Вступи в группу https://vk.com/pravostudentshop

«Решаю задачи по праву на studentshop.ru»

Решение задач по юриспруденции [праву] от 50 р.

Опыт решения задач по юриспруденции 20 лет!

 

 

 

 


«Ответы на вопросы материаловедению»

/ Материаловедение
Конспект, 

Оглавление

1. Вычертить диаграмму состояния системы «медь – серебро» (рис. 1). Указать линии ликвидуса и солидуса, а так же структурно-фазовый состав областей. Для сплава, содержащего 80% Ag, построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаждении превращения. Для заданного сплава определить количественное соотношение и состав фаз при температуре 800° С. Зарисовать и описать структуру сплава.

 

По внешнему виду диаграмма похожа на диаграмму состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Отличие в том, что линии предельной

растворимости компонентов не перпендикулярны оси концентрации. Появляются области, в которых из однородных твердых растворов при понижении температуры выделяются вторичные фазы.

abc – линия ликвидус.

adec – линия солидус.

df, eg – линии переменной предельной растворимости в твердом состоянии.

α – ограниченный твердый раствор компонента Сu в компоненте Ag.

β – ограниченный твердый раствор компонента Ag в компоненте Cu.

В заэвтектических сплавах. Максимальное содержание компонента Cu в фазе α определяется точкой Е и при охлаждении снижается до точки G. Поэтому при охлаждении от точки E до G точки, происходит выделение компонента Cu виде вторичных кристаллов β-фазы, богатой компонентом В. Конечная структура сплава будет α+βII. В эвтектическом сплаве в точке Ж превратится в эвтектику Жα+β.

При охлаждении в интервале температур ниже точки  состав α-фазы меняется по линии EG , в результате чего выделяются вторичные кристаллы β, а состав β-фазы меняется по линии DF , выделяются вторичные кристаллы α. При комнатной температуре состав эвтектики будет иметь четыре слагаемых Жэвтектика(α+βII+β+αII).

 

2. Вычертите диаграмму состояния «Fe Fe3C». Указать структурно-фазовый состав областей диаграммы. Построить кривую охлаждения и описать происходящие при охлаждении превращения для сплава, содержащего 1,2% С. Зарисовать и описать структуру сплава.

Диаграмма состояния железо – углерод дает представление о строении железоуглеродистых сплавов – сталей и чугунов (рис. 1). Первое представление о диаграмме железо – углерод дал Д.К. Чернов, который в 1868 году отметил существование в стали критических точек и их зависимость от содержания в стали углерода, т.е. по сути, впервые указал на полиморфизм железа.

 

 

В зависимости от температуры железо может существовать в двух модификациях – ОЦК (Fеα) и ГЦК (Fеγ). Модификация Fеα существует при температурах до 910°С. Период ОЦК решетки безуглеродистого железа равен 0,286 им при 20–25°С. Ре существует в интервале температур от 910 до 1392°С. Период ГЦК решетки железа при 910°С равен 0,364 нм. При температурах выше 1392°С железо имеет решетку ОЦК и его обозначают Fеδ.

Содержание углерода в диаграмме Fе–С (цементит) ограничивается 6,67%, так как при этой концентрации образуется химическое соединение – карбид железа (Fе3С) или цементит, который и является вторым компонентом данной диаграммы.

Система Fе–Fе3С метастабильная. Образование цементита вместо графита дает меньший выигрыш свободной энергии, но кинетическое образование карбида железа более вероятно.

Точка А (1539°С) отвечает температуре плавления железа, точка D – температуре плавления цементита (точно не определена в связи с его распадом при нагреве), точки N (1392°С) и G (910°С) соответствуют полиморфному превращению FеαFеγ.

Концентрация углерода (по массе) для характерных точек диаграммы состояния (рис. 1) следующая: В – 0,51% С в жидкой фазе, находящейся в равновесии с δ-ферритом (Fеδ(С)) и аустенитом (Fеγ(С)) при перитектической реакции и при 1499°С; H – 0,1%С в δ-феррите при 1490°С; J – 0,16% С – в аустените-перитектике при 1490°С; Е – 2,14% С предельное содержание в аустените при 1147°С; 5 – 0,8% С в аустените при реакции эвтектоидного превращения 727°С; Р – 0,02% С – предельное содержание в феррите (Fеα (С)) при 727°С.

