Образование и применение твердых сплавов и пленочных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна

РЕГИОНАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кафедра сопротивления материалов

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Образование и применение твердых сплавов и пленочных материалов

Выполнил студент 2 курса РИНПО СПбГУПТД

ФИО (полностью) Елизаров Станислав Олегович

ПРОВЕРИЛ:

Москалюк Ольга Андреевна

Санкт-Петербург 2017

1. Начертите диаграмму состояния для случая ограниченной растворимости компонентов в твердом виде. Укажите структурные составляющие во всех областях этой диаграммы и опишите строение типичных сплавов различного состава, встречающихся в этой системе

В этих сплавах в твердом состоянии компоненты растворяются друг в друге с образованием твердых растворов б (В в А) и в (А в В), между которыми образуется эвтектика эвт(б+в).

Рисунок 1 - Диаграмма состояний сплавов с ограниченной растворимостью

Однофазные области на диаграмме:

1) жидкость L - выше линии ликвидус DCE;

2) тв. раствор б - область 0DFK0;

3) тв. раствор в - область NGE-100-N.

Линии верхней части диаграммы - образование кристаллов твердых растворов б и в.

Однако, в отличии от предыдущей диаграммы, предельное содержание компонента B в б ограничено: оно не может быть более М% В (в точке F). Аналогично, предельное содержание А в в не может быть более (100-N)% A (в точке G). То есть, в данном случае при растворении компонентов друг в друге образуются так называемые ограниченные твердые растворы б и в.

В общем случае, при снижении температуры после достижения предела растворимости (т.е. ниже уровня FCG) предельное содержание растворенного компонента в твердом растворе может изменяться. Эта зависимость предела растворимости от температуры твердого раствора б показана линией FK, а для в - линией GN. Видно, что с уменьшением температуры возможное содержание В в б уменьшается (от М% В до К% В при 0єС). Поэтому, при охлаждении сплавов, содержащих от К % В до М % В, ниже линии FK из них будет выделяться оказавшаяся избыточная часть компонента В в виде кристаллов вторичного в_II (доказывается правилом отрезков), и в области KFMK сплавы будут иметь фазовый состав б+в_II.

В частном случае, показанном линией GN, предел растворимости А в в не зависит от температуры и кристаллы твердого раствора в, образовавшиеся на линии GE, будут охлаждаться до комнатной температуры без каких-либо внутренних изменений.

В средней части диаграммы сплавы кристаллизуются с образованием эвтектики на линии FCG. Эвтектика содержит С^/% В и кристаллизуется по реакции: L_эвт->эвт(б+в). В доэвтектических сплавах этой области в конечной структуре сплава будут присутствовать кроме эвтектики кристаллы (б+в_II), а в заэвтектических - кристаллы в.

Структурные составляющие сплавов:

1) кристаллы б - область 0DFK0;

2) кристаллы в - область NGE-100-N;

3) кристаллы эвтектики эвт(б+в) - линия СС^/.

2. Что такое относительное удлинение (б,%)? Как определяется эта характеристика механических свойств металла?

Относительное удлинение д представляет собой отношение приращения длины образца после его разрыва к первоначальной расчетной длине l₀ и выражается в процентах:

где l_к - длина образца после разрыва.

Относительное удлинение характеризует пластичность материала.

Рисунок 2 - Диаграмма растяжения образца из низкоуглеродистой стали

Пластичность - свойство твердых тел необратимо деформироваться под действием механических нагрузок. Отсутствие или небольшое значение пластичности называется хрупкостью.

Характеристики пластичности определяют при статических испытаниях. Статическими называют испытания, при которых прилагаемая нагрузка возрастает медленно и плавно. Чаще применяют испытания на растяжение, позволяющие по результатам одного опыта установить нескольких важных механических характеристик металла или сплава. Для испытания на растяжение используют стандартные образцы (ГОСТ 1497-84). Машины для испытания снабжены прибором, записывающим диаграмму растяжения (рисунок 2).

сплав растворимость растяжение пленочный

3. Пленочные материалы, их разновидности, свойства и область применения

К полимерным пленкам относят обычно сплошные слои полимеров толщиной до 0,2--0,3 мм. Более толстые слои полимерных материалов называются плитами или пластинами. Пленки полимерные производят из природных, искусственных и синтетических полимеров.

К первой группе относятся пленки, изготовляемые из белков (см. Белковые пластики), натурального каучука, целлюлозы и некоторых других природных полимеров. Наибольшее распространение в этой группе полимерных пленок получили гидратцеллюлозные пленки, среди которых наиболее известен целлофан. Пленкообразующий полимер этих пленок -- целлюлоза, регенерируемая в процессе формования из ее эфира.

