1. Które wiązanie między atomami (cząsteczkami) jest najsłabsze?

Wiązania Van der Waalsa (wynikają m.in. z korelacji ruchów elektronów pomiędzy oddziałującymi atomami)

2. Największy wpływ na moduł Younga metali ma:

Typ wiązań pomiędzy atomami, skład chemiczny i struktura krystaliczna

3. Nadstopy (superstopy) są to materiały stosowane:

Do pracy w wysokich temperaturach i z dużym obciążeniem. Typowe zastosowania
nadstopów to łopatki i wirniki turbin oraz silników odrzutowych, wymienniki ciepła i sprzęt
do obróbki cieplnej (w lotnictwie, przemyśle energetycznym i morskim ).

4. Podstawowym mechanizmem umocnienia duraluminium jest:

Obróbka cieplna polegająca na wyżarzaniu ujednorodniającym, rekrystalizującym i przede
wszystkim na utwardzaniu wydzieleniowym. Przesycanie odbywa się w wodzie po
wygrzewaniu w temperaturze ok. 490÷510°C przez 4÷6 h.

5. Który z mechanizmów umocnienia stali jednocześnie zwiększa granicę plastyczności i obniża temperaturę przejścia w stan kruchy

Odpuszczanie

6. Zdecyduj, które stwierdzenia są prawdziwe: Stal niskowęglowa ma większą ciągliwość niż średnio węglowa ponieważ:

(1) Ma w strukturze więcej ferrytu generalnie im więcej węgla, tym mniejszy udział ferrytu i
materiał jest bardziej kruchy. – prawda.
(2) Ma mniejszą zawartość węgla – prawda

7. Podstawowym pierwiastkiem powodującym zwiększenie odporności stali na korozję jest

Cynk

8. Najkrótsza definicja martenzytu to:

Martenzyt to przesycony roztwór węgla w żelazie α utworzony podczas bezdyfuzyjnej
(martenzytycznej) przemiany austenitu.

9. Ulepszanie cieplne stali jest to proces polegający na zahartowaniu i niskim, średnim lub wysokim
odpuszczaniu stali. Prowadzi ono do uzyskania najlepszej kombinacji własności wytrzymałościowych i plastycznych.

10. Stopów aluminium nie można hartować, ponieważ
pogarsza to jego własności mechaniczne
(żeby nie powiedzieć, że je traci).

11. Stale stosowane na duże konstrukcje (mosty, budynki, rurociągi itp.) wymagające dużej spawalności powinny zawierać

Max do 0,22 % C , max do 1,8 % manganu oraz mikrododatki V, Al, Ti, Nb i N

12. Temperaturę przejścia w stan kruchy wykazują metale

O sieci krystalicznej przestrzennie centrowanej

13. Wzrost zawartości perlitu w stali spowoduje

Wzrost twardości i wytrzymałości stali wraz z pogorszeniem jej plastyczności.

14. Którego pierwiastka należy dodać do stali, aby otrzymać austenit w temperaturze pokojowej

Duże ilości dodatków stopowych, takich jak chrom, obniżają temperaturę przemiany
austenitycznej tak, że stabilny austenit daje się uzyskać w normalnych temperaturach.

15. Mosiądze są to stopy miedzi z cynkiem zawierające do 40% cynku

16. Wytrzymałość mechaniczna ceramiki: Jeżeli już, to: duża twardość, mała wytrzymałość na zginanie, praktycznie brak odkształceń, kruchość, duży moduł Younga.

17. Defekty mikrostruktury.

Punktowe: (wakancje, atomy rożno węzłowe, atomy międzywęzłowe własne, atomy
międzywęzłowe obce)
Liniowe: (dyslokacje)
Powierzchniowe: (granice ziaren)

18. Współczynnik załamania światła rdzenia światłowodu.

a) Co do wartości większy niż współczynnik załamania światła płaszcza światłowodu
b) Dla światłowodów skokowych ma skokowy profil (promienie świetlne podążają zygzakami odbijając się od granicy rdzeń-płaszcz)
c) Dla światłowodów gradientowych zmienia się on płynnie (osiąga maksymalną wartość wzdłuż włókna)

19. Do obróbki jakich materiałów używane są ściernice twarde?

Ściernice twarde stosuje się do obróbki materiałów miękkich.