Линии диаграммы состояния FeFe3C имеют следующие обозначения: АВ (линия ликвидуса) указывает температуру начала кристаллизации δ-феррита из жидкого сплава; ВС (линия ликвидуса) – температуру начала кристаллизации аустенита (А) из жидкого сплава; СО (линия ликвидуса) – начало кристаллизации первичного цементита (Fe3C) из жидкого сплава, следовательно, вся линия ликвидуса – АВСD.

В системе (Fe–С) имеются две большие группы сплавов: стали и чугуны. Сталями называют сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% С; сплавы с большим содержанием углерода называют чугунами. Сталь, содержащую 0,8% С, называют эвтектоидной. Если в стали углерода менее 0,8%, то ее называют доэвтектоидной, а при содержании углерода более 0,8%, но < 2,14% С – заэвтектоидной. Структура доэвтектоидной стали состоит из феррита (светлая составляющая) и перлита, структура эвтектоидной стали состоит только из перлита; структура заэвтектоидной стали состоит из перлита (темная составляющая) и цементита вторичного (светлая составляющая в виде сетки).

Перлит имеет пластинчатое строение, кристаллы цементита перемежаются с кристаллами феррита. Эвтектоидную смесь, состоящую из феррита и цементита, называют перлитом. Необходимо помнить, что в реакции эвтектоидного превращения нет жидкой фазы. 

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Чугун, содержащий углерода больше 2,14%, но меньше 4,3%, называют доэвтектическим. Чугун, содержащий 4,3% С, называют эвтектическим, а при содержании углерода более 4,3%, но менее 6,67% – заэвтектическим. Доэвтектический чугун имеет структуру перлита, ледебурита (перлит + цементит) и вторичного цементита. Эвтектический чугун состоит только из ледебурита (перлит + цементит). Заэвтектический чугун состоит из первичного цементита, имеющего форму пластин, и ледебурита (перлит + цементит).

          Область FeFe3C применения – широко применяется в строительстве, всех видах машино- и приборостроения, в инструментальном производстве.

 

3. Для корпуса атомного реактора выбрана хромоникелевая коррозионно-стойкая сталь аустенитного класса. Рекомендовать марку такой стали, указать ее состав.

             Для выработки электроэнергии в настоящее время в большинстве стран применяют легководные реакторы (LWR). Реакторы этого типа имеют две модификации: реакторы с водой под давлением (PWR) и кипящие реакторы (BWR), из которых имеют большее распространение реакторы с водой под давлением.

             Ядерная энергетика предъявляет повышенные требования к используемым конструкционным материалам, технологии их производства и контролю работоспособности. Конструкционные материалы под действием облучения испытывают структурные превращения, оказывающие отрицательное влияние в первую очередь на механические свойства и коррозионную стойкость.

            Во многих отраслях промышленности – химической, металлургической, нефтеперерабатывающей, энергетического и атомного машиностроения, наиболее широко применяют коррозионно-стойкие высоколегированные хромоникелевые стали типа 18-10, в том числе 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т и др.

             Наиболее широко применяется хромоникелевая аустенитная нержавеющая сталь 1X18H10T, содержащая 0,1% С, 18-20% Cr, 9-11% Ni и 0,35-0,8% Ti. Титан или заменяющий его ниобий вводятся для устранения специфического вида разрушения – межкристаллитной коррозии. При указанном содержании никеля сталь имеет аустенитную структуру, обеспечивающую высокую пластичность и способность к технологическим обработкам, в частности к сварке. Однако никель – дорогой и дефицитный легирующий элемент. Поэтому в ряде аустенитных нержавеющих сталей он частично или полностью заменен на марганец. Нержавеющая сталь, содержащая лишь хром, труднее поддается технологической обработке, но более прочна. Для изделий, в которых требуется сочетание высокой коррозионной стойкости и прочности, применяют хромистые стали мартенситного класса, содержащие 0,2-0,4% С и 12-14% Cr. Стали с 25%-ным содержанием Cr обладают высокой стойкостью, но непрочны и плохо поддаются технологической обработке.

 

 

 

4. Что такое дислокация? Виды дислокаций и их влияние на механические свойства металла.

В любом реальном кристалле всегда имеются дефекты строения. Линейные несовершенства имеют  малые размеры в двух измерениях и большую протяженность в третьем. Эти несовершенства называются дислокациями.

