Przegląd głównych grup materiałów inżynierskich
Materiałami w pojęciu technicznym nazywane są ciała stałe
o własnościach umożliwiających ich stosowanie do wytwarzania produktów.
Materiałami inżynierskimi natomiast, nazywamy materiały konstrukcyjne,
które są wykorzystywane do budowy maszyn i urządzeń.
Najogólniej wśród materiałów o znaczeniu technicznym można wyróżnić:
1. Materiały naturalne, wymagające jedynie nadania kształtu, do
technicznego zastosowania.
2. Materiały inżynierskie, nie występujące w naturze, lecz wymagające
zastosowania złożonych procesów wytwórczych do ich przystosowania do
potrzeb technicznych, przy wykorzystaniu surowców dostępnych w naturze.
Ad. 1. Przykładami materiałów naturalnych są:
• drewno,
• niektóre kamienie,
• skały,
• minerały.
Ad. 2. Materiały inżynierskie
Jedno z bardziej ogólnych kryteriów klasyfikacji tych materiałów inżynierskich
jest oparte na charakterze dominującego wiązania działającego między
cząstkami materii.
Stąd wyróżnia się materiały:
• metaliczne o wiązaniu metalicznym,
• ceramiczne o wiązaniu kowalencyjnym albo jonowym,
• polimeryczne, w których działa wiązanie kowalencyjne (w obrębie
makrocząsteczek) i siły Van der Waalsa (między makrocząsteczkami),
• kompozyty.
MATERIAŁY KOMPOZYTOWE to szczególne materiały, tworzone przez połączenie w monolityczną całość dowolnych dwóch, z wymienionych
wcześniej, materiałów inżynierskich, co zapewnia uzyskanie innych własności
od właściwych dla każdego z materiałów składowych.
Budowa atomu a własności pierwiastków
Elektrony zajmują dyskretne stany energetyczne
Elektrony dążą do zajmowania możliwie najmniejszego stanu energetycznego
• Znajomość konfiguracji elektronowej atomu, a w szczególności zewnętrznych podpoziomów s i p jest bardzo ważna, ponieważ determinuje własności fizyczne i chemiczne pierwiastka.
• Decydujący wpływ na własności chemiczne wywiera liczba elektronów
wartościowości zajmujących zewnętrzny podpoziom.
Atomy ze stabilną konfiguracją elektronową:
• mają zapełnione podpoziomy s i p
- tracą zdolność do reakcji chemicznych z innymi pierwiastkami.
• Atomy większości pierwiastków mają niestabilne konfiguracje elektronowe.
WIĄZANIE JONOWE = METAL + NIEMETAL
Wymagana jest duża różnica elektroujemności.
• Siły wiązania jonowego są elektrostatycznymi siłami przyciągania r
(…)
… się innym metalem, najczęściej mniej szlachetnym od wytrącanego metalu (np. wytrącenie Cu z roztworu CuSO4 za pomocą żelaza, natomiast złoto lub srebro z roztworów cyjankowych wytrąca się cynkiem) = cementacja
- otrzymuje się przez elektrolizę (anody są wtedy wykonywane z materiału odpornego na działanie elektrolitu). Otrzymujemy w tym procesie np. Cu, Ni, Cd, Zn.
Paliwa do wielkiego pieca - koks…
…%
produkowanego przez niego gazu.
• Tam gdzie jest wielki piec, taniej jest opalać baterie gazem
wielkopiecowym. Ma on niższą kaloryczność lecz jest tańszy.
• Z jednej tony węgla otrzymuje się przeciętnie 0,75 tony koksu i około
325 m3 gazu koksowniczego, 3 0 kg smoły pogazowej oraz oleje,
benzol i amoniak.
Materiały ogniotrwałe
• Części urządzeń do pirometalurgii są narażone na stykanie się z wysokimi…
… wytrzymałością w zwykłej temperaturze i określoną
wytrzymałością w wysokich temperaturach,
• znaczną odpornością na nagłe zmiany temperatury, zwłaszcza gdy chodzi o materiały do budowy urządzeń cieplnych pracujących okresowo,
• stałą objętością kształtu,
• małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej,
• małym współczynnikiem przewodności cieplnej i przenikliwości gazowej, a także odpornością na działanie…
… pod obciążeniem w zakresie 1350-1400 °C, kurczliwość wtórną ok. 1%, są odporne na zmiany temperatur, wytrzymują uderzenia cieplne.
Zaprawy szamotowe stanowią mieszaniny około 40% glin ogniotrwałych z 60% drobno zmielonego szamotu.
• Wyroby szamotowo-kwarcytowe są przeważnie stosowane jako materiały termoizolacyjne, gdyż ich przewodność cieplna jest mniejsza od
przewodności normalnych materiałów szamotowych…
… krzemionka i glina, a czasem
tlenki wapnia i tlenki magnezu. Jako zanieczyszczenie występuje w skale
płonnej jeszcze siarka i fosfor.
Limonit występuje w kilku odmianach, a mianowicie
• limonit włóknisty - zawierający około 47-55% Fe,
• limonit zbity - zawierający do 36% Fe,
• limonit dziurkowany o zawartości do 3 5% Fe.
Limonity pod względem występowania są bardzo rozpowszechnione.
Do wzbogacania limonitów…
…, tlenkiem wapnia i tlenkiem magnezu.
Do wzbogacania syderytów stosuje się prażenie. Podczas prażenia prócz odparowania wody zachodzi jeszcze rozpad węglanów i wydzielenie
dwutlenku węgla. Proces prażenia przebiega w piecach zwanych prażakami.
Do pieca ładuje się od góry kawałki rudy wymieszane z węglem niezbędnym do podwyższenia temperatury i przeprowadzenia niektórych reakcji.
Powietrze potrzebne…
… ceramiczne wygrzewane są w wysokich temperaturach - a zachodzące reakcje są nieodwracalne.
Do materiałów ceramicznych zalicza się:
• Ceramikę inżynierską - tlenki, węgliki, azotki - wytwarzana przez spiekanie, bez fazy ciekłej.
• Cermetale - drobne cząstki ceramiki rozmieszone w metalicznej osnowie (5-15% osnowa).
• Ceramikę porowatą = tradycyjna klasyczna - mat. budowlane, cegła, dachówka, porcelana (15…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)