Fazy rozwoju materiałów:

- wykorzystania umiejętności naturalnych < - 2500, drewno, minerały ceramiczne, złoto, miedź, meteoryty

- sztuki rzemieślnicze i odkrycia alchemiczno - empiryczne >-2500 >-1500 stale >+1500 żeliwa >+1250 cement - beton

- wynalazków inżynierskich (analiza naukowo - jakościowa) +1930 stopy aluminium, +1935 stopy austertyczne, +1940 tworzywa sztuczne, +1940 stopy tytanu

- materiałów opracowanych na podstawach naukowych (analiza naukowo- ilościowa) 1955 półprzewodniki, 1960 materiały do reaktorów, 1965 ..... o wysokiej wytrzymałości, 1965 stopy o strukturze włóknistej, 1975 stopy o modelowanej strukturze

Cechy materiałów:

- stabilność określonych własności zapewniających ich funkcje użytkowe

- technologiczna możliwość wytwarzania i przetwarzania

- jego wytwarzanie i ....... powinno być ekonomicznie uzasadnione

- nie wykazuje szkodliwego wpływu na środowisko w fazie wytwarzania, eksploatacji i po zużyciu.

Metody badań metali i stopów

Metody badań własności mechanicznych

-statyczne próby badań własności wytrzymałościowych;

-próby udarowe

-próby długotrwałe w temp. podwyższonych;

-pomiary twardości

-badanie ciągliwości metalu, mechanizm pękania

-badanie własności technologicznych

Metody badań własności fizycznych

-badanie własności cieplnych

-badanie własności elektrycznych

-badanie własności magnetycznych

-pomiary tarcia wewnętrznego

Metody badań struktury

-badanie metalograficzne metro i mikro....

-mikro....elektronowa

-rentgenografia strukturalna

-badanie składu chemicznego

Metody badań ....

-radiografia

-defektoskopia ultradźwiękowa

-defektoskopia penetracyjna

-defektoskopia magnetyczna

-metody prądów wirowych

-metody specjalne

Materiały szkliste

-ceramiczne: atomowe, Van der Haelsea

-szkła metaliczne (materiały amorficzne): atomowe, jonowe

-szkła tlenkowe: atomowe

-polimery szkliste: łańcuchy polimerowe usieciowione, usztywnione łańcuchy, krystaliczne

Krystalografia - zajmuje się budową i własnościami kryształów (dział fizyki ciała stałego)

Wskaźniki węzła do odcinki jakie dany węzeł odcina na osiach współrzędnych (x, y, z)

Punkt w środku to połowa translacji.

Ilość atomów w komórce: N = ¹/₈ N_N + ¹/₄ Nu + ¹/₂ N_S + N_W N_N- węzeł, N_U- krawędź, N_S- ściana,

N_W- wewnątrz. W ten sposób liczy się gęstość wypełnienia sieci masą atomową.

Wskaźnikowanie kierunków ....sieciowych

Wskaźnikiem kierunków nazywamy współrzędne punktów przez które przechodzi prosta wychodząca z początku układu oznaczamy w [U_X, V_Y, W_Z ]

Sieć heksagonalna ma 4 współrzędne, podaje się trzy a czwartą wylicza U+V+T=0 T=(U+V)

Wskaźnikiem płaszczyzny nazywamy odcinki, które dana płaszczyzna odcina na odcinkach jednostkowych.

Rodzaje układów krystalograficznych:

-regularny α = β = ɣ = 90^o a₀ = b₀ = c₀

-tetragonalny α = β = ɣ = 90^o a₀ = b₀ ≠ c₀

-rombowy α = β = ɣ = 90^o a₀ ≠ b₀ ≠ c₀

-jednoskośny α = ɣ = 90^o β ≠ 90^o a₀ ≠ b₀ ≠ c₀

-trójskośny α ≠ β ≠ ɣ ≠ 90^o a₀ ≠ b₀ ≠ c₀

-heksagonalny α = β = 90^o ɣ = 120^o a₀ = b₀ ≠ c₀

-trygonalny α = β = 90^o ɣ = 120^o a₀ = b₀ ≠ c₀

-romboedryczny α = β = ɣ ≠ 90^o a₀ = b₀ = c₀

Alotropia - konfiguracja atomów danego pierwiastka

Polimorfizm - zjawisko występowania tego samego pierwiastka w różnych odmianach alotropowych.

