Тема 2 ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ, ИХ ХАРАКТЕРНЫЕ СВОЙСТВА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Дата 17.11. 2020

Преподаватель Левицкая О.И

Профессия 18494 Слесарь по КИП и А 19861 «Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования» (первичная подготовка)

ОП 06 Материаловедение

Задание:

1. Изучите и проработайте теоретические сведения темы.

2 Просмотрите видеоматериалы по теме занятия:

1) https://yandex.ua/video/preview/?filmId=2183100556991516795&from=tabbar&parent-reqid=1595076329370020-688275760459163846600303-production-app-host-man-web-yp-378&text=общая+классификация+материалов

3 Приведите ответы на контрольные вопросы. Выполнение задания присылать на электронный адрес в ВК: https://vk.com/id280227342

Занятие 2

Тема 2 ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ, ИХ ХАРАКТЕРНЫЕ СВОЙСТВА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Цели:

- ознакомиться с общими сведениями о материаловедении;

- рассмотреть и изучить общую классификацию материалов;

Задачи:

- иметь общее представление видах материалов и области их применения;

- научиться применять требования нормативных документов к основным видам продукции и процессов.

План

1 Общие сведения.

2 Классификация материалов.

2.1 По назначению.

2.2 По поведению в электрическом поле.

2.3 По физической природе

2.4 По строению.

1 Материаловедение — наука, занимающаяся изучением состава, структуры, свойств материалов, поведением материалов при различных воздействиях: тепловых, электрических, магнитных и т.д., а также при сочетании этих воздействий.

Технический прогресс человечества во многом основан на материаловедении. В свою очередь технический прогресс дает новые возможности, методы, приборы для материаловедения, позволяет создавать новые материалы.

Материал — это объект, обладающий определенным составом, структурой и свойствами, предназначенный для выполнения определенных функций.

2.1 По назначению материалы, используемые в различных областях электротехники, условно разделяют на конструкционные и электротехнические.

Конструкционные материалы применяют для изготовления несущих конструкций, а также вспомогательных деталей элементов радиоприборов, работающих в условиях воздействия механических нагрузок.

Электротехнические материалы широко применяются в радиоэлектронике, что обусловлено их электрическими и магнитными свойствами.

2.2 По поведению в электрическом поле электротехнические материалы можно разбить на четыре группы: проводнику, полупроводниковые, магнитные и диэлектрические (электроизоляционные).

Проводниковые материалы отличаются большой удельной проводимостью и используются в электротехнических устройствах как проводники электрического тока: обмотки электрических машинах, контактные узлы, провода и кабели для передачи и распределения электрической энергии и т.п.

Полупроводниковые материалы по удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Их применяют в выпрямителях, усилителях, в фотодатчики, как специальные источники тока и т.п.

Магнитные материалы обладают способностью усиливать магнитное поле, в которое их помещают, то есть имеют большую магнитную проницаемость. Их используют для изготовления магнитопроводов в электрических машинах, трансформаторах, для экранирования магнитного поля, а так же в виде постоянных магнитов, создающих вокруг себя магнитное поле.

Электроизоляционные материалы (диэлектрики) отличаются очень малой удельной электрической проводимостью. Они служат для изоляции различных токопроводящих деталей одной от другой, имеющих различные потенциалы, или для создания электрической емкости в конденсаторах.

2.3 По агрегатному состоянию: твердое, жидкое, газообразное или плазменное. В зависимости от соотношения энергии теплового движения частиц (атомов, ионов или молекул), образующих данное вещество, и энергии их взаимодействия все материалы при нормальных условиях могут находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии.

