InzMat2.pdf

2011-10-11

Tworzywa inŻynierskie i

ich

ich właŚciwoŚci

właŚciwoŚci

Metale i ich stopy

Materiały ceramiczne

Metale i ich stopy

Materiały ceramiczne

Polimery

Kompozyty

Półprzewodniki

WykluczajĄce siĘ

WykluczajĄce siĘ właŚciwoŚci

właŚciwoŚci materiałów

materiałów

Metale, ich stopy i inne substancje

84 pierwiastki sĄ metalami (

84 pierwiastki sĄ metalami (metali jest najwiĘcej

metali jest najwiĘcej)

czyste metale sĄ rzadko wykorzystywane

Stop

czyste metale sĄ rzadko wykorzystywane

Stop (alloy

najmniej dwuskładnikowe tworzywo metaliczne

składajĄce siĘ z metalu (przewaga) oraz innych

alloy)

) – co

co najmniej dwuskładnikowe tworzywo metaliczne

składajĄce siĘ z metalu (przewaga) oraz innych pierwiastków; np

pierwiastków; np..:

¡ Żelaza (iron)

Żelaza (iron)

miedzi (

miedzi (copper

copper)

aluminium (glinu)

niklu (

niklu (nickel

nickel)

tytanu (

tytanu (titanium

titanium)

ZwiĄzek

ZwiĄzek (compound

substancja składajĄca siĘ z dwóch lub

wiĘcej pierwiastków zwykle o ŚciŚle okreŚlonym stosunku liczby

compound)

) – substancja składajĄca siĘ z dwóch lub

wiĘcej pierwiastków zwykle o ŚciŚle okreŚlonym stosunku liczby

atomów poszczególnych pierwiastków

Mieszanina

Mieszanina (mixture

mixture)

) – układ złoŻony z dwóch lub wiĘcej faz

układ złoŻony z dwóch lub wiĘcej faz

Roztwór

Roztwór (solution

faza składajĄca siĘ z wiĘcej niŻ jednego

pierwiastka i zachowujĄca typ struktury rozpuszczalnika

solution)

) – faza składajĄca siĘ z wiĘcej niŻ jednego

pierwiastka i zachowujĄca typ struktury rozpuszczalnika

Rozpuszczalnik

Rozpuszczalnik – główny składnik roztworu, pierwiastek lub zwiĄzek

główny składnik roztworu, pierwiastek lub zwiĄzek

2011-10-11

WłaŚciwoŚci

WłaŚciwoŚci metali i ich stopów

metali i ich stopów

Korzystne

Korzystne ( advantageous

Niekorzystne

advantageous )

wytrzymałoŚĆ stopów

metali

mała wytrzymałoŚĆ

czystych metali

metali (strength

strength)

czystych metali

sztywnoŚĆ (

sztywnoŚĆ (stiffness

stiffness)

nieodporne na czynniki

chemiczne

ciĄgliwoŚĆ (

ciĄgliwoŚĆ (ductility

ductility)

ulegajĄ korozji

ulegajĄ korozji (utlenianiu)

(utlenianiu)

trwale odkształcalne

odpornoŚĆ na pĘkanie

odpornoŚĆ na obciĄŻ.

dynamiczne

przewodnoŚĆ cieplna

przewodn

przewodn. elektryczna

. elektryczna

połysk po wypolerowaniu

Nazewnictwo składników stopu

Baza, osnowa (

Baza, osnowa (matrix

matrix) lub „stop + nazwa pierwiastka” (np. stop

) lub „stop + nazwa pierwiastka” (np. stop

Żelaza)

Żelaza) – pierwiastek którego w stopie jest najwiĘcej, najczĘŚciej

pierwiastek którego w stopie jest najwiĘcej, najczĘŚciej

ponad 50% masowych

niektóre stopy majĄ zwyczajowo przyjĘtĄ nazwĘ, np. staliwo (

niektóre stopy majĄ zwyczajowo przyjĘtĄ nazwĘ, np. staliwo (cast

cast steel),

steel),

mosiĄdz (

mosiĄdz (brass

brass), brĄz (

), brĄz (bronze

bronze), konstantan, elektron (

), konstantan, elektron (dowmetal

dowmetal),

nikielina, dural (

nikielina, dural (duralumin

duralumin), silumin,

), silumin, alnico

alnico

Domieszka

Domieszka lub dodatek stopowy

pierwiastek wystĘpujĄcy w stopie

w małej iloŚci i wprowadzony w celu uzyskania lub zwiĘkszenia

lub dodatek stopowy – pierwiastek wystĘpujĄcy w stopie

w małej iloŚci i wprowadzony w celu uzyskania lub zwiĘkszenia

konkretnych

konkretnych właŚciwoŚci

właŚciwoŚci (np. odpornoŚci na korozjĘ, hartownoŚci)

