GR1

Zad.1.

Uzasadnij dlaczego wytrzymałość na rozciąganie Rm mosiądzu CuZn10 (Rm=250[MPa]) jest mniejsza od wytrzymałości CuZn20 (Rm=285[MPa]). Oba mosiądze znajdują się w tym samym stanie (wyżarzonym/miękkim). Max. rozpuszczalność Zn w Cu to 38[%] w temp. otoczenia. Sieci krystaliczne Cu-A1. Promienie atomowe rCu=0,128[nm], rZn=0,133[nm].

Zad.2.

Wytrzymałość na rozciąganie Rm czystej miedzi Cu w stanie miękkim (wyżarzonym) wynosi 210[MPa], a w stanie twardym (zgniecionym) wynosi 390[MPa]. Wyjaśnij dlaczego.

Zad.3.

Narysować i opisać powierzchnię przełomów zmęczeniowych powstałych w wyniku dwustronnego zginania dla słabego i silnie obciążonego pręta. Opisać charakterystyczne cechy budowy.

Zad.4.

Narysować i opisać przełom próbki żeliwnej o przekroju kołowym poddanej jednorazowo, równocześnie zginaniu i skręcaniu przy Mg/Ms=0,25.

GR2

Zad.1.

Uzasadnij dlaczego wytrzymałość na rozciąganie Rm mosiądzu CuZn30 (Rm=305[MPa]) jest większa od wytrzymałości CuZn10 (Rm=250[MPa]). Oba mosiądze znajdują się w tym samym stanie (wyżarzonym/miękkim). Max. rozpuszczalność Zn w Cu to 38[%] w temp. otoczenia. Sieci krystaliczne Cu-A1, Zn-A3. Promienie atomowe rCu=0,128[nm], rZn=0,133[nm].

Zad.2.

Wytrzymałość na rozciąganie Rm CuZn10 w stanie miękkim (wyżarzonym) wynosi 250[MPa], a w stanie twardym (zginanym) wynosi 505[MPa]. Wyjaśnij dlaczego.

Zad.3.

Narysować i opisać powierzchnię przełomów zmęczeniowych powstałych w wyniku obrotowego zginania dla słabego i silnie obciążonego pręta gładkiego. Opisać charakterystyczne cechy budowy.

Zad.4.

Narysować i opisać przełom próbki żeliwnej o przekroju kołowym poddanej jednorazowo, równocześnie zginaniu i skręcaniu przy Mg/Ms=4,75.

GR3

Zad.1.

Dla super stopu na bazie niklu stała c=20. Wartość samego parametru dla naprężeń 100[MPa] wynosi 27600[MPa]. Oszacuj trwałość tego stopu w temp. 871[°C].

Dane: Szukane:

c=20 tf=?

LM=27600[MPa]

T=871[°C]=871+273[K]=1144[K]

LM=T(logtf+c) - wzór Larssona Millera

27600=871(logtf+20)

31,69=logtf+20

logtf=11,69

tf=10^11,69

tf=4,89^11[h]

Odp. Trwałość tego stopu w temp. 871[°C] wynosi tf=4,89^11[h].

Zad.2.

Wyjaśnij dlaczego granica plastyczności o wielkości ziarna nr 2 wynosi 622[MPa], a wielkość ziarna nr 8 wynosi 663[MPa]. Jaka będzie granica ziarna o nr 12.

Dane: Szukane:

d2=0,177[mm] бy2=622[MPa] бy12=?

d8=0,022[mm] бy8=663[MPa]

d12=0,0055[mm]

бy=бo+ky(1/d^1/2) - wzór wg Halle Petcha

dla ziarna nr 2:

бy2=бo+ky(1/d2^1/2)

622=бo+ky(1/0,177^1/2)

бo=622- ky(1/0,177^1/2)

бo=622-2,38ky

dla ziarna nr 8: 622-2,38ky=663-6,67ky

бy8=бo+ky(1/d8^1/2) 4,29ky=41

663=бo+ky(1/0,022^1/2) ky=9,56

бo=663-ky(1/0,022^1/2)

бo=663-6,67ky

бo=663-6,67ky, ale ky=9,56

бo=663-63,77

бo=600[MPa]

dla ziarna nr 12:

бy12=бo+ky(1/d12^1/2)

бy12=600+9,56(1/0,0055^1/2)

бy12=600+129,19

бy12=729,19[MPa]

Odp. Granica plastyczności dla ziarna 12 wynosi бy12=729,19[MPa]. Granica plastyczności zależy od wielkości ziarna; im większe ziarno tym mniejsza wartość granicy plastyczności. Wraz ze wzrostem rozdrobnienia ziarna rośnie ilość granic między ziarnami; granice między ziarnami blokują ruch dyslokacji.

Zad.3.

Wyjaśnij dlaczego CuZn10 w stanie miękkim (wyżarzone) ma 250[MPa], a w stanie zgniecionym 250[MPa].

Zad.4.

Oblicz współczynnik kompozytu kw. Po osnowie metalowej zbrojonego włóknem ciągłym o średnicy 12[µm]. Wiedząc, że stanowi 30[%] objętości całego kompozytu. Dobierz osnowę i włókna żeby wytrzymały w temperaturze 700[°C].

Dane:

Vw=30[%]

Vo=1-Vw=70[%]

Ek=VoEα+VwEß - wytrzymałość kompozytu

Ek=VoEα+VwEß, ale Vw=0,3 i Vo=0,7

Ek=0,7Eα+0,3Eß

Dobór odpowiedniej osnowy oraz włókna z poniższej tabeli:

	rodzaj	Rm[MPa]	Tp[°C]
włókna	szklane, boru, kevlar	3200-3500	100-400
		metaliczne	3100	400-700
		ceramiczne, węglowe SiC	2900	powyżej 700
	osnowa	Al-Cu-Mg	525	660
		Mg-Al-Mn-Si	105	650
		Ti-Al-V	1041	1668

Ek=0,7Eα+0,3Eß, gdzie Eα=1041[MPa] i Eß=2900[MPa]

Ek=0,7·1041+0,3·2900

Ek=728,7+870

Ek=1598,7[MPa]

kw=Rek/Reo - współczynnik wzmocnienia kompozytu

kw=1598,7/1041

kw=1,54

Odp. Współczynnik wzmocnienia kompozytu kw=1,54.

---