Materiale de constructii - materiale de construcție pentru piese structurale (mașini, clădiri), care primesc sarcini de putere (statică, alternante, vibratoare, etc.). În instrument, aceste materiale sunt utilizate în unitățile de locuit, detalii ale actuatori, substraturile și carcasele de dispozitive electronice.
Determinarea parametrilor Constr. materialele sunt proprietățile mecanice care le diferențiază de alte materiale de inginerie (optice, de izolare, lubrifianți, vopsele, abrazive etc.). Principalele criterii de calitate Konstr. materialele sunt parametrii de rezistență de sarcină externă. durabilitate, rezistență, fiabilitate, durata de viață, și altele.
Punct de vedere istoric bază Constr. Materiale de oțel aliaje metalice pe bază de fier (fier și oțel), cupru (bronz, alama), plumb, staniu.
Îmbunătățirea tehnologiei în fiecare etapă de dezvoltare a face noi tot mai complexe cerințe Constr,. materiale, în special cerințele privind rezistența la căldură, rezistența la uzură, e. Conductivitatea și colab.).
Constr. Materialele sunt împărțite:
- natura materialelor - metal, nemetalice și compozit, care combină proprietățile pozitive ale celor și a altor materiale.
- pentru performanțe tehnologice - prin deformată (laminare, forjare, ștanțare, profile extrudate, etc ..); turnate, sinterizate, turnate, lipite, sudate (explozie fuziune difuzie lipitură și colab.);
- privind condițiile de muncă - lucrând la temperaturi joase, rezistente la căldură, coroziune, okalino-, uzura, combustibil-ulei-rezistent, etc;.
- pentru criteriile de rezistență - pentru materiale cu rezistență mică și medie, cu o ductilitate marjă largă și de înaltă rezistență, cu marja de plasticitate moderată.
clase separate Constr. materiale. la rândul său, împărțit în numeroase grupuri.
De exemplu, aliajele metalice se disting:
- Sisteme aliaje - aluminiu, magneziu, titan, cupru, nichel, molibden, niobiu, beriliu, wolfram, pe bază de fier, etc;.
- rigidizarea tipuri - ameliorator solidificabil, îmbătrânire, cimentate, tsianiruemye, azotiruemye etc.;
- privind compoziția structurală - oțel austenitic și Feritice, alama, etc.
Materiale nemetalice de construcție sunt împărțite
- privind compoziția izomerică,
- performanța tehnologică (extrudat, țesute, filate, rana, și așa mai departe.);
- prin umpluturi tip (membrii de ranforsare);
- natura locației și orientarea lor.
Există, de asemenea, parametrii tehnici și economici ai Constr. materiale:
- parametrii de proces - presiunea lucrabilitatea metalului, prelucrare, turnare proprietăți (fluidității, susceptibilitatea la rupere la cald în timpul turnării), sudabilitate, sudabilitate, viteza de uscare și a fluxului de materiale polimerice la temperaturi normale și ridicate, și altele.
- Mulți indicatori importanți ai eficienței economice (cost, complexitate, defetsitnost coeficient de utilizare de metal, etc ...).
Pentru Constr metal. materiale includ produs cel mai comercial clase de oțel. Excepția este realizat din oțel, care nu sunt utilizate în elemente portante. oțel de scule, pentru elementele de încălzire la sârma de umplere (în timpul sudurii) și alte proprietăți fizice și tehnologice deosebite. Oțel alcătuiesc cea mai mare parte a Constr. materialele utilizate aparate. Acestea diferă într-o gamă largă de putere - între 2-300 MN / m 2 (20-300 kgf / mm2), oțel ductilitate ajunge la 80%. Cast fiare de călcat sunt utilizate pe scară largă în mașini pentru a face juguri, cotiți, unelte, cilindri ext. Componentele de ardere care funcționează la temperaturi de până la 1200 ° .Cu în medii oxidante și altele. Cast forta de fier variază în funcție de intervalele de dopaj de la 110 MN / m2 și 1350 MN / m2 (fier dopat cu magneziu).
Aliaje de nichel și aliaje de cobalt mențin rezistența la 1000-1100 ore. topiți într-un cuptor cu inducție în vid, precum și în cuptoarele cu plasmă și-fascicul de electroni. Acestea sunt utilizate în motoare de avioane și rachete, turbine cu abur, aparate care funcționează în medii ostile și altele.
Rezistența aliajelor de aluminiu. amortizată 750 MN / m2, turnarea la 550 MN / m2, în termeni de rigiditate specifice sunt semnificativ superioare față de oțel. Acestea sunt utilizate pentru fabricarea de aeronave scoici
elicoptere, rachete, nave, etc. și pentru diverse scopuri.