(np. odpornoŚci na korozjĘ, hartownoŚci)

Zanieczyszczenie

Zanieczyszczenie (impurity

pierwiastek lub zwiĄzek chemiczny

(np. ŻuŻel) który niekorzystnie wpływa na

impurity)

) – pierwiastek lub zwiĄzek chemiczny

(np. ŻuŻel) który niekorzystnie wpływa na właŚciwoŚci

stopu i w

procesie metalurgicznym staramy siĘ ograniczyĆ jego zawartoŚĆ

właŚciwoŚci stopu i w

procesie metalurgicznym staramy siĘ ograniczyĆ jego zawartoŚĆ

ZawartoŚĆ składników stopu zawsze podajemy w odniesieniu do

udziałów masowych (

udziałów masowych (weight

weight percentage

percentage)

2011-10-11

Materiały ceramiczne

Materiały ceramiczne – tlenki lub zwiĄzki z

tlenki lub zwiĄzki z

wĘglem (

wĘglem (Carbon

Carbon), azotem (

), azotem (Nitrogen

Nitrogen), fosforem

), fosforem

(Phosphorus

Sulphur)

Podstawowe składniki materiałów ceramicznych:

Phosphorus) i siarkĄ (

) i siarkĄ (Sulphur

Podstawowe składniki materiałów ceramicznych:

¡ tlenek aluminium (glinu) Al

tlenek aluminium (glinu) Al 2 O 33 (aluminium

(aluminium oxide

oxide,

corundum)

¡ tlenek krzemu SiO

corundum

tlenek krzemu SiO 2 (silicon

silicon dioxide

dioxide)

¡ tlenek magnezu

tlenek magnezu MgO

MgO (magnesium

magnesium oxide

oxide)

¡ wĘglik krzemu

wĘglik krzemu SiC

SiC (silicon

silicon carbid

carbid,

, carborundum

carborundum)

¡ azotek krzemu Si

azotek krzemu Si 3 N 4 (silicon

silicon nitrid

nitrid)

WłaŚciwoŚci

WłaŚciwoŚci materiałów

materiałów

ceramicznych

Korzystne

¡ wytrzymałoŚĆ

Niekorzystne (mała)

¡ przewodnoŚĆ cieplna

wytrzymałoŚĆ

szczególnie na

przewodnoŚĆ cieplna

¡ przewodn

szczególnie na

Ściskanie

. elektryczna

¡ ciĄgliwoŚĆ (

przewodn. elektryczna

Ściskanie (compresion

compresion)

¡ odporne na korozjĘ

ductility)

¡ odpornoŚĆ na pĘkanie

ciĄgliwoŚĆ (ductility

odporne na korozjĘ

¡ odpornoŚĆ na wysokie

odpornoŚĆ na pĘkanie

(fracture

odpornoŚĆ na wysokie

temperatury

resistance)

¡ wysoka temperatura

fracture resistance

temperatury –

materiały ogniotrwałe

wysoka temperatura

topnienia

materiały ogniotrwałe

¡ obojĘtne dla

topnienia (melting

melting point)

point)

obojĘtne dla

Środowiska (

AAl 2 O 3 – 2020

2020ºC

metal Al

neutral)

¡ nadprzewodniki, np.

Środowiska (neutral

metal Al – 660

660ºC

nadprzewodniki, np.

CuO

CuO 2 poniŻej 138K

poniŻej 138K

2011-10-11

Polimery

Tworzywa wielkoczĄsteczkowe

Tworzywa wielkoczĄsteczkowe – głównie

głównie

zwiĄzki C, N, Fluorine, Cl (Chlorine) i S

Zbudowane z czĄsteczek o długich

łaŃcuchach utworzonych z merów

CzĄsteczka polimeru moŻe zawieraĆ

ponad 500 merów i waŻyĆ ponad 1000u

Atomowa jednostka masy 1u

Atomowa jednostka masy 1u≈1,66*10

≈1,66*10 -227 kg

Przykład

Przykład – merem polietylenu jest

merem polietylenu jest

czĄsteczka etylenu C

czĄsteczka etylenu C 2 H 4

WłaŚciwoŚci

WłaŚciwoŚci polimerów

polimerów

Korzystne

Niekorzystne

odpornoŚĆ na korozjĘ

mała

mała sztywnoŚĆ (

sztywnoŚĆ (stiffness

stiffness)