Краевая дислокация представляет собой линию, вдоль которой обрывается внутри кристалла край “лишней“ полуплоскости (рисунок 1)

Краевая дислокация (а) и механизм ее образования (б)

а)                                    б)

Рисунок 1 – Краевая дислокация (а) и механизм ее образования (б)

 

Неполная плоскость называется экстраплоскостью.

Большинство дислокаций образуются путем сдвигового механизма. Ее образование можно описать при помощи следующей операции. Надрезать кристалл по плоскости АВСD, сдвинуть нижнюю часть относительно верхней на один период решетки в направлении, перпендикулярном АВ, а затем вновь сблизить атомы на краях разреза внизу.

Наибольшие искажения в расположении атомов в кристалле имеют место вблизи нижнего края экстраплоскости. Вправо и влево от края экстраплоскости эти искажения малы (несколько периодов решетки), а вдоль края экстраплоскости искажения простираются через весь кристалл и могут быть очень велики (тысячи периодов решетки) (рисунок 2).

Если экстраплоскость находится в верхней части кристалла, то краевая дислокация – положительная (┴), если в нижней, то – отрицательная (┬). Дислокации одного знака отталкиваются, а противоположные притягиваются.

Искажения в кристаллической решетке при наличии краевой дислокации

Рисунок 2 – Искажения в кристаллической решетке при наличии краевой дислокации

 

Другой тип дислокаций был описан Бюргерсом, и получил название винтовая дислокация

Винтовая дислокация получена при помощи частичного сдвига по плоскости Q вокруг линии EF (рисунок 3) На поверхности кристалла образуется ступенька, проходящая от точки Е до края кристалла. Такой частичный сдвиг нарушает параллельность атомных слоев, кристалл превращается в одну атомную плоскость, закрученную по винту в виде полого геликоида вокруг линии EF, которая представляет границу, отделяющую часть плоскости скольжения, где сдвиг уже произошел, от части, где сдвиг не начинался. Вдоль линии EF наблюдается макроскопический характер области несовершенства, в других направлениях ее размеры составляют несколько периодов.

Если переход от верхних горизонтов к нижним осуществляется поворотом по часовой стрелке, то дислокация правая, а если поворотом против часовой стрелки – левая.

Механизм образования винтовой дислокации

Рисунок 3 – Механизм образования винтовой дислокации

 

Винтовая дислокация не связана с какой-либо плоскостью скольжения, она может перемещаться по любой плоскости, проходящей через линию дислокации. Вакансии и дислоцированные атомы к винтовой дислокации не стекают.

В процессе кристаллизации атомы вещества, выпадающие из пара или раствора, легко присоединяются к ступеньке, что приводит к спиральному механизму роста кристалла.

Линии дислокаций не могут обрываться внутри кристалла, они должны либо быть замкнутыми, образуя петлю, либо разветвляться на несколько дислокаций, либо выходить на поверхность кристалла.

Дислокационная структура материала характеризуется плотностью дислокаций.

Плотность дислокаций в кристалле определяется как среднее число линий дислокаций, пересекающих внутри тела площадку площадью 1 м2, или как суммарная длина линий дислокаций в объеме 1 м3:

 (см-2; м-2)

Плотность дислокаций изменяется в широких пределах и зависит от состояния материала. После тщательного отжига плотность дислокаций составляет 105…107 м-2, в кристаллах с сильно деформированной кристаллической решеткой плотность дислокаций достигает 1015…10 16 м –2.

Плотность дислокации в значительной мере определяет пластичность и прочность материала (рисунок 4).

Влияние плотности дислокаций на прочность

Рисунок 4 – Влияние плотности дислокаций на прочность

 

Минимальная прочность определяется критической плотностью дислокаций  м-2

Если плотность меньше значения а, то сопротивление деформированию резко возрастает, а прочность приближается к теоретической. Повышение прочности достигается созданием металла с бездефектной структурой, а также повышением плотности дислокаций, затрудняющим их движение. В настоящее время созданы кристаллы без дефектов – нитевидные кристаллы длиной до 2 мм, толщиной 0,5…20 мкм – «усы» с прочностью, близкой к теоретической: для железа σВ = 13000 МПа, для меди σВ =30000 МПа. При упрочнении металлов увеличением плотности дислокаций, она не должна превышать значений 1015…10 16 м –2. В противном случае образуются трещины.