20. Wskaż, której z wymienionych polireakcji wydzielany jest produkt uboczny.

Polikondensacja

21. Wskaż, który kompozyt poliestrowy zbrojony włóknami posiada najwyższy moduł sprężystości.

Włókna węglowe

22. Jaką szczególną właściwością są obdarzone polimery zwane elektrostrykcyjnymi?

Pod wpływem przyłożonego napięcia wykazują mechaniczne odkształcenie

23. Jaka jest charakterystyczna cecha duroplastów?

Ostateczny proces formowania duroplastów jest nieodwracalny tzn. można je formować tylko raz.

24. Który z wymienionych rodzajów kompozytów posiada szczególnie dużą zdolność pochłaniania energii uderzenia?

Kompozyty zbrojone włóknami

25. Wskaż, który typ zbrojenia jest stosowany w kompozytach w celu uzyskania materiału izotropowego lub niemal izotropowego.

Zbrojenie cząstkami

26. Czym zajmuje się bionika (biomimetyka)?

Bionika to interdyscyplinarna nauka badająca budowę i zasady działania organizmów żywych oraz ich adaptowanie w technice (zwłaszcza w automatyce) i budowie urządzeń technicznych na wzór organizmów żywych. Stara się poznawać i wykorzystać procesy sterujące działaniem organizmów żywych w rożnych działach techniki, głownie w automatyce, elektronice i mechanice. Patenty przygotowane przez naukowców wykorzystują rozwiązania występujące w naturze.

1. Właściwości mechaniczne ceramiki:
   - niska udarność i plastyczność,
   - duża twardość i odporność na ściskanie,

-odporność na działanie wysokich temperatur.

1. W jakim celu szkli się ceramikę użytkową?
   Szkliwo podczas wypalania topi się i po ostudzeniu tworzy powłokę, która nadaje wyrobom gładkość i połysk, zwiększa wytrzymałość mechaniczną, odporność na czynniki chemiczne i wodę.

2. Jak zbudowany jest światłowód. 

Światłowód zbudowany jest z: cylindrycznego włókna szklanego, otoczonego osłoną odbijającą światło, a następnie osłoną z kevlaru (lekki, ale bardzo odporny polimer, wykorzystywany do produkcji np. kasków, kamizelek kuloodpornych, itp.) zapobiegającą pęknięciom włókna i zewnętrzną powłoką PCV.

1. Jak działają światłowody?
   Zasada działania światłowodu polega na użyciu dwóch materiałów przewodzących światło o różnych współczynnikach załamania. Współczynnik załamania w rdzeniu jest nieco wyższy niż w płaszczu. Promień świetlny przemieszcza się cały czas w rdzeniu, ponieważ następuje całkowite wewnętrzne odbicie promień odbija się od płaszczyzny przejścia rdzenia do płaszcza. 

2. Budowa szkła
   Szkło —zdefiniowane jest jako nieorganiczny materiał, który został schłodzony do stanu stałego bez krystalizacji. Surowcem do produkcji tradycyjnego szkła jest piasek kwarcowy oraz dodatki, najczęściej: węglan sodu (Na₂CO₃) i węglan wapnia (CaCO₃), topniki: tlenek boru (B₂O₃) i tlenek ołowiu(II) (PbO) oraz pigmenty, którymi są zazwyczaj tlenki metali przejściowych, kadmu, manganu i inne. Surowce są mieszane, topione w piecu w temperaturze 1200–1300 °C (dzięki dodaniu węglanu sodu), po czym formowane w wyroby przed pełnym skrzepnięciem.

• Substancja bezpostaciowa, tzn. nie ma uporządkowanej budowy wewnętrznej

• Nie posiada stałej temperatury topnienia

• materiał izotropowy

• słaby przewodnik dla elektryczności

• materiał o dużej odporności chemicznej

1. Omówić proces spiekania
   Spiekanie jest procesem, w którym zbiór drobnych ziaren (proszek) przekształca się w sposób trwały w lity polikryształ. Proces zachodzi w temperaturze niższej od temperatury topienia podstawowego składnika proszku (0.5-0.8 temperatury topienia). Spiekanie jest procesem samorzutnym, gdyż wiąże się z obniżeniem nadmiarowej energii powierzchniowej układu tj. sumaryczna energia powierzchni swobodnej proszku jest większa niż energii powstających w polikrysztale granic między ziarnowych.