estetyczny wyglĄd bez

dodatkowej obróbki

niska temperatura

topnienia (

dodatkowej obróbki

topnienia (miĘknienia

miĘknienia)

mała gĘstoŚĆ (lekkie)

duŻe odkształcenia

sprĘŻyste

łatwo formowalne w

skomplikowane kształty

pełzanie przy temperaturze

normalnej

mały współczynnik tarcia

kruche (tylko

termoutwardzalne)

ciĄgliwe (tylko

termoplastyczne

termoutwardzalne)

termoplastyczne)

silna zmiana

silna zmiana właŚciwoŚci

właŚciwoŚci

od temperatury

szkodliwe dla Środowiska

sĄ izolatorami

mogĄ przewodziĆ prĄd

elektryczny

2011-10-11

Kompozyty (composites)

SkładajĄ siĘ

Kompozyty (composites)

SkładajĄ siĘ co najmniej z dwóch materiałów (faz)

co najmniej z dwóch materiałów (faz):

faza osnowy

faza osnowy (matrix

matrix phase

phase)) – podstawowy składnik strukturalny kompozytu

podstawowy składnik strukturalny kompozytu

reinforcement )

KaŻda z tych faz naleŻy do jednej z trzech grup materiałów:

faza zbrojĄca (

faza zbrojĄca (reinforcement

KaŻda z tych faz naleŻy do jednej z trzech grup materiałów:

Metal

Ceramika

Polimer

Materiały składowe (fazy) kompozytu mogĄ naleŻeĆ do tej samej lub

Polimer

Materiały składowe (fazy) kompozytu mogĄ naleŻeĆ do tej samej lub

róŻnych grup

Kompozyty naturalne, np. drewno

Kompozyty naturalne, np. drewno – włókna w osnowie polimeru

włókna w osnowie polimeru

Kompozyty wytwarzane przez człowieka, np.: włókno szklane w osnowie

polimeru, beton (kompozyt agregatowy)

polimeru, beton (kompozyt agregatowy) – kruszywo w osnowie cementu

kruszywo w osnowie cementu

DobierajĄc materiały moŻna uzyskaĆ kompozyt o

DobierajĄc materiały moŻna uzyskaĆ kompozyt o właŚciwoŚciach

właŚciwoŚciach

niemoŻliwych do uzyskania innymi metodami: lekki i wytrzymały

Stosowane w przypadkach gdy:

właŚciwoŚci

właŚciwoŚci sĄ znacznie waŻniejsze niŻ koszt, np. w sprzĘcie sportowym, na

sĄ znacznie waŻniejsze niŻ koszt, np. w sprzĘcie sportowym, na

czĘŚci samolotów

¡ Środowisko pracy lub wartoŚci obciĄŻeŃ uniemoŻliwiajĄ zastosowanie

Środowisko pracy lub wartoŚci obciĄŻeŃ uniemoŻliwiajĄ zastosowanie

pojedynczego materiału

ZawartoŚĆ materiałów składowych (faz) w kompozycie zawsze

podajemy w odniesieniu do udziałów objĘtoŚciowych

Półprzewodniki (semiconductors)

Nie sĄ dobrymi przewodnikami (

Nie sĄ dobrymi przewodnikami (conductor

conductor) ani dobrymi

) ani dobrymi

izolatorami (

izolatorami (non

insulator)

Dodanie do półprzewodnika małej iloŚci niektórych

non-conductor

conductor,

, insulator

Dodanie do półprzewodnika małej iloŚci niektórych

pierwiastków zmienia gwałtownie ich

pierwiastków zmienia gwałtownie ich właŚciwoŚci

właŚciwoŚci

elektryczne

SłuŻĄ do wytwarzania złoŻonych obwodów

elektrycznych, np. wielowarstwowych układów scalonych

o wysokim stopniu integracji (

o wysokim stopniu integracji (czy ktoŚ taki widział?

czy ktoŚ taki widział?)

Powszechnie stosowanymi półprzewodnikami

pierwiastkowymi sĄ Si i Ge (

pierwiastkowymi sĄ Si i Ge (germanium

germanium)

Niektóre zwiĄzki chemiczne sĄ równieŻ

półprzewodnikami, np. arsenek galu

półprzewodnikami, np. arsenek galu GaAs

GaAs (galium

galium

arsenide

arsenide)

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: