Pobierz cały dokument
NTiM Wykłady semestr II WIMIM.pdf
Rozmiar 735,8 KB

NTiM Wykłady semestr II WIMIM

background image

Wykład 1 - Technologie wytwarzania żelaza i stali 

Stal - stop żelaza, węgla i pierwiastków o zawartości węgla maksymalnie 2%. Musi zostad obrobiona 
plastycznie - w innym wypadku jest staliwem. 

Żelazo - samo w sobie nie ma większego zastosowania, użyteczne są jego stopy. 

W roku 2012 wyprodukowano 1580 000 000 ton stali. 

Hutnicze wyroby stalowe: 

1) kształtowniki 
2) blachy  
3) rury 
 
 

CYKL METALURGICZNY (wytwarzania żelaza i stali ) 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* Surówka 70%, reszta to złom 

** 100% złomu stalowego. Co druga tona stali powstaje ze złomu. 

Proces 
wielkopiecowy  
(redukcyjny) 

- materiały żelazonośne 
- materiały żużlotwórcze  
(CaO, CaC𝑂

3

, CaMgC𝑂

3

 

- koks wielkopiecowy  
( dostarcza ciepła, 
reduktor) 

Wsad 

Procesy stalownicze: 
1) konwektor tlenowy* 
2) elektryczny piec łukowy** 

Surówka 

Produkty uboczne: 
- żużel (300kg/tonę 
surówki). 
- gaz wielkopiecowy 
-szlam 
 

Ciekła stal 

Proces odlewania stali: 
1) do wlewnic 
2) ciągłe odlewanie 

Wlewek 
stalowy 

Przeróbka plastyczna 

Stalowe wyroby hutnicze 

Materiały wsadowe: 
- surówka 
- złom stalowy 
- materiały żużlotwórcze  
- żalazostopy  

Odpady: 
- żużel stalowniczy  
- gaz konwektorowy 
- szlam, pył 
- spaliny 

background image

Rudy żelaza - 𝐹𝑒

3

𝑂

4

 ( magnetyd ), 𝐹𝑒

2

𝑂

3

, 𝐹𝑒𝐶𝑂

3

, FeS 

Niepotrzebna częśd rudy to skała płonna. 
 
Surówka - stop żelaza z węglem 
Żużel - jest używany do produkcji materiałów budowlanych, cementów, materiałów izolacyjnych   
(wata szklana), pumeks. 
Żużel stalowniczy - cementy, budownictwo, pigment 
Gaz wielkopiecowy - wykorzystywany w celach energetycznych, grzewczych. 
Szlam - zawracany do procesów spiekania 
Wlewek stalowy - bryła o odpowiedniej masie oraz średnicy ( możliwa do przerobienia ) 
 
 
 
 

Wykład 2 - Struktura, właściwości i metody badao materiałów 

 

Właściwości materiałów - zespół charakterystycznych cech określających reakcję tworzywa na 
bodźce zewnętrzne. 
 
Reakcja = właściwośd * bodziec 
np. 
Naprężenie = Moduł Younga * odkształcenie 
 
Właściwości są stałe, zależne jedynie od natury materiału, nie od wymiarów 
Wielkośd reakcji zależy od materiału i intensywności bodźca. 
 
Właściwości tworzyw: 
1) Mechaniczne 
2) Fizyczne 
3) Chemiczne  
 
Bodźce zewnętrzne: 
1) Pole naprężeo  

odkształcenie 

2) Pole elektryczne  

  reakcja materiału  

opór elektryczny 

3) Czynnik chemiczny    

utlenianie/redukcja  

 
W materiałach ważne są: 
- skład chemiczny 
- budowa ( każdy poziom budowy wymaga innych metod i urządzeo do badania ) 
- ułożenie atomów 
- wiązania chemiczne 
 
O właściwościach materiałów decyduje ich skład chemiczny i technologia ich wytwarzania 
 
Skład chemiczny 
 

 

 

 Struktura  

Technologia 

                                                         Właściwości użytkowe materiałów 

 

Stan powierzchni 

 

 

background image

Podstawowe grupy materiałów 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Struktura - wewnętrzna budowa materiału. Można ją kształtowad w trakcie procesów 
technologicznych. W materiałach można wyróżnid kilka poziomów struktury:  
- konstrukcja 
- makro i mikrostruktura 
- faza  
- molekuła 
- atom 
- jądro 
- cząstka elementarna 
 

Wiązania chemiczne! 

 
 
Związki jonowe - krystaliczne ciała stałe, wysokie temperatury wrzenia i topnienia, przewodnictwo 
elektryczne ( w stanie stopionym ). 