Дислокации влияют не только на прочность и пластичность, но и на другие свойства кристаллов. С увеличением плотности дислокаций возрастает внутреннее, изменяются оптические свойства, повышается электросопротивление металла. Дислокации увеличивают среднюю скорость диффузии в кристалле, ускоряют старение и другие процессы, уменьшают химическую стойкость, поэтому в результате обработки поверхности кристалла специальными веществами в местах выхода дислокаций образуются ямки.

Дислокации образуются при образовании кристаллов из расплава или газообразной фазы, при срастании блоков с малыми углами разориентировки. При перемещении вакансий внутри кристалла, они концентрируются, образуя полости в виде дисков. Если такие диски велики, то энергетически выгодно «захлопывание» их с образованием по краю диска краевой дислокации. Образуются дислокации при деформации, в процессе кристаллизации, при термической обработке.

 

5. В чем сущность металлического, ионного и ковалентного типов связи?

Металлическая связь – тип связи атомов в кристаллических веществах, обладающих металлическими свойствами (металлах, металлидах). М. с. обусловлена большой концентрацией в таких кристаллах квазисвободных электронов (электронов проводимости). Отрицательно заряженный электронный газ «связывает» положительно заряженные ионы друг с другом.

Ковалентная связь – один из видов химической связи между двумя атомами, которая осуществляется общей для них электронной парой (по одному электрону от каждого атома). К. с. существует как в молекулах (в любых агрегатных состояниях), так и между атомами, образующими решетку кристалла. К. с. может связывать одинаковые атомы (в молекулах H2, Cl2, в кристаллах алмаза) или разные (в молекулах воды, в кристаллах карборунда SiC). Почти все виды основных связей в молекулах органических соединений являются ковалентными (С – С, С – Н, С – N и др.). К. с. очень прочны. Этим объясняется малая химическая активность парафиновых углеводородов. Многие неорганические соединения, кристаллы которых имеют атомную решетку, то есть образуются с помощью К. с., являются тугоплавкими, обладают высокой твердостью и износостойкостью. К ним принадлежат некоторые карбиды, силициды, бориды, нитриды (в частности, известный боразон BN), нашедшие применение в новой технике.

Ионная связь – электровалентная связь, гетеровалентная связь, один из видов химической связи, в основе которого лежит электростатическое взаимодействие между противоположно заряженными ионами. Такие связи в сравнительно чистом виде образуются в галогенидах щелочных металлов, например KF, так как атомы щелочных металлов имеют по одному слабо удерживаемому электрону (энергия связи примерно 3-5 эв), а атомы галогенов обладают наибольшим сродством к электрону. Но даже в кристаллах (и тем более в молекулах) этих соединений полной передачи электрона от атома металла атому галогена большей частью все же не происходит. Распространенные прежде представления об образовании в других случаях двух-, трех- или четырехзарядных ионов Ca2+, C2- , B3+, Si4+ не подтвердились, так как химическая связь образуется в таких случаях более сложным путем. Для оценки степени ионности связи пользуются понятием эффективного заряда иона.

 

6. От чего зависит распределение напряженностей электрического поля в слоях двухслойного диэлектрика в случае его работы под переменным и постоянным напряжениями?

Вещества (тела) с ничтожной электропроводностью называются диэлектриками или изоляторами. К диэлектрикам относятся газы, часть жидкостей (минеральные масла, лики) и почти все твердые материалы, за исключением металлов и угля.

Однако при некоторых условиях в диэлектриках происходит расщепление молекул на ионы (например, под действием высокой температуры или в сильном поле), в этом случае диэлектрики теряют свои изолирующие свойства и становятся проводниками.

Диэлектрики обладают свойством поляризоваться и в них возможно длительное существование электростатического поля.

Если электрическое поле создается в вакууме, то величина и направление вектора напряженности поля в данной точке зависят только от величины и места расположения зарядов, создающих поле. Если же поле создается в каком-либо диэлектрике, то в молекулах последнего, происходят физические процессы, оказывающие влияние на электрическое поле.

Под действием сил электрического поля электроны на орбитах смещаются в направлении, противоположном полю. В результате ранее нейтральные молекулы становятся диполями с равными зарядами ядра и электронов на орбитах. Это явление называется поляризацией диэлектрика. При исчезновении поля исчезает и смещение. Молекулы опять становятся электрически нейтральными.