Proces krzepnięcia: 1. zarodkowanie kryształów, 2. wzrost kryształów

Zarodkowanie homogeniczne: R = 2ɣ T_E / QΔT - promień krytyczny zarodków; ɣ - jednostkowa energia powierzchni rozdziału faz; ΔT - przechłodzenie; T_E - temp. równowagi;

1. Liczba zarodków N_i = N_exp ( - ΔF / kT ) ΔF = ΔF_V + ΔF_S + ΔF_E ΔF- energia swobodna zarodka; ΔF_V- różnica energii chemicznej faz; ΔF_S- różnica energii powierzchniowej; ΔF_E- różnica odkształcenia sprężystego (różnica objętości)

2. Szybkość zarodkowania (rozrostu zarodków) I_V = V₀ ▪ S ▪ N_i S- powierzchnia krytycznego zarodka; N_i- liczba zarodków. Przyrost objętości kryształów w jednostce czasu.

FERRYT - jest to roztwór graniczny o sieci A2 o maksymalnej rozpuszczalności węgla 0,018% w temp. R_m = 300 MPa; A₁₀ = 40% U= ....= 180 J\cm²; Twardość = 80 HB

AUSTENIT - jest to roztwór graniczny węgla w żelazie 8 o sieci A1 o maks. rozpuszczalności węgla 2,11% i temp. 1148^oC; R_m = 690 ▪/▪ 700 MPa; A₁₀ = 40 ▪/▪ 60%; U = 200 ▪/▪ 300 J/cm²; 120 ▪/▪ 200 HB

CEMENTYT - jest to faza międzymetaliczna Fe₃C o stężeniu C 6,66% o sieci rombowej 700 HB

PERLIT - jest to mieszanina euchtoidalna złożona z ferrytu i cementytu o stężeniu C 0,77%

R_m = 690 ▪/▪ 700 MPa; A₁₀ = 8 ▪/▪ 12%; U = ok. 40 J/cm²; 250 HB

STAL - do 2% węgla; ŻELIWO - od 2 ▪/▪ 5,67 % C

LEDEBURYT - mieszanina eutektyczna o stężeniu C 4,3% składająca się z austenitu i cementytu I rzędowego lub powyżej 723^oC nazywa się ledeburytem przemienionym i składa się z ferrytu i cementytu; 450 HB

Defekty budowy krystalicznej:

- punktowe

* defekt Schotkriego - defekt pustka węzłowa;

* defekt Frenkla - atom międzywęzłowy.

- liniowe

- złożone - błędy ułożenia, granice wąskokątowe, granice szerokokątowe

Od czego zależy defekt: n = N _EXP ( - E / k_BT ) n - liczba defektów; N - liczba atomów w sieci; E - energia aktywacji defektów; k_B - struktura Boltmana; T - temperatura

Defekty liniowe - dyslokacje

Jeżeli kontur Burgensa się zamyka to nie występują defekty liniowe w sieci.

Wektor Burgensa - wielkość zniekształcenia sieci, spowodowany ułożeniem ekstrapłaszczyzny.

Wspinanie dyslokacji - zmiana płaszczyzny poślizgu.

Dyslokacje ........ - wektor dyslokacji jest równoległy do linii dyslokacji. Dyslokacje lewo- i prawoskrętne.

Dyslokacje wąskokątowe - dyslokacje złożone

Kąt dysorientacji η nie przekracza 15⁰, dyslokacja śrubowa i liniowa

η > 15⁰ - granica szerokokątowa, granica ........, granice między fazami

Energia dyslokacji:

- śrubowej E_S = Gb ² l / 4π ln R/r_o + E_o E_o- energia rdzenia dyslokacji o promieniu r_o r_o≈ b ▪/▪ 51⁰?