Badania materiałów: 
- cele poznawcze 
- cele utylitarne 
 
Mikroanaliza rentgenowska - określa skład chemiczny w bardzo małej objętości 
 
Mikroskopia sił atomowych (AFM)  
 

Wizualizacja na poziomie atomowym 

Elektronowa mikroskopia tunelowa ( STM ) 
 

 

 

 

 

Ceramika  

Polimery 

Metale 

KOMPOZYTY 

Półprzewodniki,  
nadprzewodniki 

Szkła metaliczne 

background image

Wykład 3 - Technologie wytwarzania ceramiki, tworzyw sztucznych i kompozytów 

 
1. Ceramika: 
 
Złożone związki i roztwory stałe pierwiastków metalicznych i niemetalicznych połączone ze sobą 
wiązaniem jonowym lub kowalencyjnym: tlenki, azotki i węgliki. Np. materiały ogniotrwałe, 
budowlane, ceramika inżynieryjna, porcelana, płytki, ceramika elektrotechniczna. 
 
Rodzaje produktów: 
- ceramika lita/spieczona - wyroby 
- ceramika porowata - wyroby i półprodukty 
- proszki ceramiczne - pigmenty, ścierniwa  
- powłoki: grube (np. szkliwa, emalie) i cienkie 
- włókna (szklane, grafitowe) 
 
Grupy ceramiki: 
- materiały wiążące 
- szkło 
- ceramika budowlana 
- ceramika szlachetna 
- materiały ogniotrwałe 
 

Zalety ceramiki 

Wady ceramiki 

Wysoka temperatura topnienia 

Kruchośd 

Twarda, sztywna 

Nieodporna na szoki termiczna 

Odpornośd na korozję, ścieranie 

Skomplikowana technologia 

Niskie przewodnictwo elektryczne i cieple 

Koszty 

Niska gęstośd 

 

Dobra biozgodnośd 

 

 
 
Surowiec wyjściowy - proszek 
Procesy (uzyskiwanie wyrobu): 
- wytwarzanie proszków i mas 
- formowanie 
- suszenie 
- kształtowanie półfabrykatów w stanie niewypalonym  
- wypalanie (spiekanie) 
- nanoszenie pokryd ceramicznych 
- kształtująca obróbka koocowa  
 
Uzyskiwanie proszku: 
- 
rozdrabnianie grube i miałkie 
(zmniejsza rozmiary ziaren, zwiększa reaktywnośd) 
 
Mechanizmy: 
- ściskanie 
- udar 
- ścieranie 
 

background image

Formowanie - usuwanie wody pod wpływem ciśnienia 
Suszenie - wilgod usuwana poprzez odparowanie, uzyskujemy zadany kształt, nie ma jednak trwałego 
połączenia 
Spiekanie - proces samorzutny w wysokiej temperaturze, atomy migrują z ziarna do ziarna, powstają 
szyjki łączące, ziarna wiążą się wzajemnie, towarzyszy temu skurcz całego układu, oraz przejście ze 
stanu sypkiego w lity, wytrzymały polikryształ. 
 
Rodzaje spiekania:  
- swobodne  
- prasowanie jednosiowe na gorąco 
- prasowanie izostatyczne na gorąco 
- plazmowe  
- mikrofalowe 
 
2. Tworzywa sztuczne ( polimerowe ) 
 
Składają się z polimerów oraz dodatków modyfikacyjnych 
 
Dodatki: 
- napełniacze 
- stabilizatory termiczne 
- stabilizatory promieniowania UV 
- uniepalniacze ( przy zapłonie powierzchnia pokrywa się cienką warstwą węgla, która odcina dopływ 
tlenu ) 
- środki antystatyczne  
- środki spieniające 
- barwniki 
 
Produkty z tworzyw sztucznych: 
- kształtowniki 
- folie 
- arkusze 
- powłoki izolacyjne 
- farby, lakiery 
- kleje 
- włókna do tekstyliów  
 
Grupy tworzyw sztucznych: 
1) termoplasty - struktura nie zmienia się podczas ogrzewania i kształtowania. Można poddawad 
recyklingowi dzięki czemu są opłacalne.  
2) duroplasty - podczas ogrzewania i kształtowania zachodzą trwałe zmiany w strukturze 
molekularnej, nie można oddad do recyklingu. 
 

Zalety tworzyw sztucznych 

Wady tworzyw sztucznych 

Mała gęstośd 

Brak odporności na temperaturę 

Odporne na korozję 

Mniejsze właściwości mechaniczne 

Łatwo do przetworzenia 

 

 

 

background image

Wytwarzanie: 
- wytłaczanie ze stałym przekrojem 
- odlewanie 
- wytwarzanie ciągłe ( arkusze i folie ) 
- wytwarzanie ciągłe włókien 
- spienianie 
 
 
3. Kompozyty 
 
Materiały o strukturze niejednorodnej, składają się z 2 lub więcej komponentów o różnych 
właściwościach, zachowują wyraźną granicę rozdziału. 
 