Aliaje de magneziu au un volum specific mare (de 4 ori mai mare decât cea a oțelului), au o rezistență de 400 MN / m2 și mai mare; se utilizează de preferință sub forma unei structuri de turnare a aeronavei, auto, textilă și tipografică și altele.
Aliaje de titan începe să concureze cu succes într-o serie de industrii cu oțelurilor de artă și aliaje de aluminiu sunt superioare acestora în ceea ce privește rezistența specifică, rezistența la coroziune și duritatea. Aliajele au puterea de a 1600Mn / m2 sau mai mult. Folosit pentru fabricarea de aeronave compresorului motorului, dispozitivele de industria chimică și petrochimică, instrumente medicale și altele.
Prin Constr. materiale includ, de asemenea, aliaje pe bază de cupru, zinc, molibden, zirconiu, crom, beriliu, care și-au găsit aplicații în diferite domenii ale tehnologiei.
Materiale nemetalice de construcție includ materiale plastice, materiale polimerice termoplastice, ceramice, refractare, sticlă, cauciuc, lemn.
Materiale plastice pe bază termorigid, epoxidice, fenolice, silicon rășină termoplastică și fluoroplastic armat (armat) din sticlă, cuarț, azbest, și altele. Fibre, țesături și centuri utilizate în structurile aeronavelor, rachete, în energie, mașini de transport, etc. din polimeri termoplastici materiale - polistiren, polimetilmetacrilat, poliamide, Fluoropolimerice și termostabile utilizate în părți de echipamente electrice și radio, unități de frecare, care lucrează într-o varietate de medii, inclusiv hi nical active: combustibili, uleiuri, etc.
Sticlă (silicat, cuarț, substanțe organice), triplexuri bazate pe ele sunt utilizate pentru geamurile de nave, avioane, rachete; din materiale ceramice piese fabricate care funcționează la temperaturi ridicate.
Cauciucurile bazate pe diferite cauciucuri, armate cu țesătură din cordonul ombilical, utilizate pentru producerea de anvelope sau roți solide de avioane și mașini, precum și o varietate de sigilii mobile și staționare.
Dezvoltarea tehnologiei face cerințe noi, mai mari la K m existente. Stimulează crearea de noi materiale. Pentru a reduce greutatea structurilor de aeronave utilizate, de exemplu, structuri multistrat care combină luminozitate, rigiditate și rezistență. armătură metalică exterioară închisă volume (sfere, cilindri, cilindri) din fibră de sticlă pot reduce semnificativ greutatea lor in comparatie cu structurile metalice. Pentru mai multe domenii ale tehnologiei m K. necesară. Se combină rezistența structurală cu proprietăți ridicate electrice, termice, optice și altele.
Materiale compozite .. T. To. În compoziția materialului structural (KM) au fost aplicate aproape toate elementele din tabelul periodic, și eficiența aliajelor metalice acum clasice pentru durificarea tehnici prin combinarea alierea special selectate, de înaltă topire și scăderi adecvate de tratament termic , perspectivele de proprietăți de stimulare
a. m. asociat cu materiale sintetice ale elementelor având valori limită ale proprietăților, de exemplu, foarte puternic, extrem de refractar, stabil termic, etc. Aceste materiale constituie o nouă clasă de - materiale compozite.
Ei au folosit componente de înaltă rezistență (fibre, fire, sârmă, whiskers, granule, dispersii vysokotvordye și compuși refractare care conțin ranforsare sau de umplutură), conectabil unei matrice din material plastic și material durabil (aliaje metalice sau nemetalice, de preferință polimeri, materiale). Compozit K m. Pentru rezistență specifică și modul specific poate depăși 50-100% din oțel sau aliaje de aluminiu și să implementeze structuri de economisire de greutate 20-50%.
Odata cu crearea de materiale compozite având orientate (ortotropic) structură prin îmbunătățirea promițătoare K m. Este reglarea structurii tradiționale K m. Astfel, prin aliaje directionale de solidificare și oțeluri turnate produse, cum ar fi lamele ale turbinelor cu gaz, care constă din cristale în raport orientat spre stres principal, astfel încât limitele de cereale (puncte slabe în superaliaje) sunt descărcate. solidificare dirijată poate crește de mai multe ori flexibilitatea și durabilitatea. O altă metodă mai avansată pentru crearea K. ortotrotopnyh m. Pentru a oferi o piese cu un singur cristal în ceea ce privește o anumită orientare cristalografică a tensiunilor de operare. folosit foarte eficient în metodele de orientare nemetalic Konstr. materiale. Deoarece orientarea polimerului liniar macromoleculelor materiale polimerice (sticlă orientare PMMA) crește semnificativ puterea lor, tenacitate și durabilitate.