Поляризованные молекулы – диполи создают свое электрическое поле, направление которого противоположно направлению основного (внешнего) поля, поэтому добавочное поле, складываясь с основным, ослабляет его.

Чем сильнее поляризуется диэлектрик, тем слабее получается результирующее поле, тем меньше становится его напряженность в каждой точке при тех же зарядах, создающих основное поле, а следовательно, диэлектрическая проницаемость ε такого диэлектрика больше.

Если диэлектрик находится в переменном электрическом поле, то смещение электронов становится также переменным. Этот процесс приводит к усилению движения частиц и, следовательно, к нагреванию диэлектрика.

Чем чаще изменяется электрическое поле, тем сильнее нагревается диэлектрик. На практике это явление используется для нагрева влажных материалов с целью их сушки или получения химических реакций, происходящих при повышенной температуре.

При нормальных условиях диэлектрик обладает незначительной электропроводностью. Это свойство сохраняется, пока напряженность электрического поля не увеличится до некоторого предельного для каждого диэлектрика значения.

В сильном электрическом поле происходит расщепление молекул диэлектрика на ионы и тело, которое в слабом поле было диэлектриком, становится проводником.

Напряженность электрического поля, при которой начинается ионизация молекул диэлектрика, называется пробивной напряженностью (электрической прочностью) диэлектрика.

Величина напряженности электрического поля, которая допускается в диэлектрике при его использовании в электрических установках, называется допустимой напряженностью. Допустимая напряженность обычно в несколько раз меньше пробивной. Отношение пробивной напряженности к допустимой определяет запас прочности.

 

7. Укажите основные свойства и область применения германия и закиси меди.

Среди элементарных полупроводников самое широкое применение получил германий. Германий – редкий элемент, содержание его в земной коре составляет всего 7-104 %. Германий имеет кристаллическую решетку типа алмаза.

Свойства: серебристо-серые кристаллы; плотность 5,33 г/см3, tпл 938,3 °С. Германий – вещество серебристого цвета с металлическим блеском. Кристаллическая решетка устойчивой модификации (Ge I), кубическая, гранецентрированная типа алмаза, = 0,533 нм (при высоких давлениях получены три другие модификации). Температура плавления 938,25°С, плотность 5,33 кг/дм3. Обладает полупроводниковы ми свойствами, ширина запрещенной зоны 0,66 эВ (при 300 К). 

Технический германий выделяют из побочных продуктов переработки руд цветных металлов. Высокочистотный Ge получают путем синтеза их летучих соединений (хлоридов, гидридов) с последующей глубокой очисткой методами ректификации, сорбции, частичного гидролиза и термической обработки. Хлориды подвергают затем высокотемпературному восстановлению водородом, также прошедшим предварительную глубокую очистку, с осаждением восстановленных продуктов на прутках из Ge. Из очищенных гидридов Ge выделяют термическим разложением также с осаждением на прутках. В результате достигается суммарное остаточное содержание электрически активных примесей. Затем выращиваются монокристаллические слитки способом Чохральского или бестигельной зонной плавки.

Германий непрозрачен для света в видимой области спектра, но для инфракрасных лучей, начиная с длин волн 1,8 мкм для Ge, они становятся сравнительно прозрачными. Имеющиеся примеси увеличивают коэффициент поглощения.

Германий, применяемый в электронике, подразделяется на марки, отличающиеся легирующими примесями, значениями удельного электросопротивления и диффузионной длины неосновных носителей заряда. Из германия производят диоды, транзисторы, фотодиоды и фоторезисторы, датчики Холла, линзы для приборов ИК-техники, рентгеновской спектроскопии, детекторы ионизирующих излучений, термометры сопротивления, эксплуатируемые при температуре жидкого гелия. Рабочий диапазон температур для приборов на основе германия: –60-70°С. Германиевые приборы нужно защищать от действия влажного воздуха.

Медь находит широкое применение при изготовлении изделий различного назначения: сосудов, трубопроводов, электрораспределительных устройств, химической аппаратуры и т. д. Многообразие использования меди связано с ее особыми физическими свойствами. Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, устойчива в отношении коррозии. Плотность меди – 8,93 г/см3, температура плавления – 1083°С, температура кипения – 2360°С.

