, kui katseklaas kukub.

• Morska hamba (kihva) tiheduse uurimine

  Projektis uuriti morska hamba (kihva) tihedust, samuti probleeme morskade kohta.

• Toiduainete valmistamise uuring radionukliidide (strontsium ja tseesium) sisalduse kontrollimiseks

  Ettekandes esitatakse ettevalmistustöö uuring toiduained strontsiumi ja tseesiumi radionukliidide sisalduse kontrollile kalaproovide näitel. Käesoleva töö eesmärgiks on tutvuda laboriga, uurida tooraine, pooltoodete ja valmistoodete analüüsimeetodeid, instrumentide ja kaalude uurimist laboris, toiduproovide analüüsi radiokeemilist meetodit.

Kazakova Z.K.

Projekt lastele vanuses 4-5 aastat

"Materjalide omadused ja omadused"

PROBLEEM:

Lapsed mõiste "materjal" all tähendavad ainult kangast. Kuigi enamik meid ümbritseva inimtekkelise maailma esemeid on valmistatud sellistest materjalidest nagu plastik, klaas, puit, paber. Lapsed ei tea nende materjalide omadusi, käsitsemise iseärasusi, ei tea nende otstarvet ja nendest valmistatud esemete funktsioone.

EESMÄRK:

Kujundada lastes ideid selliste tehismaailma materjalide kohta nagu paber, plast, puit, klaas.

ÜLESANDED:

1. Õpetada lapsi ära tundma materjalide tunnuseid, nende omadusi ja omadusi; klassifitseerida inimtekkelise maailma esemed materjali järgi.

2. Tutvustada lapsi tehismaailma esemete kasutusotstarbega, olenevalt materjali omadustest ja omadustest, millest need on valmistatud.

3. Koostage lastega esemete käsitsemise reeglid, olenevalt materjalist, millest need on valmistatud.

4. Korraldage laste tegevusi, et luua kogumik "Paberi mitmekesisus".

5. Laiendage ja aktiveerige laste sõnavara tehismaailma materjalide märkide tunnustega.

6. Arendada laste sotsiaalseid oskusi: oskust töötada rühmas, pidada läbirääkimisi, arvestada partneri arvamusega.

SÜNDMUSED:

1. Materjalide kogumine projekti hoiupõrsasse.

2. Kognitiivsed tunnid teemadel:

"Klaasi avastamise ajalugu"

"Paberi valmistamine"

"Puidu muutmine ehitusmaterjaliks"

"Plastikute tekkimine"

3. Mõistatused ja lugemine ilukirjandus umbes erinevad materjalid ja neist valmistatud inimtekkelise maailma esemed.

4. Kunstiline ja loominguline tegevus:

laste poolt jõulupuule paberist laternate valmistamine;

Papist mütside "jänesekõrvade" valmistamine.

5. Organisatsioon rollimäng"Pood" ("Mööbel", "Mänguasjad", "Nõud", "Kirjatarbed")

6. Didaktilise mängu "Minu korter" korraldamine.

7. Katsete läbiviimine:

"Uppumine - mitte uppumine"

"Löömine - mitte peksmine"

"Mida on näha läbi klaasi (läbipaistev, matt, värviline)"

"Kortsud - ei kortsu"

8. Paberist, plastist, puidust, klaasist valmistatud tehismaailma esemete näituse korraldamine.

PROJEKTI TÖÖ ETAPID

Ietapp - ROOSA

v inimtekkelise maailma objektid (paberist, puidust, plastist, klaasist);

v tehismaailma erinevate objektide illustratsioonid (paberist, puidust, plastist, klaasist);

v kunstiline sõna inimtekkelise maailma materjalide ja esemete kohta (luuletused, mõistatused, ütlemised, jutud jne).