In sintetizarea materialelor compozite și a aliajelor care creează materiale cu structură orientată realizare materiale utilizate.
Materiale structurale - aliaje din oțel, fontă, metale feroase, aliaje ale acestora, etc. - sunt destinate pentru fabricarea de piese de mașini, instrumente, inginerie civilă, etc. În timpul funcționării acestea sunt expuse la diverse sarcini mecanice, la temperaturi joase și înalte, medii corozive, funcționează la statistică, impact și sarcini ciclice. Prin urmare, diferite teste standard, pentru care punctului de curgere determinat rezistența la tracțiune, alungire, gâtuire, rezistență la impact, duritate, etc. nu ne permit să judece cu privire la comportarea materialului în condiții reale de funcționare, acestea nu caracterizează eficiența, rezistența în structuri de beton, adică, nu determină puterea lor structurală.
Materiale de rezistență structurală este un complex, proprietăți mecanice rezistente la căldură, și altele rezistente la coroziune. asigurând fiabile și durabile performanța în condiții specifice. În consecință, Constr. puterea de material - o descriere cuprinzătoare, inclusiv combinația de criterii, cum ar fi durabilitatea, fiabilitate, durabilitate. Aceste criterii ar trebui să fie mai deplin caracterizează performanța părții în timpul funcționării sale.
Pentru a evalua rezistența structurală a metalului este necesară pentru a selecta setul de putere și alți parametri care trebuie să fie mai mare, în conformitate cu proprietățile operaționale ale pieselor și structurilor de mașini. Caracteristica definitorie a rezistenței structurale a metalelor este ca materialul Cree-ter evaluarea sunt date selectate pentru fabricarea de un singur scop, care va funcționa la putere specifică, temperatura și alte condiții.
rezistență Criterii de metal este selectat în funcție de condițiile de funcționare. În cazul în care lucrarea este în conformitate cu articolul sarcină cal, criteriul de rezistență sunt acele limită-nditions, rezistența la tracțiune și HB duritate; în cazul în care elementul trece printr-o sarcini ciclice prelungite, criteriul de putere este limita de rezistenta. Amploarea puterea criteriilor selectate calculate tensiunea de funcționare permisă în timpul funcționării.
Acesta caracterizează fiabilitatea criteriu de metal capacitatea de a rezista la rupere fragilă, provocând eșec piese bruște în condiții de funcționare (de exemplu, poduri distrugere pentru schelete, conducte și altele asemenea. D.). În acest caz, criteriul fiabilității sunt indicatori de reducere procentuală elongație, duritate KCU factor de scalare dat, condițiile de temperatură ale sarcinilor dinamice, ridicatoare de stres (crestături) și t. D.
În final, criteriul durabilității caracterizează proprietatea metalului pentru a rezista la acumularea depunerilor dăunătoare și distrugerii pieselor datorită dezvoltării proceselor de oboseală sub sarcini alternante (care apar și tensiuni de la min alternativ la max pentru o anumită perioadă de timp), uzura si coroziune a pieselor cu creepul service în condiții de temperaturi ridicate și tensiuni, și altele. în multe cazuri, durabilitatea pieselor sau a structurilor determinate în principal de rezistența la oboseală metalului distruse Niyama sub sarcini ciclice și uzura prin frecare.
Piese structurale cu rezistență ridicată este realizată în principal prin metode metalurgice și tehnologice, care includ dopaj, termică, chimică și termică, termomecanice și alte tipuri de tratamente de metal.
În rezistența structurală a metalelor exercită influență-densitatea dislocațiilor (defecte de cristal). Cristale ideale fara defecte ( „mustăți“) au o rezistență apropiată de valoarea teoretică, care este de două până la trei rânduri de materiale metalice rezistență tehnice mai mari după recoacere. Dislocații sunt tensiuni de bază Concentra-TION și metalul de armare. Cu semnificativ densitatea dislocațiilor Uwe-lichenie și scăderea mobilității (luxație de blocare a) puterea tehnice a metalului, în comparație cu creșterile de stat recoapte.
Pentru a îmbunătăți rezistența tehnică a metalelor sunt utilizate creșterea densității de dislocare prin doparea (-tion introdus în zăbrele a atomilor străini metalici și CREA-TION distorsionare a rețelei cristaline a matricei metalice. Împiedicarea libera circulație a dislocării), Me-mecanic călire, rafinament cereale, căldură și termosudare prelucrare și t. d. Astfel, atunci când munca la rece prin deformare plastică la rece a metalului densitatea de dislocare clorhidric ajunge la 10 11. 10 12 cm -2. care crește foarte mult de așa mai departe-Ness.