Właściwości poszczególnych komponentów się nie sumują 
 
Kompozyty dzielą się zazwyczaj na osnowę i zbrojenie 
 
Osnowa: polimer, metal, ceramika 
Faza umacniająca: włókna szklane, włókna węglowe 
 
Stopy metali - wysoka wytrzymałośd, sztywnośd, twardośd, odpornośd na ścieranie w szerokim 
zakresie temperatury. Szerokie możliwości technologiczne kształtowania struktury i właściwości 
(skład chemiczny, obróbka cieplna, przeróbka plastyczna). 
 
Stopy żelaza ( stale, żeliwa ) 
gęstośd ~ 7,8 g/𝑐𝑚

3

 

 
Stopy aluminium 
gęstośd ~ 2,7g/𝑐𝑚

3

 

 

Klasyfikacja według gęstości! 

Stopy magnezu 
gęstośd ~1,8 𝑔/𝑐𝑚

3

 

 
Polimery 
mała gęstośd ~ 0,8 - 1,9 g/𝑐𝑚

3

 

 
 

Wykład 4 - Nanomateriały 

 

 
Nanomateriały - materiały, w których rozmiar elementów nie przekracza 100nm, przynajmniej w 
jednym kierunku. Nanomateriał wykazuje inne właściwości w porównaniu z materiałem 
konwencjonalnym o tym samym składzie chemicznym. 
 
Klasyfikacja nanomateriałów: 
1) układy małowymiarowe - kropki kwantowe, nanorurki, nanodruty, materiały nanoporowate. 
2) materiały objętościowe - materiały nanokrystaliczne, materiały nanostrukturalne, nanofazowe.  
 

 
 
 
 

background image

Zakresy wielkości ziarna 

 
 

  

Amorficzne 

Nanokrystaliczne 

Ultra - 
drobnoziarniste 

Mikrokrystaliczne 
(konwencjonalne) 

 

Nano I 

Nano II 
 

 

 

                             1nm           

8-12nm           

30-70nm                  500-1300nm 

 
Im mniejsze ziarno tym większa wytrzymałośd 
 
Fulereny - cząsteczki składające się z parzystej liczby atomów węgla, tworzące zamkniętą, pustą w 
środku bryłę. 
Nanorurki - struktury nadcząteczkowe mające postad pustych w środku walców.  
 
 
 
 
Zastosowanie fulerenów: 
- zastosowanie wojskowe, jako absorbent promieniowania radiacyjnego oraz fal radiowych 
- w medycynie jako nośnik powoli uwalnianych leków 
- w inżynierii materiałowej jako napełniacz wzmacniający polimery 
- w eksploatacji maszyn pracujących w ciężkich warunkach jako modyfikator obniżający intensywnośd 
zużycia 
 

Nanorurki 

Gęstośd 

1,3 - 1,4 

Wytrzymałośd na 
rozciąganie *GPa+ 

46 
 

Obciążalnośd 
prądem 
elektrycznym 

1 

Przewodnośd 
cieplna [W/mK] 

6000 

 
 
Zastosowanie nanocząstek srebra: 
- odzież, pościel, materace 
- miejsca hodowli i transportu zwierząt 
- płyny technologiczne ( ze względu na właściwości antybakteryjne, antywirusowe), woda basenowa 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

Wykład 5 - Materiały biomimetyczne 

 

Biomimetyka - naśladownictwo natury, adaptacja w technice 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Piany metalowe ( mała gęstośd, małe przewodnictwo cieplne ) 

Siła adhezji - siła przyczepności 

Duża siła adhezji występuje przy dużej powierzchni kontaktu 

Polikaprolaktan - nanowłókna PCL ( sztuczna pajęczyna ) 

 

 

Wykład 6 - Procesy przeróbki plastycznej i cieplnej 

 

 
Obróbka plastyczna - technika wytwarzania, w której ukształtowanie lub podzielenie materiału, 
zmianę gładkości lub właściwości fizykochemicznych osiąga się przez odkształcenie wywołane siłami 
zewnętrznymi 
 
Obróbka na zimno - temperatura niższa od temperatury rekrystalizacji  
Obróbka na gorąco - temperatura wyższa od temperatury rekrystalizacji 
 
 
 
 

