materialoznawstwo cz.1
TRANSCRIPT
![Page 1: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/1.jpg)
dr hab. inż. Joanna Hucińska
Katedra Inżynierii MateriałowejWydział Mechaniczny
Gmach ŻelbetuI piętro, p. 128 (104 domofon) E-mail: [email protected]
![Page 2: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/2.jpg)
1. WPROWADZENIE
MATERIAŁOZNAWSTWO – dziedzina nauki stosowanej obejmująca badania zależności między składem chemicznym, syntezą i strukturą materiałów a ich właściwościami i zastosowaniem.
Struktura = BudowaWłaściwości = WłasnościMateriały metalowe (czyste metale i ich stopy) = MetaleMateriały niemetalowe = Niemetale
Zalecane skrypty:1. Praca zbiorowa: Metaloznawstwo. Gdańsk: Wyd. Politechniki Gdańskiej
19962. Praca zbiorowa: Metaloznawstwo. Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych.
Gdańsk: Wyd. Politechniki Gdańskiej 1995
![Page 3: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/3.jpg)
PROGRAM WYKŁADÓW
1. Wprowadzenie. Znaczenie znajomości materiałoznawstwa dla osoby zarządzającej przedsiębiorstwem przemysłowym
2. Budowa materiałów, metody badań 3. Właściwości materiałów, metody badań4. Niektóre metody kształtowania wyrobów 5. Badania materiałów w laboratoriach przemysłowych6. Badania nieniszczące obiektów przemysłowych 7. Charakterystyka wybranych materiałów metalowych· Zależności między strukturą, właściwościami mechanicznymi
i zastosowaniem· Metody poprawiania właściwości mechanicznych· Niszczenie materiałów w wyniku oddziaływania środowiska
![Page 4: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/4.jpg)
PREZENTACJE PP DO WYKŁADU
1. Wprowadzenie, budowa materiałów
2. Budowa materiałów: makrostruktura, mikrostruktura, mikroskopia świetlna
3. Mikroskopia elektronowa
4. Właściwości mechaniczne materiałów
5. Metody kształtowania wyrobów metalowych
6. Badania materiałów konstrukcyjnych w laboratoriach przemysłowych
7. Przegląd przemysłowych metod badań nieniszczących
8. Budowa stopów
9. Stopy żelaza
10.Korozja metali
![Page 5: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/5.jpg)
METALE Zwykle ciała stałe w t. pokojowej Świeżo odsłonięta powierzchnia jest
błyszcząca Zwykle plastyczne Dobrze przewodzą elektryczność i
ciepło Nieprzezroczyste Tworzą stopyStop – tworzywo składające się z
metalu stanowiącego osnowę, do którego wprowadzono co najmniej jeden pierwiastek (metal lub niemetal) w celu zmiany jego właściwości w żądanym kierunku.
NIEMETALE Ciała stałe, ciekłe i
gazowe w t. pokojowej Świeżo odsłonięta
powierzchnia ciała stałego jest zwykle matowa
Kruche Izolatory Przezroczyste i
nieprzezroczyste Tworzą związki
chemiczne
PODZIAŁ MATERIAŁÓW
![Page 6: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/6.jpg)
2. BUDOWA MATERIAŁÓW
ELEMENTY BUDOWY
1. Wiązania miedzy atomami
2. Układ atomów w przestrzeni
3. Makrostruktura
4. Mikrostruktura
![Page 7: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/7.jpg)
2.1. WIĄZANIA MIĘDZY ATOMAMI
Siły oddziaływania między atomami
Energia potencjalna pary atomów
![Page 8: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/8.jpg)
Wiązanie jonowe
![Page 9: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/9.jpg)
Wiązanie atomowe
![Page 10: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/10.jpg)
Wiązanie metaliczne
rdzenie atomowe elektrony
![Page 11: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/11.jpg)
2.2. UKŁAD ATOMÓW W PRZESTRZENI
Ciała krystaliczne
Układ atomów/cząstek (a/cz) w przestrzeni jest statystyczne uporządkowany, symetryczny.
Położenie a/cz wyznacza się przy pomocy metod rentgenowskich.
Położenie a/cz odwzorowuje model geometryczny – sieć przestrzenna.
Ciała bezpostaciowe(amorficzne)
Układ atomów w przestrzeni jest nieuporządkowany, chaotyczny.
![Page 12: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/12.jpg)
Elementy sieci przestrzennej
Sieć przestrzenna utworzona przez translację: a) punktu, b) prostej, c) płaszczyzny
![Page 13: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/13.jpg)
Opis sieci przestrzennej
Układ współrzędnych krystalograficznych
Komórka sieciowa
![Page 14: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/14.jpg)
Zmiana stanu skupienia: ciekły - stały
Krzywe krzepnięcia: 1-3 materiały krystaliczne, 4 materiał amorficzny
![Page 15: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/15.jpg)
Krystalizacja: proces przejścia ciał krystalicznych ze stanu ciekłego w stały
Etapy krystalizacji : A – zarodki krystalizacji, B – dendryty, C- ziarna
![Page 16: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/16.jpg)
Dendryty i ziarna
Dendryt
Granica ziaren
Kierunek
wzrostu
Kierunek wzrostu
Granica ziarna
Kierunek wzrostu
Kierunek wzrostu
![Page 17: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/17.jpg)
Wady (defekty) struktury krystalicznej: punktowe, liniowe, złożone
Punktowe: wakanse, atomy w pozycji międzywęzłowej
Liniowe: dyslokacje
Atom międzywęzłowy
Wakans
Złożone: granice ziaren
![Page 18: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/18.jpg)
Wpływ układu atomów w przestrzeni na właściwości ciał stałych
Przykład 1
W metalach elektrony walencyjne są swobodne – tworzą gaz elektronowy. Przewodnictwo elektryczne powinno więc zwiększać się przy wzroście temperatury. Jest natomiast odwrotnie: przewodnictwo maleje. To zjawisko tłumaczy regularna budowa metali. Chmura elektronowa porusza się falą, która łatwiej przechodzi przez regularny układ atomów niż przez nieregularny. Wzrost temperatury powoduje, że amplituda drgań atomów jest większa. W konsekwencji, budowa zostaje zaburzona, a przewodnictwo maleje.
![Page 19: Materialoznawstwo Cz.1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f1f349795947648bdb05/html5/thumbnails/19.jpg)
Przykład 2
Przewodnictwo elektryczne czystego metalu silnie maleje, gdy zawiera on nawet minimalne ilości zanieczyszczeń, czyli obcych atomów. Obecność zanieczyszczeń zakłóca regularność struktury, a zatem obniża przewodnictwo.
Przykład 3
Dzięki zwartej, krystalicznej budowie metali i obecności wad w tej budowie możliwe jest łatwe przesuwanie się warstw metalu względem siebie – metale są więc plastyczne (łatwo ulegają odkształceniu plastycznemu).