Трудности сварки меди обусловлены ее физико-химическими свойствами. Медь склонна к окислению с образованием тугоплавких окислов, поглощению газов расплавленным металлом, обладает высокой теплопроводностью, значительной величиной коэффициента линейного расширения при нагревании.

Склонность к окислению вызывает необходимость применения при сварке специальных флюсов, защищающих расплавленный металл от окисления и растворяя образующиеся окислы, переводя их в шлаки. Высокая теплопроводность требует применения более мощного пламени, чем при сварке стали.

Свариваемость меди зависит от ее чистоты. Особенно ухудшают свариваемость меди наличие в ней висмута, свинца, серы и кислорода. Содержание кислорода в зависимости от марки меди колеблется от 0,02% до 0,15%. Висмут и свинец придают меди хрупкость и красноломкость. Наличие в меди кислорода в виде закиси меди (Cu20) вызывает образование хрупких прослоек металла и трещин, которые появляются в зоне термического влияния. Закись меди образует с медью легкоплавкую эвтектику, которая обладает более низкой температурой плавления. Эвтектика располагается вокруг зерен меди и таким образом ослабляет связь между зернами.

Закись меди Cu2O в природе встречается в виде минерала куприта. Кроме того, она может быть получена в виде осадка красного оксида меди (I) в результате нагревания раствора соли меди (II) и щелочи в присутствии сильного восстановителя.

 

8. Назовите состав и свойства основных ферритов с ППГ. Какие основные группы можно выделить среди ферритов?

Магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ) находят широкое применение в устройствах автоматики, вычислительной техники, в аппаратуре телеграфной связи. Сердечники из материала с ППГ имеют два устойчивых магнитных состояния, соответствующих различным направлениям остаточной магнитной индукции. Именно благодаря этой особенности их можно использовать в качестве элементов для хранения и переработки двоичной информации. Запись и считывание информации осуществляются переключением сердечника из одного магнитного состояния в другое с помощью импульсов тока, создающих требуемую напряженность магнитного поля.

Двоичные элементы на магнитных сердечниках с ППГ характеризуются высокой надежностью, малыми габаритами, низкой стоимостью, относительной стабильностью характеристик. Они обладают практически неограниченным сроком службы, сохраняют записанную информацию при отключенных источниках питания.

К материалам и изделиям этого типа предъявляют ряд специфических требований, а для их характеристики привлекают некоторые дополнительные параметры. Основным из таких параметров является коэффициент прямоугольности петли гистерезиса Кпу, представляющий собой отношение остаточной индукции Вr к максимальной индукции Вmax :

К пу = Вr max

Для определенности Вmax измеряют при H max = 5Hc . Желательно, чтобы К пу был возможно ближе к единице. Для обеспечения быстрого перемагничивания сердечников они должны иметь небольшой коэффициент переключения Sq, численно равный количеству электричества на единицу толщины сердечника, которое необходимо для перемагничивания его из одного состояния остаточной индукции в противоположное состояние максимальной индукции.

Кроме того, материалы с ППГ должны обеспечивать малое время перемагничивания, возможно большую температурную стабильность магнитных характеристик, а следовательно, иметь высокую температуру Кюри и некоторые другие свойства.

Ферриты с ППГ в практике распространены шире, чем металлические тонкие ленты. Это объясняется тем, что технология изготовления сердечников наиболее проста и экономична.

Ферритам свойственна спонтанная прямоугольность петли гистерезиса, т.е. специфическая форма петли реализуется при выборе определенного химического состава и условий спекания феррита, а не является результатом какой-либо специальной обработки материала, приводящей к образованию текстуры (например, механических воздействий или обработки в сильном магнитном поле).

Из ферритов с ППГ наиболее широкое применение находят магний-марганцевые и литиевые феррошпинели. Установлено, что прямоугольная петля гистерезиса характерна для материалов с достаточно сильной магнитной кристаллографической анизотропией и слабо выраженной магнитострикцией. В этом случае процессы перемагничивания происходят главным образом за счет необратимого смещения доменных границ. Сохранение большой остаточной намагниченности после снятия внешнего поля объясняется локализацией доменных границ на микронеоднородностях структуры. Такими неоднородностями могут быть области с разной степенью обращенности шпинели, вакансии и связанные с ними комплексы, междуузельные атомы и др. Например, в магний-марганцевых ферритах спонтанная прямоугольность петли гистерезиса обусловлена тетрагональными искажениями кристаллической решетки за счет ионов Mn3+, образующихся при определенных условиях синтеза.