Biomimetyka 

Badanie budowy szkieletu, 
powierzchni roślin i zwierząt 

Nowe materiały 

Konstrukcje w architekturze 

background image

Odkształcenie - zmiana wymiarów i/lub kształtu ciała 
 
Rozróżnia się: 
- odkształcenia sprężyste - odkształcenie ustępuje po odjęciu obciążenia 
- odkształcenia plastyczne - odkształcenie pozostające po odjęciu obciążenia 
- odkształcenia elastoplastyczne - odkształcenie całkowite - suma plastycznego i sprężystego 
 
Siła granicy plastyczności - po przekroczeniu granicy materiał nie wróci do pierwotnej formy 
 
Kształtowanie - nie ma zmiany spójności materiału 
Cięcie - występuje zmiana spójności materiału 
 
Podział ze względu na rodzaj używanych urządzeo: 
1) walcowanie 
2) tłoczenie 
3) kucie 
4) ciągnienie 
 
 
1. Walcowanie:
 
 
Profil walcowanego wyrobu to kształt przekroju poprzecznego  
 

Asortyment - grupa profili i ich wymiarów 

 

 

 

 

 

Pręty: 
- zaliczamy do nich podstawowe wzory geometryczne 
- bardziej skomplikowane są złożeniami podstawowych 
 
Kształtowniki: 
- teowniki, ceowniki, kątowniki itp. 
 
Kształtownik łubkowy - łączenie szyn 
Kształtownik podkładkowy - przymocowanie szyn do podkładu 
 
Typy walcowania: 
- wzdłużne 
- poprzeczne 
- skośne 

Pręty i  
kształtowniki 

Blachy, taśmy 

Wyroby specjalne 

 

Rury 

background image

 

 
2. Kucie 
 
Obróbka pod wpływem uderzenia bądź nacisku 
Kucie swobodne - tradycyjne, nieograniczone formą ( np. zwykłe kowadło i młotek ) 
Kucie matrycowe - ograniczone kształtem narzędzia, odwzorowuje kształt narzędzia 
 

 

 
Wyciskanie - wypływ materiału poddanego ściskaniu w zamkniętej przestrzeni przez szczeliny lub 
otwory w kształcie przekroju poprzecznego 
 
 
3. Ciągnienie  
 
Zmiana kształtu poprzez wydłużenie w wyniku osiowej siły ciągnącej siły zewnętrznej oraz 
równoczesnego obrotowego ściskania w ciągadle  
 

background image

 

 

 

 

Tłoczenie - na zimno lub gorąco, poprzez cięcie lub kształtowanie otrzymujemy wyroby o małej 
grubości w stosunku do wysokości i szerokości ( np. denko garnka w stosunku do jego średnicy i 
wysokości ). 

 

 

 

 

 

Pobierz cały dokument
NTiM Wykłady semestr II WIMIM.pdf
Rozmiar 735,8 KB
Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ergonomia Wykłady semestr II WIMIM
Ergonomia Wykłady semestr II WIMIM
Biochemia- wyklady 1-8, Semestr II, biochemia
Ekonomika ochrony środowiska 27.04.07 r. wykład, Semestr II, Ekonomika ochrony środowiska
6 Zaburzenia psychiczne – czynniki ryzyka i profilaktyka, pracownia zabiegów higienicznych, wykłady
8 Wirus HIV i AIDS, pracownia zabiegów higienicznych, wykłady semestr II(1)
Wykłady semestr II, TEORIA GOSPODARSTWA DOMOWEGO
9 Pielęgnowanie osób z wadą słuchu. Pielęgnacja i obsługa aparatów słuchowych, pracownia zabiegów hi
Metodyka?ukacji polonistycznej w?ukacji wczesnoszkolnej wykłady SEMESTR II
7 Palenie tytoniu, pracownia zabiegów higienicznych, wykłady semestr II(1)
4 Przewlekłe choroby dróg oddechowych – czynniki ryzyka i profilaktyka, pracownia zabiegów higienicz
Psychologia społeczna - wykłady, II rok, Psychologia społeczna, wykłady, semestr II
Ekonomika ochrony środowiska 04.03.07 r. wykład, Semestr II, Ekonomika ochrony środowiska
Podstawy marketingu 02.06.07r. wykład, Semestr II, Podstawy marketingu
5 Choroby przemiany materii – czynniki ryzyka i profilaktyka, pracownia zabiegów higienicznych, wykł
1 Choroby cywilizacyjne i profilaktyka, pracownia zabiegów higienicznych, wykłady semestr II(1)
2 Choroby układu krążenia – czynniki ryzyka i profilaktyka, pracownia zabiegów higienicznych, wykład
3 Nowotwory złośliwe – czynniki ryzyka i profilaktyka, pracownia zabiegów higienicznych, wykłady sem
12 Zasady ergonomii, pracownia zabiegów higienicznych, wykłady semestr II(1)

więcej podobnych podstron

Kontakt | Polityka prywatności