Физико-химические характеристики материалов

Физические характеристики материалов определяют их отношение к различным физическим воздействиям, их поведение в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиационных полях. Для конструкционных материалов особенно важны температурные и весовые характеристики.

Максимальные температуры тесно связаны с допускаемыми напряжениями и деформациями. Приближенно можно считать максимальной рабочей температурой данного материала ту температуру, при которой твердость его уменьшается вдвое по сравнению с первоначальной, или когда обнаруживается заметная ползучесть под допускаемым напряжением.

Минимальные рабочие температуры соответствуют переходу материалов при охлаждении в хрупкое состояние.

Вспомним некоторые физические характеристики материалов.

- удельный вес (плотность) γ – отношение веса (массы) плотного вещества в материале к его объему. Определяется взвешиванием и измерением абсолютного объема V_а материала (по объему вытесняемой жидкости):

, г/см³;

- объемный вес (масса) γ₀ – отношение веса (массы) куска металла к его объему (вместе с порами)

, г/см³;

- насыпной вес (масса) сыпучего материала γ_н – отношение веса (массы) сыпучего материала, заполнившего при насыпании сосуд, к объему этого сосуда;

- пористость П – отношение объема пор в материале к объему материала вместе с порами

;

- температура плавления t_пл – температура превращения металлов в жидкий сплав.

- удельная теплоемкость С – количество тепла, отданного или полученного единицей массы материала при изменении его температуры на 1⁰С;

- коэффициент линейного расширения α – линейная относительная деформация материала при изменении его температуры на 1⁰С;

- коэффициент теплопроводности λ – отношение количества тепла Q, проходящего через пластинку материала, на толщину пластинки l к площади пластинки F, умноженной на разность температур на ее сторонах и на время τ

.

Термостойкость – максимальная разность температур при быстром охлаждении образцов материала, не вызывающая их растрескивания.

Низкая теплопроводность уменьшает теплопритоки и придает материалу теплоизолирующие свойства, а высокая теплопроводность способствует снижению температурных градиентов в изделиях.

Для летательных аппаратов большое значение имеет уменьшение массы конструкции, поэтому для них целесообразно использовать материалы с большой удельной прочностью, которая определяется отношением прочности материала к его плотности. В этом отношении более перспективными материалами являются алюминиевые, магниевые и титановые сплавы, а также композиционные материалы. Применение в соединениях деталей из различных материалов обусловливает необходимость учета их термических коэффициентов линейного расширения.

Химические и физико-химические характеристики материалов оценивают их взаимодействием с окружающими жидкими или газообразными средами: сопротивляемость окислению, проникновению газов и химически активных веществ. Активное взаимодействие приводит к порче как материала, так и среды, и возможность его должна исключаться при выборе конструктивного материала. Такие химически активные металлы, как титан и его сплавы, магниевые сплавы, алюминиевые сплавы при ударном нагружении могут самопроизвольно загораться при контакте с жидким кислородом.

Дата добавления: 2014-01-05