Вторую, более обширную группу составляют пленки из искусственных полимеров, т. е. продуктов химической модификации природных полимеров. К этой группе относятся пленки, полученные на основе простых и сложных эфиров целлюлозы -- Эфироцеллюлозные пленки, а также пленки из натурального каучука, предварительно подвергнутого гидрохлорированию -- гидрохлоридкаучуковые пленки.

Самую обширную группу составляют пленки на основе синтетических полимеров. Среди пленок этой группы наибольшее распространение получили:

· полиолефиновые пленки;

· поливинилхлоридные пленки;

· поливинилиденхлоридные пленки;

· полиимидные пленки;

· полиамидные пленки;

· полистирольные пленки;

· полиэтилентерефталатные пленки.

Применение

Шире всего пленки применяются в качестве упаковочных материалов для пищевых продуктов, товаров широкого потребления, жидких и сыпучих химических и нефтехимических товаров, для бытовых целей. Для изготовления упаковочных пленок используют полиэтилен, полипропилен, целлюлозу и ее эфиры, полимеры и сополимеры винилхлорида, полистирол, полиамиды, полиэфиры, гидрохлорид натурального каучука и др. Некоторыми специфическими свойствами обладают упаковочные многослойные материалы типа пленка -- пленка, пленка -- бумага или пленка -- фольга, а также вспененные пленки.

Широкое распространение получили электроизоляционные пленки, используемые для изготовления обмоточных и монтажных проводов и кабелей, в производстве конденсаторов для пазовой изоляции электрических машин. Наиболее широко в электротехнике и электромашиностроении применяют полистирольные, полиэтилентерефталатные, поликарбонатные, политетрафторэтиленовые, полиимидные и полиолефиновые пленки. В кабельной промышленности получили распространение пленки в сочетании со специальными сортами бумаги, стекловолокном или синтетическими волокнами. В электромашиностроении пленки комбинируют со специальными сортами бумаги и картона, применяют также электроизоляционные материалы, представляющие собой пленки, на которые наклеены очень тонкие чешуйки стекла и слюды или асбестовые волоконца.

Из атмосферостойких прозрачных полимерных пленок (полиэтиленовых, полиамидных, поливинилхлоридных и полиэтилентерефталатных, в некоторых с чаях армированных стекловолокном или тканями основе синтетических волокон) изготовляют парники, рамы, крыши теплиц, переносные атмосферозащитные покрытия, предохраняющие растения в открытом грунте от заморозков или создающие внутри покрытия микроклимат, благоприятный для вегетации растений.

Гидроизоляционные пленки используют в строительстве при сооружении искусственных водоемов каналов и для других целей.

Поляроидные пленки -- пленки, которые способны поляризовать проходящий свет. Изготовляют поляроид нитратцеллюлозные, ацетатцеллюлозные или поливинилспиртовые трехслойные пленки, в среднем с которых диспергированы и определенным образом ориентированы игольчатые кристаллы герапатита (кислого сульфат-трииодида хинина).

Поляроидные пленки широко применяются в качестве светофильтров для борьбы с ослеплением шоферов светом фар встречных машин, для регулирования степени освещенности при постоянной мощности источника света, для разнообразных способов сигнализации, замены николей оптических приборов, изготовления и демонстрации стереоскопических фильмов, создания художественных изображений в интерференционных цветах и для других целей.

Ионообменные пленки применяют для извлечения веществ с помощью электролиза, опреснения соленой воды, при очистке органических соединений или их растворов (например, сахарных пли гидролизных сиропов от минеральных примесей), для концентрирования растворов, разделения и идентификации различных соединений и целей.

В большинстве случаев пленки из синтетических полимеров по комплексу физико-механических и химических свойств, превосходят пленки из природных и искусственных полимеров, поэтому их промышленное производство и потребление непрерывно возрастают.

Список используемой литературы

1. Александров А.В. и др. Сопротивление материалов: Учебник для ст-тов вузов - 2-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2008. - 559 с.

2. Бояршинов, С.В. Основы строительной механики машин - М. : Машиностроение, 2006. - 456 с.

3. Гафаров Р.Х. Что нужно знать о сопротивлении материалов: Учебное пособие для вузов обуч. по направлениям подгот. и спец. в области техники и технологии - М.: Машиностроение, 2007. - 275 с.

4. Степин П.А. Сопротивление материалов. - М. : Высшая школа, 2008. - 303 с.

5. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учебник для студ-ов высш.техн.учеб.зав. - 10-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 588 с.

Размещено на Allbest.ru