1.
2.
Dlaczego granica plastyczności dla ziarna nr 2 wynosi 622MPa, a dla 8 wynosi 663MPa? Jaka będzie dla nr 12?
Dla 2 d = 0,177mm = 177nm
Dla 8 d = 0,022 mm = 22nm
Dla 12 d = 0,0055mm = 5,5nm
Wynika to z zależności Halla - Patcha, która mówi że granica plastyczności zależy od wielkości ziarna.
Ro - stała materiałowa
ky - stała materiałowa
d - ziarno nm
Dla 2 d = 177nm Ry = 622MPa
Dla 8 d = 22nm Ry = 663MPa
Wyliczamy:
Dla 12 d = 5,5nm
3.
Obliczyć udział objętości włókien kewlaru w osnowie metalicznej wiedząc, że współczynnik umocnienia kompozytu wynosi 3. Rm metalu bazowego wynosi 455MPa, Rm włókien 3100MPa, średnica włókien 12nm.
Rk = Vw*Rw+(1-Vw)Ro
kw = Rk/Ro stąd Rk = kw * Ro = 3 * 455 = 1365MPa
1365 = Vw * 3100+(1-Vw)*455
1365 = 3100 Vw + 455 - 455 Vw
910 = 2645 Vw
Vw = 0,34
Vo = 1 - Vw = 1- 0,34 = 0,66 = 66%
4.
Obliczyć objętość włókien umocnienia 3,4. Temperatura >700°C
Al.-Cu-Mg ->525MPa
MG-Al.-Zn-Ma-Si->105MPa
Ti-Ml-V->1041MPa
Szkło 3400
Kewlar 3200
SiC 2900
Bor 3500
Jako, że temperatura jest większa od 700°C to z włókien zostaje jedynie SiC. Pierwsza osnowa odpada bo Al. Topi się w temperaturze 660°C.
Sprawdzenie:
Ti - jeżeli kompozyt będzie 100% z włókien (nigdy tak nie będzie)
kw = 3,4 kw = (2900/1041)<3,4 odpada
Zostaje druga osnowa MG-Al.-Zn-Ma-Si, żeby umocnienie było 3,4 to musi być:
3,4*105MPa = 357MPa kompozyt
A więc
357 = Vo*105+(1-Vo)*2900
357 = 105Vo+2900-2900Vo
2795 Vo = 2543
Vo = 0,91 zatem objętość włókien wynosi: 1 - Vo = 0,09
5.
Umocnienie roztworowe. W materiale krystalicznym w sieci A2 o module sprężystości poprzecznej G = 210MPa i parametrze sieci a = 0,332nm dodano pierwiastki w celu zwiększenia wytrzymałości. Który z podanych pierwiastków do metalu głównego spowoduje najwyższe umocnienie.
Pierwiastek |
Promień atomu [nm] |
Rozpuszczalnik w temperaturze otoczenia |
A |
0,124 |
c = 5 |
G |
0,143 |
c = 15 |
L |
0,071 |
c = 0,06 |
Rozwiązanie:
Umocnienie zależne jest od ilości obcych atomów, im większa koncentracja atomów węgla tym umocnienie będzie większe
Dla G i γ stałego!
A:
G:
L:
Wynika, że największe umocnienie wystąpi dla pierwiastka G - umocnienie spowodowane niedopasowaniem metalu krystalicznego w sieci A2↓
rs - promień atomu dodanego
rm - promień atomu
6.