IIetapp - KAARDIFAILI LOOMINE

Toimikukapi loomise algoritm

Paberist inimese loodud maailma objektid

Puidust valmistatud inimtekkelise maailma esemed

Plastikust valmistatud inimtekkelise maailma esemed

Klaasist valmistatud inimtekkelise maailma objektid

IIIetapp - MUDEL

Saadud teadmiste põhjal töötati koos lastega välja “Tehnmaterjalide mudel”.

IVetapp - TOODE

Toode see projekt on näitus inimtekkelise maailma esemetest erinevatest materjalidest: "Plastikriik", "Klaasiriik", "Puidust ime", "Paberriik".

Vetapp - PROJEKTI ESITLUS

Oodatud on 11. rühma lapsed.

Projektis osalevad lapsed ütlevad:

Maailmas on palju materjale: plastik, klaas, puit, paber. Kogusime nendest materjalidest esemeid hoiupõrsasse, seejärel jaotasime need kastidesse – lõime materjalide kaupa failikapi. Ja täna tutvustame teile nende näitust.

Kallid külalised, palun tulge meie näitusele.

Rühma lapsed ja külalised lähenevad lauale plastesemetega.

See on Klaasiriik.

Lapsed räägivad klaasimärkidest ja loevad luulet:

Läbi klaasi näeb kõike

Ja jõgi ja heinamaad,

Puud ja autod

Inimesed, koerad, majad.

Klaasjänkuga

Mulle meeldib mängida.

Ma tean, et ta on habras

Ma ei jäta teda maha.

habras, läbipaistev,

Soliidse välimusega.

Tuul sulgub

Külmast soe.(Klaas)

Rühma lapsed ja külalised lähenevad lauale puidust esemetega.

- See on näitus "Puidust ime".

Lapsed räägivad puu märkidest ja loevad luuletusi:

Puidust kast

See on öökapil.

Emme lemmik

Hoiab selles sõrmuseid.

puidust rinnus

Nii ilus ja särav.

Isa sageli sellest välja

Võtab kingituse välja.

Ripplaud värvitud,

Ta on abimees, me teame:

Ta aitas meil köögivilju lõigata,

Selleks ta ongi.

Rühma lapsed ja külalised lähenevad lauale paberesemetega.

- See on näitus "Paberriik".

Lapsed räägivad paberimärkidest ja loevad luulet:

paberist liblikad,

paberist elevandid,

Jänkud ja jõulupuud

Lapsed vajavad seda nii väga!

paberist paadid

Mulle meeldib end lahti lasta.

paberist paadid

Hõljuge ojades.

Laul "Paberriik"

(muusika I. Nikolaev)

Seal on mere taga, mägede taga

paberriik.

Seal on paberist tänavad ja seinad

Mööbel ja kõik majad.

Elanikud kannavad paberit

Mütsid ja vihmavarjud.

Pabermaailma valitsetakse

Paberist täiskasvanud.

Koor: pabeririik,

paberriik.

Me ütleme teile

Me näitame teile

Siin ta on, siin ta on!

(Lapsed osutavad "Paberriigile")

PROJEKT JÄTKUB

Lastele tutvumine teiste tehismaailma materjalidega, nagu kangas, metall, kumm, polüetüleen.

Sissejuhatus

Head õpilased, alustame õpingutega "Üldine materjaliteadus". Sellel semestril peetavad loengud aitavad teil mõista erinevate materjalide struktuuri ja omaduste füüsikalist ja keemilist olemust. Saate teada, miks on looduslikel ja kunstlikult loodud materjalidel erinev soojusjuhtivus, mehaanilised ja tööomadused, kuidas need omadused on omavahel seotud, kuidas ja millistes piirides saab neid muuta. Samaaegselt nende probleemide uurimisega saate sügavamalt tuttavaks elementide füüsikaliste ja keemiliste omadustega, mille kohta teave sisaldub D.I. perioodilises süsteemis. Mendelejev. Tahaksin rõhutada, et keemiliste elementide aatomite struktuur määrab nende poolt moodustatud keemiliste sidemete struktuuri ja energia, mis omakorda on kogu ainete ja materjalide omaduste kompleksi aluseks. Ainult aatomite keemilise vastasmõju mõistmise põhjal on võimalik kontrollida ainetes toimuvaid protsesse ja saada kindlaksmääratud toimivuskarakteristikuid.