2. Wymienić metody formowania/wytwarzania wyrobów ceramicznych

Prasowanie- realizowane jest w procesie jednoosiowego prasowania w sztywnych formach - stalowych bądź ceramicznych. Wyróżniamy prasowanie: w formach sztywnych, prasowanie izostatyczne.
Formowanie plastyczne
Formowanie wtryskowe - technika formowania tworzyw sztucznych polegająca na wtłaczaniu stopionego tworzywa do formy, w której zastyga ono (zestala się) w kształtkę.
Odlewanie z zawiesin

1. Co jest konsekwencją defektów w mikrostrukturze ceramiki.

2. Wymienić ceramiki ogniotrwałe ze względu na podział chemiczny

• krzemianowe- produkowane z czystego krystalicznego kwarcu, kwarcytów krystalicznych i skrytokrystalicznych oraz piasków kwarcowych.

• szamotowe- produkowane z gliny, kaolinów, łupków i glin ogniotrwałych.

• magnezowe- produkowane są ze spieczonego magnezytu z dodatkiem spoiwa organicznego.

• dolmitowe- produkowane są z wypalonego dolomitu stabilizowanego specjalnymi dodatkami lub spoiwem organicznym.

• chromitowe- produkowane są z mieszaniny chromitu i magnezytu z dodatkiem spoiwa organicznego.

• węglowe- produkowane są z węglika krzemu.

1. Jak defekty powierzchni wpływają na właściwości mechaniczne.

2. Podział ceramiki ogniotrwałej ze względu na odporność temperaturową

• ogniotrwałe- można je stosować w temp. 1500 - 1770°C,

• wysokoogniotrwałe- można je stosować w temp. 1770 - 2000°C,

• o najwyższej ogniotrwałości- stosowane w temp. powyżej 2000°C.

1. Czy naprężenia termiczne wpływają na kruche pękanie?

Polimery

1. Różnica miedzy polikondensacja a poliaddycja
   Polikondensacja-reakcja polimeryzacji, przebiegająca stopniowo i z wydzieleniem niskocząsteczkowego produktu ubocznego (np. wody, metanolu, glikolu)

Poliaddycja- rodzaj reakcji chemicznej, polimeryzacja, w której nie występują produkty uboczne i która ma charakter stopniowy a nie łańcuchowy

1. Różnica pomiędzy izotropami i anizotropami 
   Anizotropy - wykazują odmienne właściwości (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła, szybkość wzrostu i rozpuszczania kryształu) w zależności od kierunku. Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana.

Izotropy- izotropowość materiału jest to brak różnic we właściwościach fizycznych tego materiału, takich jak: rozszerzalność termiczna, przewodzenie ciepła, przewodnictwo elektryczne czy współczynnik załamania światła, niezależnie od tego w jakim kierunku są one mierzone.

1. Z jakich surowców uzyskuje sie monomery, z których powstają polimery 

Monomery uzyskuje się z merów.

1. Czym sie zajmuje bionika?
   Nauka badająca budowę i zasady działania organizmów oraz ich adaptowanie w technice (zwłaszcza w automatyce) i budowie urządzeń technicznych na wzór organizmu.

2. Rozwinąć skróty: 
   PE -polietylen
   PU -poliuretan
   PA –poliamid

3. Na czym polega pamięć formy polimerów inteligentnych.
   Materiały z pamięcią kształtu (SMP) Zjawisko pamięci kształtu polimerów polega na powrocie polimeru do kształtu pierwotnego, po zdjęciu obciążenia wywołującego zmianę kształtu i po ogrzaniu polimeru do temperatury wyższej niż temperatura jego przemiany zeszklenia (Tg). Siłą napędową tego unikatowego zjawiska są mikroruchy Brona w temperaturze powyżej Tg, a nie jak w przypadku SMA zmiany mikrostruktury wywołane przemianami fazowymi. Przejawia się tendencja powrotu polimeru do stanu o minimalnej energii.

4. Scharakteryzować duroplasty
   Grupa tworzyw polimerowych przechodzących nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony w wyniku działania podwyższonej temperatury, pod wpływem czynników chemicznych, bądź w wyniku łącznego działania temperatury i czynników chemicznych.

5. Omówić właściwości mechaniczne termoplastów
   Tworzywo termoplastyczne - tworzywo sztuczne, które w określonej temperaturze i ciśnieniu zaczyna mieć własności lepkiego płynu. Tworzywa termoplastyczne można kształtować przez tłoczenie i wtryskiwanie w podwyższonej temperaturze a następnie szybkie schłodzenie do temperatury użytkowej. Termoplasty można przetwarzać wielokrotnie w przeciwieństwie do duroplastów, jednak po każdym przetworzeniu zazwyczaj pogarszają się ich własności użytkowe i mechaniczne na skutek zjawiska depolimeryzacji oraz degradacji tworzących te tworzywa polimerów lub żywic.