При использовании ферритов следует учитывать изменение их свойств от температуры. Так, при возрастании температуры от -20 до +60 ° С у ферритов различных марок коэрцитивная сила уменьшается в 1,5-2 раза, остаточная индукция – на 15-30%, коэффициент прямоугольности – на 5-35%.

В зависимости от особенности устройств, в которых применяются ферриты с ППГ, требования, предъявляемые к ним, могут существенно различаться. Так, ферриты, предназначенные для коммутационных и логических элементов схем автоматического управления, должны иметь малую коэрцитивную силу (10-20 А/м). Наоборот, материалы, используемые в устройствах хранения дискретной информации, должны иметь повышенное значение коэрцитивной силы (100-300 А/м).

В запоминающих устройствах ЭВМ применяют либо кольцевые ферритовые сердечники малого размера (имеются сердечники с наружным диаметром 0,3-0,4 мм), либо многоотверстные ферритовые платы в которых область вокруг каждого отверстия выполняет функции отдельного сердечника. При использовании сердечников достигается более высокое быстродействие, однако возникают технологические трудности при прошивке таких сердечников проводниками и сборке матриц.

Особые требования предъявляются к материалам, работающим при очень высоких частотах. Эти материалы должны обладать большим электрическим сопротивлением (для уменьшения потерь на вихревые токи) и максимальной скоростью установления намагниченности. Таким требованиям отвечают ферримагнетики, к которым в первую очередь относятся ферриты. Их удельное электрическое сопротивление сильно зависит от состава и структуры.

Промышленные магнитомягкие ферриты представляют собой в основном поликристаллические материалы, синтезируемые по керамической технологии, включающей в себя составление смеси оксидов в заданной пропорции, ферритизацию смеси, формование изделий и их последующее спекание. Наибольшее распространение получили марганцево-цинковые ферриты (твердые растворы MnFe204 и ZnFe2О4) и никель-цинковые ферриты (твердые растворы NiFe2О4 и ZnFe2О4). Разнообразие свойств этих ферритов определяется главным образом соотношением основных компонентов, легирующими добавками (Со, Li, Ti, Са) и режимами синтеза.

Каждая марка магнитомягких ферритов обладает критической частотой – верхней частотной границей применения, начиная с которой резко возрастают потери и снижается магнитная проницаемость ввиду инерционности процессов намагничивания.

По своим электрическим свойствам ферриты являются полупроводниками. Их проводимость увеличивается с ростом температуры, эффективная проводимость растет с частотой.

При низких частотах относительная диэлектрическая проницаемость е имеет аномально высокие значения: ~105 и более. С ростом частоты диэлектрическая проницаемость ферритов уменьшается и предельные значения, характерные для монокристаллических ферритов, составляют 10-20. Аномальные значения е высокопроницаемых ферритов вызывают эффект объемного резонанса, для которого характерно падение магнитной проницаемости и резкое возрастание потерь. В марганцево-цинковых ферритах эффект объемного резонанса наблюдается на частотах, равных единицам мегагерц.

По механическим свойствам поликристаллические ферриты подобны керамике и обладают высокой твердостью и хрупкостью.

 

9. Углеродные стали. Классификация. Маркировка. Область применения.

Углеродистые стали относятся к числу самых распространенных конструкционных материалов. Объем их производства достигает 80 % от общей выплавки стали.

Достоинствами конструкционных углеродистых сталей являются удовлетворительные механические свойства в сочетании с технологичностью обработки, недостатками – высокая критическая скорость закалки, небольшая прокаливаемость (до 15 мм).

Выпускают углеродистые стали трех групп:

              обыкновенного качества;

              качественную (общего назначения);

              специального назначения (автоматную, котельную и др.).

Углеродистые стали обыкновенного качества характеризуются

значительным содержанием вредных примесей, неметаллических включений и газов. Стали обыкновенного качества выпускают в виде проката.

