Цинк, его структура, свойства и сплавы на его основе

Композиционные полимерные материалы. Классификация, примеры применения.

Методы определения механических свойств металлов и пластмасс.

Твердость – сопротивление Ме пластической деформации при контактном приложении нагрузки. Для опред твердости служат спец приборы, наз твердомерами. Статич и динамич твердость.

Прочность – св-во материалов сопротивл разруш, а также необратимому изм формы.

1) Метод Бринелля – основан на вдавливании в поверхность Ме стального закаленного шарика диаметром D (10;5 и 2,5 мм) под действием нагрузки Р (от 3000 до 15,6 кгс). После снятия нагрузки на поверхности образца остается отпечаток, имеющий форму шаровидного сегмента. Чем тверже материал, тем меньше будет величина отпечатка. Твердость по Бринеллю обознач. НВ она оредел. как отношение нагрузки Р к площади отпечатка F: НВ=Р/F.

2) Метод Роквелла. Твердость по Роквеллу определ-ся вдавливанием в испытуемый материал алмазного конуса с углом при вершине 120о или стального закаленного шарика диаметром 1,58 мм. На наконечник с алмазным конусом или шариком в начале действуют предварительной нагрузкой 10 кг, а затем – полной нагрузкой, к-рая зависит от твердости и толщины испытуемого материала. Значение твердости по Роквеллу определ-ся по разности глубины проникновения наконечника в образец под действием полной и предварительной нагрузок. Практически число твердости на приборе Роквелла отсчитывается по циферблату индикатора. Шкала В (Р=100кгс, менее HRC24) толщина от 0,8 до 2,0 мм. Шкала С (Р=150кгс, до HRC67) 0,5 мм и более. Шкала А (Р=60кгс,более HRC67) листовой материал, тонкие пластинки.

3) Метод по Виккерсу. Твердость по Виккерсу (HV) определ-ся вдавливанием в испытуемый материал алмазной пирамиды с углом между противоположными гранями, равным 136о. Пирамида вдавливается в материал перпендикулярно к его пов-ти. В результате вдавливания алмазная пирамида оставляет на образце отпечаток – форма квадрат. Твердость по Виккерсу определ-ся отношением нагрузки Р к площади отпечатка F. Стандартные нагрузки:1,0;2,0..100,0 кгс.

материалы, у которых в объеме (матрице) полимера распределены другие вещества или материалы, образующие области нано- или микромасштаба.

Свойства композитных материалов сочетают в себе многие свойства входящих в них компонентов; кроме того, большую роль играет поверхность их раздела. В качестве полимерной матрицы используются полимеры самых разных типов - термопласты (полиолефины, алифатические и ароматические полиамиды, фторопласты и др.), реактопласты (фенопласты, аминопласты, эпоксидные, полиэфирные, кремнийорганические и др. полимерные связующие), эластомеры (вулканизированный натуральный каучук). Использование наполнителей позволяет изменить механические, электро-магнитные, физико-химические характеристики исходного полимера, а часто и снизить стоимость конечного композита по сравнению со стоимостью материала полимерной основы за счет использования более дешевого, чем основа, наполнителя, например, мела.

Классификация КМ на полимерной основе:1)компоненты в тв. фазе(дисперсные, волокнистые, слоистые);2)комп. в жидкой фазе(с сообщ. порами, с закр. порами); 3)комп. в газообр. фазе.

Многие широко используемые материалы являются композитными полимерными материалами, например, шины автомобилей, зубные пломбы, армированные органическими или неорганическими волокнами пластики, различные покрытия. Так, зубные пломбы из композитных материалов содержат микрочастицы кристаллического кварца, соединений кремния, различных видов стекла. Шины автомобилей содержат сажу, что повышает их износостойкость, а также, с недавнего времени, – кремнезем, что позволяет снизить коэффициент сопротивления качению и, соответственно, расход топлива.

Цинк — элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 30. При нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета(тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).Цинк в природе как самородный металл не встречается. Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом. Цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах. Обычно чистота электролитного цинка 99,95 %, полнота извлечения его из концентрата (при учете переработки отходов) 93-94 %. Из отходов производства получают цинковый купорос, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; иногда также In, Ga, Ge, Tl.

сплавы на основе Цинка с добавками, главным образом алюминия, меди и магния. Ц. с. характеризуются невысокой температурой плавления хорошей жидкотекучестью, легко обрабатываются давлением и резанием, свариваются и паяются. На изделия из Ц. с. можно наносить металлические и неметаллические покрытия электрохимическим и химическим способами. Коррозионная стойкость у Ц. с. примерно такая же, как у технического цинка или оцинкованной стали. Недостатки Ц. с.: низкие механические свойства при повышенных температурах (в особенности сопротивление ползучести), склонность к изменению размеров в процессе естественного старения, плохая коррозионная стойкость в агрессивных кислых и щелочных средах.

Наибольшее распространение получили Ц. с. для литья под давлением, которые используются для конструкционных и конструкционно-декоративных деталей в автомобильной промышленности, электромашиностроении, оргтехнике, а также для бытовых изделий, сувениров и т.д. По сравнению с др. сплавами для литья под давлением Ц. с. более технологичны и позволяют получать тонкостенные отливки. Ц. с. применяются в качестве антифрикционных материалов для вкладышей подшипников (литых, прессованных и биметаллических); они служат хорошими заменителями оловянных бронз и малооловянных Баббитов.

Обрабатываемые давлением Ц. с. в виде катаных листов применяются в различных областях техники для изготовления изделий глубокой штамповкой или пневмоформовкой в состоянии сверхпластичности, а также в полиграфической промышленности (Цинкография). Из толстых катаных плит изготовляют вырубные и фасонные штампы для алюминиевых сплавов. Катаные полуфабрикаты из Ц. с. отличаются резко выраженной анизотропией свойств.

Дата добавления: 2015-04-24