6. Co to są polimery elektrostrykcyjne.
   Elastomery dielektryczne (zwane także polimerami elektrostrykcyjnymi) pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego wykazują mechaniczne odkształcenie.

7. Opisać efekt Barusa. 
   Efekt Barusa - jest cechą płynów lepko-sprężystych wynikającą z różnic naprężeń normalnych. Efekt ten polega na tym, że na wylocie kanału następuje nagłe rozszerzenie wypływającego strumienia a więc przekrój poprzeczny wytłoczyny nie jest równy przekrojowi poprzecznemu dyszy wytłaczarskiej.
   Wartość liczbowa efektu Barusa B określona bywa, jako stosunek określonej wielkości charakteryzującej strumień płynu opuszczającego kanał do odpowiadającej wielkości charakteryzującej kanał.

8. Jakie polimery są najczęściej osnową w materiałach kompozytowych

Na osnowę kompozytów polimerowych stosuje się następujące materiały:

- żywice termoutwardzalne: fenoplasty i aminoplasty;

- żywice chemoutwardzalne: żywice poliestrowe, epoksydowe i silikonowe;

- tworzywa termoplastyczne: poliamidy, polipropylen, poliestry termoplastyczne i poliwęglan.

1. Podstawowe surowce do wytwarzania monomerów

Ropa naftowa, gaz ziemny, węgiel kamienny.

1. Zalety polimerów używanych w technice

2. Narysuj wykresy odkształcenia od naprężenia kompozytów: kruchych, elastycznych

3. Znak recyklingu dowolnego polimeru.

4. Czym się wzmacnia polimery i czemu to służy.

Metale

1. Na czym polega umocnienie cieplne?
   Polega na zahartowaniu stali a następnie odpuszczeniu.
   
   Hartowanie- rodzaj obróbki cieplnej, której celem jest uzyskanie struktury o większej twardości, polegający na nagrzaniu stopu do temperatury stanu austenitycznego, wygrzewaniu w celu uzyskania jednakowej temperatury w całej masie materiału oraz dostatecznie szybkim chłodzeniu (z szybkością większą lub równą tzw. szybkości krytycznej, przy której powstaje przemiana martenzytyczna).
   
   Odpuszczanie- rodzaj obróbki cieplnej, której poddawana jest stal wcześniej zahartowana. Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie udarności zahartowanej stali

2. Wymień typy sieci krystalicznych.
   Cząsteczkowa
   Atomowa
   Jonowa
   Metaliczna

3. Wymienić mechanizmy umocnienia stali

- zmniejszenie wielkości ziarna

- umocnienie roztworowe

- umocnienie cząstkami

- odkształcenie plastyczne

1. Wymienić wiązania atomowe

Jonowe, kowalencyjne, metaliczne, wtórne (van der Waalsa), wodorowe

1. Jakie defekty występują w kryształach
   

- defekty punktowe: wakansy, atomy międzywęzłowe, atomy substytucyjne

- defekty liniowe: krawędziowe, śrubowe, mieszane

- defekty powierzchniowe: granice ziaren, granice międzyfazowe

1. Jak otrzymać strukturę drobnoziarnistą?
   
   Dla otrzymania struktury drobnoziarnistej trzeba mieć duży stopień zgniotu i niską temperaturę wyżarzania, ale wyższą od temperatury rekrystalizacji.

2. Podaj różnice pomiędzy zdrowieniem a rekrystalizacją
   
   Zdrowienie-  procesy prowadzące do zmniejszenia gęstości defektów punktowych. Proces zdrowienia polega na częściowym usunięciu skutków zgniotu zachodzące podczas wygrzewania zgniecionych materiałów w temperaturze niższej od temperatury rekrystalizacji.
   
   Rekrystalizacja- proces powstawania kryształów, polegający na formowaniu się nowych ziaren krystalicznych lub powiększaniu ziaren już istniejących

1. Co to jest stal i czym się różni od żeliwa?

Stal – stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%
Żeliwo – stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami, zawierający od 2,11 do 6,67% węgla w postaci cementytu lub grafitu.  
Żeliwo jest materiałem kruchym, nie nadającym się do obróbki plastycznej ani na zimno, ani na gorąco.