В зависимости от гарантированных свойств стали подразделяются на три группы – А, Б, В; по нормируемым показателям – на шесть категорий. Маркируют их буквами «Ст». Индексы, стоящие справы от номера марки, означают: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная сталь. Между индексом и номером марки может стоять буква «Г», что означает повышенное содержание марганца. В обозначениях марок слева от букв «Ст» указаны группы (Б и В, группа А не указывается) стали. Категорию стали (по требованиям к нормируемым показателям химического состава и механических свойств) обозначают соответствующей цифрой правее индекса степени раскисления.

Например, Ст5ГпсЗ означает: сталь группы А, марки Ст5 с повышенным содержанием марганца, полуспокойная, третьей категории. Сталь первой категории пишется без указания номера последней, например СТ4пс.

Стали группы А только с гарантированными механическими свойствами; поставляются в отожженном состоянии без горячей обработки. Их химический состав не регламентируется.

Стали группы Б только с гарантированным химическим составом; используют для изготовления изделий с применением горячей обработки (штамповка, ковка).

Стали группы В имеют гарантированные механические свойства и химический состав. Их широко применяют при производстве сварных и других конструкций.

Углеродистые стали обыкновенного качества применяют для изготовления различных металлоконструкций, ненагруженных деталей машин и механизмов, крепежных изделий. Стали марок Ст5 и Стб предназначены для производства рельсов, железнодорожных колес, валов и шкивов грузоподъемных машин и механизмов.

Углеродистые качественные стали имеют меньшее по сравнению со сталями обыкновенного качества содержание вредных примесей и неметаллических включений. Поставляют их в виде проката с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

Сталь маркируют двузначными числами, которые обозначают содержание углерода в сотых долях процента. По степени раскисления сталь подразделяют на кипящую (кп), полуспокойную (пс), спокойную (без указания индекса). Буква «Г» в марках сталей указывает на повышенное содержание марганца (до 1%).

Углеродистые качественные стали применяют в машиностроении для изготовления методом штамповки деталей кузовов автомобилей, корпусов и кожухов (сталь 08кп, сталь 05кп, сталь Юкп), сварных конструкций, резервуаров, емкостей, труб средней прочности (сталь 08сп, сталь Юсп), малонагруженных зубчатых колес кулачков осей (сталь 10, сталь 20, сталь 25).

Применение специальных методов обработки (закалки, нормализации, улучшения) позволяет использовать углеродистые качественные стали для изготовления деталей, испытывающих циклические нагрузки (стали 40, 45, 55, 60). Стали с повышенным содержанием углерода и марганца (стали 65, 70, 75, 80, 60Г, 70Г) применяют в качестве рессорно-пружинных.

Стали углеродистые специального назначения. К этой группе относятся стали с высокими технологическими характеристиками (повышенная обрабатываемость резанием, хорошая свариваемость и др.). Они предназначены в основном для изготовления изделий массового производства.

Автоматные стали с повышенным содержанием серы и фосфора имеют хорошую обрабатываемость резанием. При обработке таких сталей на станках-автоматах образуется короткая и мелкая стружка, снижается расход режущего инструмента и уменьшается шероховатость обработанных поверхностей.

Автоматные стали маркируют буквой «А» и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Применяют следующие марки автоматной стали: А12, А20, А30, А40Г. Из стали А12 изготовляют неответственные детали, все остальные марки автоматной стали пригодны для изготовления ответственных деталей, работающих при значительных напряжениях и повышенных давлениях.

Эти стали не применяют для изготовления сварных конструкций.

Котельная сталь применяется для изготовления деталей и устройств, работающих под давлением (паровых котлов, судовых топок, камер горения газовых турбин и др.). Они работают при переменных давлениях и температуре до 450°С, хорошо свариваются. Для получения таких свойств в углеродистую сталь вводят технологическую добавку (титан) и дополнительно раскисляют ее алюминием.

Выпускают следующие марки углеродистой котельной стали: 12К, 15К, 16К, 18К, 20К, 22К с содержанием в них углерода 0,08–0,28 % – и поставляют в виде листов толщиной до 200 мм.

 



0
рублей


© Магазин контрольных, курсовых и дипломных работ, 2008-2019 гг.

e-mail: studentshopadm@ya.ru

об АВТОРЕ работ

 

Вступи в группу https://vk.com/pravostudentshop

«Решаю задачи по праву на studentshop.ru»

Решение задач по юриспруденции [праву] от 50 р.

Опыт решения задач по юриспруденции 20 лет!