Металлические материалы

Общие представления о конструкционных материалах и их строении

Лекция 1. Введение. Строение и свойства металлов и сплавов. Диаграммы состояния сплавов.

Металлы занимают значительное место среди материалов, применяемых в конструкциях приборов. Они отличаются от неметаллов таким характерным сочетанием свойств, как специфический блеск, высокая теплопроводность
(k > 6 Вт/м град), электропроводимость (s > 10⁷ См/м), пластичность (d > 1%), хорошая окисляемость с образованием преимущественно основных оксидов.

К л а с с и ф и к а ц и я металлов предусматривает их разделение в отношении к некоторым свойствам железа – самого распространенного в технике металла, – по нескольким основным признакам на несколько классов.

По условному сходству в проявлении металлических свойств:

1. Черные металлы – Fe, Cr, Mn.

2. Цветные металлы – Al, Cu, Mg, Ti, Zn, Sn, Ni и др.

По величине плотности в отношении к Fe(ρ_Fe= 7874 кг / м³):

1. Легкие металлы – Li, Mg, Al, Ti, Zn, Sn.

2. Тяжелые металлы – Cu, Ni, Pb, Mo, W, Os.

По температуре плавления в отношении к Fe (t = 1539 ⁰ C):

1.Легкоплавкие металлы – Cs, K, Sn, Mg, Al, Cu.

2.Тугоплавкие металлы – Ti, Mo, Nb, Mo, W.

По химической активности в отношении к потенциалу стандартного водородного электрода (j = 0,000 В):

1. Активные металлы – Li, Mg, Be, Zn, Fe, Ni.

2. Неактивные и благородные металлы – Cu, Pb, Ag, Ir, Pt, Au.

По своему строению все металлы являются кристаллическими телами с упорядоченным расположением атомов, что отличает их от аморфных тел, у которых атомы расположены хаотично.

Кристаллическое строение металлов, а также многих неметаллических материалов характеризуется расположением их атомов на определенных направлениях и расстояниях друг от друга, чем образуется форма пространственной атомно-кристаллической решетки. При этом в различных направлениях решетки плотность междуатомного расположения, или упаковки атомов, является неодинаковой, что обусловлено строением их внешних электронных оболочек.

Нагревание или охлаждение кристаллических тел приводит к началу и окончанию их плавления либо кристаллизации при определенных температурах.

Аморфные материалы, например, многие органические и некоторые неорганические полимеры (синтетические смолы, обычные стекла) с хаотичным, беспорядочным расположением атомов имеют одинаковую плотность их упакови во всех направлениях.

При нагревании аморфные тела постепенно размягчаются и переходят в жидкое состояние, при охлаждении также постепенно затвердевают, не обнаруживая определенной температуры таких переходов. Поэтому во многих случаях аморфные материалы считаются жидкостями, имеющими большую вязкость при обычных температурах.

Дата добавления: 2014-10-31