1. Odmiany alotropowe żelaza.
   - żelazo α – poniżej temp. 912^oC, struktura regularna przestrzennie centrowana

-żelazo γ – w zakresie temp. 912^oC-1394^oC, struktura regularna ściennie centrowana

-żelazo δ – powyżej 1394^oC, struktura regularna przestrzennie centrowana

1. Jak się umacnia aluminium?
   Aluminium umacnia się wydzieleniowo.

Proces utwardzania składa się z dwu etapów: przesycania oraz starzenia.

Przesycanie polega na nagrzaniu metalu do temperatury niższej, niż temperatura, w której mogłyby się pojawiać pierwsze krople ciekłego stopu (poniżej linii solidusu),ale na tyle wysokiej, aby stop o danym składzie był jednofazowy i wygrzaniu stopu w tej temperaturze w celu uzyskania jednorodnego roztworu. Przy szybkim schłodzeniu otrzymuje się roztwór stały w stanie metastabilnym (przesyconym). Otrzymana struktura jest na ogół nietrwała, gdyż składnik stopowy znajdujący się w roztworze w nadmiernej ilości wykazuje tendencję do wydzielenia się. Przesycanie w niewielkim stopniu podwyższa właściwości mechaniczne stopów i w zasadzie poprzedza starzenie.

Starzenie kolejny etap obróbki cieplnej stopów metali uprzednio przesyconych; polega na wygrzaniu ich w temperaturze odpowiednio niższej od temperatury przesycenia w celu wydzielenia z roztworu stałego przesyconego fazy (lub faz) o odpowiednim stopniu dyspersji, zawierającej składnik stopowy, znajdujący się w roztworze w nadmiarze. Skutkuje nawet prawie dwukrotnym zwiększeniem własności wytrzymałościowych, przy mniejszej, ale wciąż stosunkowo niezłej ciągliwości . Dobre starzenie wymaga czasu i zachowania odpowiedniej temperatury procesu. Starzenie w temperaturze podwyższonej nazywa się przyspieszonym albo sztucznym, w temperaturze otoczenia - naturalnym albo samorzutnym. W niektórych przypadkach starzenie zachodzi z udziałem faz pośrednich oraz stref Guiniera - Prestona, będących kompleksami, w których segregują atomy rozpuszczone w sieci rozpuszczalnika.

1. Wymienić fazy układu Fe-Fe3C 
   

W układzie występują trzy fazy:

• ferryt oznaczony na wykresie literą F - Fe_α(C),

• austenit oznaczony na wykresie literą A - Fe_γ (C),

• cementyt oznaczony na wykresie literą C – Fe₃C.

1. Co to jest martenzyt i jego właściwości.
   

Martenzyt, składnik struktury hartowania stali, będący przesyconym roztworem stałym węgla w żelazie α, o tetragonalnej sieci przestrzennej i charakterystycznej mikrostrukturze, przedstawiającej igiełki przecinające się pod kątem 60°.

Stal po skończonej przemianie martenzytycznej jest twarda i zbyt krucha aby ją wykorzystać na główne elementy konstrukcyjne, dlatego poddaje się ją procesowi odpuszczania

1. Co to jest perlit i jak powstaje?
   Perlit – mieszanina eutektoidalna ferrytu z cementytem zawierająca 0,77% węgla.
   Powstaje podczas przemiany eutektoidalnej w temperaturze 727 °C.

2. Co to są nadstopy metali?

Nadstopy – grupa materiałów na bazie żelaza, niklu i kobaltu, cechująca się wysoką żaroodpornością i odpornością na pełzanie w wysokich temperaturach. Zachowują także dobrą plastyczność w niskich temperaturach, odporne na korozję.

1. Co to jest temperatura przejścia w stan kruchy

2. Wykreślić typową krzywą rozciągania metalu.

3. Narysuj schemat umocnienia wydzieleniowego

4. Na jakie właściwości wpływają dodatki stopowe do metali?

I część

Obróbka cieplna - zbiorcza nazwa obróbek materiałów metalowych polegających na odpowiednim nagrzewaniu, wygrzewaniu i chłodzeniu do zadanych temperatur i z określoną szybkością, w celu zmiany własności stopu w stanie stałym. Celem stosowania operacji i zabiegów obróbki cieplnej jest np. zmiana własności mechanicznych i plastycznych poprzez zmianę struktury. Operacje te przeprowadza się również z zastosowaniem dodatkowych czynników np. obróbki mechanicznej lub chemicznej.