Loengutes esitletavast üksikute probleemide uurimisest olulisem on aga võimalus ühendada füüsika, keemia ja rakendusteaduste (soojusfüüsika, mehaanika) põhisätted ainete ja nende vastastikmõju terviklikuks mõistmiseks. omadused.

Loengutes pööratakse põhitähelepanu materjaliteaduse põhialustele, kuna kaasaegne materjaliteadus on suunatud soovitud omadustega materjalide hankimisele ning on aluseks 21. sajandi teadusmahukatele tehnoloogiatele.

Materjal nimetatakse aineks, millel on vajalikomaduste kogum etteantud funktsiooni eraldi täitmiseksvõi kombinatsioonis teiste ainetega.

Kaasaegne materjaliteadus arenes teadusena täielikult välja 20. sajandi teisel poolel, mida seostati materjalide rolli kiire kasvuga inseneri-, tehnoloogia- ja ehituse arengus. Soovitud omadustega põhimõtteliselt uute materjalide loomine ja nende kõige keerukamate struktuuride baasil saavutati inimkonnal lühikese ajaga enneolematu edu tuuma- ja kosmosetehnoloogias, elektroonikas, infotehnoloogias, ehituses jne. Seda võib pidada nii Materjaliteadus – see on teaduslike teadmiste haru, mis on pühendatud ainete omadustele ja nende suunatud muutumisele, et saada etteantud toimivusomadustega materjale. See põhineb füüsika, keemia, mehaanika ja nendega seotud distsipliinide kõigi osade põhialustel ning hõlmab materjalide tootmise, töötlemise ja rakendamise kaasaegsete teadusmahukate tehnoloogiate teoreetilisi aluseid. Materjaliteaduse aluseks on teadmised materjalides erinevate tegurite mõjul toimuvatest protsessidest, nende mõjust materjali omaduste kogumile, nende jälgimise ja kontrollimise meetoditest. Seetõttu on materjaliteadus ja materjalitehnoloogia omavahel seotud teadmiste harud.

Töötab materjaliteaduse ja ehitusmaterjalide tehnoloogia kursus eesmärgid teadmised materjalide olemusest ja omadustest, soovitud omadustega materjalide saamise meetoditest kõige efektiivsemaks kasutamiseks ehituses.

Peamised eesmärgid kursuseõpe:

Anda arusaamine materjalides esinevate nähtuste füüsikalis-keemilisest olemusest tootmis- ja töötingimustes erinevate teguritega kokkupuutel ning nende mõjust materjalide omadustele;

Looge seos materjalide keemilise koostise, struktuuri ja omaduste vahel;

Õppida erinevate materjalide hankimise ja töötlemise meetodite rakendamise teoreetilisi aluseid ja praktikat, mis tagavad ehituskonstruktsioonide kõrge töökindluse ja vastupidavuse;

Anda teadmisi mittemetalliliste materjalide põhirühmadest, nende omadustest ja rakendustest.

Loengud hõlmavad:

Aatomite ja molekulide interaktsiooni alused, mis võimaldavad täpsemalt selgitada selle keemilise koostise ja suunatud töötlemisprotsesside mõju materjali omadustele;

Tahke keha ehitus, kristallstruktuuri defektid ja nende roll materjali omaduste kujunemisel;

Soojuse, massi ja laengu ülekande nähtused, mis on iga tehnoloogilise protsessi olemus;

Materjalide amorfsete struktuuride saamise teoreetilised alused;

Materjali elastse ja plastilise deformatsiooni ja hävitamise mehaanika elemendid, mis on kaasaegsete ehitusmaterjalide ja -konstruktsioonide tugevuse ja töökindluse kujunemise aluseks, samuti nende katsetamise meetodid;