- krawędziowej E_L = Gb²l / 4π (1-υ) ln R/r_o + E_o E_L ≈ 3/2 E_S υ -współczynnik Polossona υ=1/3

G- moduł sprężystości poprzecznej; b- wektor Burgensa; l- długość linii dyslokacji

- mieszanej E_m = Gb²l / 4π (1-υ) ln R/r_o (1+cos²α) +E₀

Ogólnie dla metali: E = (4▪/▪8) ▪ 10 ^-9 J/m ( w rdzeniu 10%)

Dwa rodzaje odkształceń plastycznych: 1. poślizg, 2. Bliźniakowanie

Naprężenie krytyczne- minimum energii z zewnątrz aby odkształcić, przesunąć kryształ w celu uzyskania odkształcenia plastycznego.

Zarodkowanie:

- homogeniczne (faza β tworzy się w α o tym samym składzie chemicznym) N_i = N_exp ( - ΔF/kT)

ΔF = ΔF_V + ΔF_S + ΔF_E ΔF_V- różnica energii chemicznej faz α, β; ΔF_S- różnica energii powierzchniowej; ΔF_E- różnica energii odkształcenia sprężystego

ΔF = aБ _{α, β} n ^{2/ 3} + b( ΔF_V + ΔF_E ) n Б _{α, β}- energia swobodna powierzchniowa; n- liczba atomów w zarodku β; a, b, c- współczynniki kształtu zarodka

- heterogeniczne ( faza β tworzy się na defektach budowy krystalicznej fazy α lub cząstkach fazy obcej) ΔF = (aБ _{α, β} - c Б_D) n ^2/3 + b( ΔF_V + ΔF_S)n c Б_D- energia powierzchniowa defektów

Szybkość zarodkowania: J_V = k (T) exp { -[- ( ΔF₀ + ΔE) kT ]} ΔF₀- energia tworzenia zarodka o wielkości r₀ k (T) = f (n, υ, T); ΔE- energia aktywacji dyfuzji

Czynniki wpływające na zarodkowanie: E- swobodna energia chemiczna; E- swobodna energia powierzchniowa; E_R- energia odkształcenia sprężystego; E_D- energia powierzchniowa defektów A CO TAM DALEJ JEST NAPISANE TO KURWA NIE MAM ZIELONEGO POJĘCIA!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Przemiana perlityczna: Wzrost płytek jest realizowany w kierunku frontu przemiany i w wyniku zmian dyfuzyjnych. Szybkość zarodkowania jest związana z przechłodzeniem ( szybkość jest funkcją przechłodzenia). Szybkość zarodkowania jest stała w stałej temperaturze. Nie ma ukierunkowania pomiędzy perlitem, ferrytem i cementytem. Ze wzrostem przechłodzenia maleje odległość między płytkami.

Przemiana martenzytyczna - przemiana bezdyfuzyjna. Cechy przemiany martenzytycznej:

- zarodkowanie jest heterogeniczne, wzrost zarodków atermiczny

- jest to przemiana bez dyfuzyjna (skoordynowany ruch zespołów atomów)

- zachodzi przez wielokrotne ścinanie według mechanizmu poślizgu lub bliźniakowanie (martenzyt listwowy - poślizg płytkowy - bliźniakowanie)

- przemiana zachodzi podczas ciągłego obniżania temperatury w zakresie M_S i M_R

- przemiana może być hamowana, obecność austenitu szczątkowego

- ścisła zależność krystalograficzna pomiędzy fazami

- naprężenia rozciągające ułatwiające przemianę

Cechy przemiany bainitycznej:

- przemianę poprzedza okres inkubacji, w którym zachodzą zmiany stężenia węgla w austenicie

- zarodkowanie bainitu jest heterogeniczne i rozpoczyna się w obszarach ubogich w węgiel, które przechodzą w ferryt w wyniku atermicznej przemiany martenzytycznej

- wzrost bainitu jest kontrolowany dyfuzją od której zależy szybkość przemiany

- z obszarów bogatych w węgiel tworzą się węgliki

- mechanizm przemiany bainistycznej zależy od temperatury

- bainit jest strukturą dwufazową złożoną z ferrytu nieco przesyconego węglem i cementytem

- cementyt w bainicie wykazuje określoną orientację krystalograficzną z ferrytem

---