Особым видом существования вещества является плазменное состояние, которое образуется при высоких температурах (выше 5000 °С) или при воздействии электрических разрядов и представляет собой сильно ионизированный газ. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое и далее в твердое сопровождается ростом упорядоченности в расположении частиц в пространстве. Вещества находятся в газообразном состоянии тогда, когда энергия теплового движения частиц превышает энергию их взаимодействия. Такими частицами в газах являются молекулы: реже одноатомные (Не, Ne, Аг, Кг, Хе, Rn), чаще двух-, трех- и многоатомные ( N2, O2, Н2, СО2, Н2О, СН4, С2Н6 и т. п.). Молекулы газа находятся в постоянном хаотическом движении. Под действием внешних энергетических воздействий очень незначительная часть молекул ионизирует с образованием ионов и электронов.

В жидком состоянии энергия теплового движения частиц, образующих вещество, сравнима с энергией их взаимодействия. В диэлектриках этими частицами являются молекулы органических веществ, которые образуют неустойчивые комплексы, непрерывно распадающиеся и вновь образующиеся. Если молекулы полярные, то часть их будет диссоциирована на положительные и отрицательные ионы. В жидкостях имеет место ближний порядок — некоторая закономерность в расположении частиц, находящихся в непосредственной близости.

В твердом состоянии энергия взаимодействия частиц, образующих вещество, значительно превышает энергию их теплового движения. Такими частицами являются атомы, ионы или молекулы, которые расположены либо в геометрически правильном порядке, образуя кристаллическое тело, либо хаотически, в беспорядке, образуя аморфное тело.

2.4 По физической природе материалы бывают: металлические материалы, неметаллические материалы, композиционные материалы.

По геометрическим признакам материалы и вещества принято классифицировать по виду полуфабрикатов: листы, профили, гранулы, порошки , волокна и т.п..

Поскольку материал того или иного полуфабриката изготавливается по разной технологии, применяют разделение по структуре.

Металлические материалы принято классифицировать по основному компоненту. Различают черную и цветную металлургию. К материалам черной металлургии принадлежат стали, чугуны, ферросплавы и сплавы на основе железа, легированные цветными металлами в количестве превосходящим стали. К материалам цветной металлурги принадлежат важнейшие цветные металлы - алюминий, медь, цинк, свинец, никель, олово и сплавы на их основе. К металлическим материалам относятся и материалы порошковой металлургии. Неметаллические материалы различают по основным классам: резина, керамика, стекло. Композиционными материалы - сложные или составные материалы, состоящие из двух разнородных материалов (например: стекла и пластмассы - стеклопластики).

2.5 В аморфных телах в расположении частиц (атомов, ионов или молекул) имеет место только ближний порядок. Они проявляют изотропность свойств — имеют одинаковые физико-химические свойства во всех трех измерениях или, другими словами, не зависят от ориентации системы координат. Материалы с такими свойствами часто называют изотропными. Строение твердых тел, находящихся в аморфном состоянии, сходно со строением жидкостей. Для них, в отличие от жидкостей, характерна очень высокая вязкость.

В кристаллических телах наблюдается как ближний, так и дальний порядок расположения частиц, т. е. частицы размещаются в пространстве на определенном расстоянии друг от друга в геометрически правильном порядке, образуя кристалл. В кристалле сформирована пространственная кристаллическая решетка. Многократно повторяющимся элементом решетки является элементарная (кристаллографическая) ячейка, вершины которой называют узлами, а расстояние между двумя соседними узлами — периодом или постоянной решетки. Для описания элементарных ячеек пользуются координатными (кристаллографическими) осями х, у, z, которые проводят параллельно ребрам элементарной ячейки, а начало координат выбирают в левом углу передней грани.

Список литературы:

1. Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. –М.: Издательский центр «Академия», 2004 год. – 312 с.

2. Конструкционные и электротехнические материалы. Под редакцией В.А. Филикова. –М.: Высшая школа, 1990. –296 с.

3. В.М. Никифоров. Технология металлов и конструкционные материалы. –М.: Высшая школа, 1980. – 360 с.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1 Приведите область применения рассмотренных в классификации материалов.

Например,

Конструкционные материалы применяют для изготовления несущих конструкций станков, машин и т.п.

Из электротехнических материалов изготавливают радиоэлементы, провода, кабели и т.п.