Niisiis, kaasaegse materjaliteaduse ülesanne on hankida etteantud omadustega materjale. Materjalide omadused määravad keemiline koostis ja struktuur, mis on materjali saamise ja edasise töötlemise tulemus. Materjalide ja tehnoloogiate arendamine eeldab teadmisi materjalis selle tootmise, töötlemise ja kasutamise erinevates etappides toimuvatest füüsikalistest ja keemilistest nähtustest ja protsessidest, nende prognoosimisest, kirjeldamisest ja juhtimisest. Seega on teooria tundmine vajalik kontrollitud tehnoloogiliste protsesside loomiseks, mille tulemuseks on täpselt määratletud tööomaduste väärtustega materjal.

Aine füüsikalis-keemilised omadused määrab selle aatomite elektrooniline struktuur. Aatomite vastastikmõjud on seotud ennekõike nende elektronkestade vastasmõjuga. Seetõttu tuleb nende tootmiseks materjalide ja protsesside väljatöötamisel selgelt aru saada, kuidas erinevad keemilised elemendid elektrone loovutavad ja vastu võtavad, kuidas elektroonilise oleku muutus mõjutab elementide omadusi.

Jätame meelde aatomi elektrooniline struktuur.

Aatomi elektrooniline struktuur

Umbes kaks ja pool tuhat aastat väitis Vana-Kreeka filosoof Demokritos, et kõik meid ümbritsevad kehad koosnevad väikseimatest nähtamatutest ja jagamatutest osakestest - aatomitest.

Aatomitest, nagu ka omapärastest tellistest, pannakse kokku molekulid: identsetest aatomitest - molekulid lihtne, aatomitest koosnevad ained erinevat tüüpi- molekulid raske ained.

Juba 19. sajandi lõpus tegi teadus kindlaks, et aatomid - osakesed pole kaugeltki "jagamatud", nagu antiikfilosoofia seda kujutas, vaid koosnevad omakorda veelgi väiksematest ja nii-öelda lihtsamatest osakestest. Praeguseks on enam-vähem kindlalt tõestatud umbes kolmesaja aatomeid moodustava elementaarosakese olemasolu.

Keemiliste muundumiste uurimiseks piisab enamasti sellest, kui tähistame kolm aatomit moodustavat osakest: prootonid, elektronid janeutron.

Prooton on osake, mille mass on tavapäraselt ühik (1/12 süsinikuaatomi massist) ja ühik positiivne laeng. Prootoni mass - 1,67252 x 10 -27 kg

Elektron on osake, mille mass on praktiliselt null (1836 korda väiksem kui prootonil) ja ühe negatiivse laenguga. Elektroni mass on 9,1091x10 -31 kg.

Neutron on osake, mille mass on peaaegu võrdne prootoni massiga, kuid millel puudub laeng (neutraalne). Neutroni mass on 1,67474 x 10 -27 kg.

Kaasaegne teadus kujutab aatomit umbkaudselt paigutatuna, täpselt nagu meie oma on kolmekordne. Päikesesüsteem: aatomi keskel on tuum(päike), mille ümber elektronid tiirlevad suhteliselt suurel kaugusel (nagu planeedid ümber päikese). See "planetaarne" aatomimudel, mille pakkus välja 1911. aastal Ernest Rutherford ja viimistleti Bohri postulaatidega 1913. aastal, on säilitanud oma tähtsuse tänapäevani.

Tuumas, mis koosneb prootonitest ja neutronitest ning hõivab väga väikese osa aatomi mahust, on aatomi põhimass kontsentreeritud (aatom- ja molekulmasside keemilistes arvutustes elektronide massi tavaliselt ei võeta arvesse) .

Prootonite arv tuumas määrab vaade aatom. Kokku on praeguseks avastatud üle saja aatomitüübi, mis on toodud elementide tabelis numbrite all, mis vastavad tuumas olevate prootonite arvule.

Lihtsaim aatom sisaldab tuumas ainult ühte prootonit: see on vesinikuaatom. Keerulisemal heeliumi aatomil on juba tuumas kaks prootonit, kolmandal (liitiumil) kolm jne. Teatud tüüpi aatomit nimetatakse elemendiks.

2. Viimistlusmaterjalide struktuur ja omadused

Materialpalsi sisemine struktuur

Sõltuvalt agregatsiooni ja stabiilsuse seisundist võib tahketel ainetel olla rangelt järjestatud struktuur - kristalne või korratu, kaootiline - amorfne struktuur.

Kristallvõre sõlmedes paiknevate osakeste olemus ja valitsevad vastasmõjujõud (keemilised sidemed) määravad kristallvõre olemuse: kovalentsete sidemetega aatom, van der Waalsi ja vesiniksidemetega molekulaarne, ioonsidemetega ioonne, metalliline. metalliliste sidemetega.

aatomvõre koosneb kovalentsete sidemetega seotud neutraalsetest aatomitest. Kovalentsete sidemetega aineid iseloomustab kõrge kõvadus, mittesulavus ning vees ja enamikus teistes lahustites lahustumatus. Teemant ja grafiit on aatomvõre näited. Kovalentsete sidemete energia on 600 kuni 1000 kJ/mol

molekulaarvõre ehitatud nende molekulidest (I 2, Cl 2, CO 2 jne), mis on omavahel seotud molekulidevaheliste või vesiniksidemetega. Molekulidevahelised sidemed on väikese energiaväärtusega, mitte üle 10 kJ/mol; vesiniksidemed on mõnevõrra suuremad (20–80 kJ/mol), mistõttu on molekulaarvõrega ainetel madal tugevus, madal sulamistemperatuur ja suur lenduvus. Sellised ained ei juhi elektrit. Molekulaarvõrega ainete hulka kuuluvad orgaanilised materjalid, väärisgaasid ja mõned anorgaanilised ained.

Ioonvõre mille moodustavad väga erineva elektronegatiivsusega aatomid. See on iseloomulik leelis- ja leelismuldmetallide ühenditele halogeenidega. Ioonkristallid võivad koosneda ka mitmeaatomilistest ioonidest (näiteks fosfaadid, sulfaadid jne). Sellises võres on iga ioon ümbritsetud teatud arvu tema vastasioonidega. Näiteks NaCl kristallvõres on iga naatriumiooni ümbritsetud kuue kloriidiooniga ja iga kloriidiooni kuue naatriumiooniga. Ioonse sideme suunamatuse ja küllastamatuse tõttu võib kristalli pidada hiiglaslikuks molekuliks ning tavapärane molekuli mõiste kaotab siin oma tähenduse. Ioonvõrega aineid iseloomustab kõrge sulamistemperatuur, madal lenduvus, suur tugevus ja kristallvõre oluline energia. Need omadused lähendavad ioonseid kristalle aatomitele. Ioonvõre sidumisenergia on mõne allika järgi ligikaudu võrdne kovalentse võre energiaga.

Metallist restid moodustavad metallid. Metalliioonid paiknevad võrekohtades ja valentselektronid on ümber paigutatud kogu kristalli ulatuses. Selliseid kristalle võib pidada üheks tohutuks molekuliks, millel on üks mitmekeskuseliste molekulaarorbitaalide süsteem. Elektronid asuvad süsteemi sidumisorbitaalides ja antisiduvad orbitaalid moodustavad juhtivusriba. Kuna sidumis- ja lõdvenemisorbitaalide sidumisenergia on lähedane, lähevad elektronid kergesti juhtivusriba ja liiguvad kristalli sees, moodustades justkui elektrongaasi. Tabelis. 3.1, näiteks kristallide sidumisenergiad erinevat tüüpiühendused.

Osakeste korrastatud paigutus kristallis säilib suurtel vahemaadel ja ideaalkujuliste kristallide puhul kogu materjali mahu ulatuses. Sellist tahkete ainete struktuuri järjestust nimetatakse kauge kord.