Obróbkę cieplną dzieli się następująco:

• Obróbka cieplna zwykła

  • wyżarzanie

  • hartowanie i odpuszczanie (Ulepszanie, Utwardzanie cieplne)

  • przesycanie i starzenie (Utwardzanie wydzieleniowe)

• Obróbka cieplno-plastyczna

  • niskotemperaturowa

  • wysokotemperaturowa

  • z przemianą izotermiczną

• Obróbka cieplno-chemiczna

  • nasycanie jednym pierwiastkiem

  • nasycanie wieloma pierwiastkami

• Obróbka cieplno-magnetyczna

Hartowanie – rodzaj obróbki cieplnej materiału prowadzący do poprawienia jego właściwości mechanicznych. Hartowanie stopów żelaza to rodzaj obróbki cieplnej stopów żelaza (np. stali), składający się z dwóch bezpośrednio po sobie następujących faz. Pierwsza faza to nagrzewanie materiału do temperatury powyżej przemiany austenitycznej (dla stali węglowej 727°C; zwykle 30°C do 50°C powyżej temperatury przemiany austenitycznej) i wygrzewanie, tak długo jak to potrzebne, by nastąpiła ona w całej objętości hartowanego obiektu. Drugą fazą jest szybkie schładzanie.

Obróbka cieplno-chemiczna stopów żelaza – zabieg dokonywany na stopach żelaza z węglem takich jak stal, staliwo lub żeliwo, w którym pod wpływem ciepła i chemicznego oddziaływania otoczenia oraz innych działań modyfikuje się niektóre własności fizyczne i chemiczne tych stopów.

Odpuszczanie – rodzaj obróbki cieplnej, której poddawana jest stal wcześniej zahartowana. Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie udarności zahartowanej stali.

Odpuszczanie polega na rozgrzaniu zahartowanego wcześniej przedmiotu do temperatury w granicach 150° do 650 °C, przetrzymywaniu w tej temperaturze przez pewien czas, a następnie schłodzeniu. W czasie odpuszczania całość lub część martenzytu zawartego w zahartowanej stali rozpada się, wydzielając bardzo drobne ziarna cementytu, tworząc fazy noszące nazwy: "martenzyt odpuszczania", sorbitem odpuszczania" i "troostyt odpuszczania".

Rodzaje odpuszczania ze względu na temperaturę:

• Odpuszczanie niskie

Przeprowadza się je w temperaturach w granicach 150–250 °C. Celem jego jest usuniecie naprężeń hartowniczych, przy zachowaniu w strukturze wysokiego udziału martenzytu, a przez to zachowanie wysokiej twardości. Stosuje się przy narzędziach.

• Odpuszczanie średnie

Przeprowadza się je w temperaturach w granicach 250°–500 °C. Stosowane w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości i sprężystości przy znacznym obniżeniu twardości. Stosowane przy obróbce sprężyn, resorów, części mechanizmów pracujących na uderzenie np. młoty, części broni maszynowej, części samochodowych itp.

• Odpuszczanie wysokie

Przeprowadza się je w temperaturach powyżej 500 °C w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości przy niskiej twardości. Stal odpuszczana wysoko nadaje się do obróbki skrawaniem.

Utwardzanie cieplne – jest obróbką cieplną polegającą na połączeniu hartowania z niskim odpuszczaniem. Stosowana jest w celu m.in. zwiększenia twardości z jednoczesnym usunięciem naprężeń hartowniczych. Stosowane np. do polepszania własności narzędzi.

Wyżarzanie – jest operacją cieplną polegającą na nagrzaniu elementu stalowego (lub szkła) do odpowiedniej temperatury, przetrzymaniu w tej temperaturze jakiś czas, a następnie powolnym schłodzeniu. Ma głównie ono na celu doprowadzenie stali do równowagi termodynamicznej w stosunku do stanu wyjściowego, który jest znacznie odchylony od stanu równowagowego.

Wyżarzanie z przemianą alotropową:
- Wyżarzanie zupełne – przeprowadzane w temperaturze 30÷50 °C powyżej linii GSE wykresu żelazo-węgiel temperatury przemiany austenitycznej. Polega na wygrzaniu w tej temperaturze, a następnie powolnym schłodzeniu, zwykle wraz z piecem. Stosuje się je w celu uzyskania drobnoziarnistej struktury, zwykle do staliwnych odlewów.
- Wyżarzanie normalizujące (normalizowanie);
- Wyżarzanie izotermiczne;
- Wyżarzanie perlityzujące (perlityzowanie);
- Wyżarzanie zmiękczające (sferoidyzacja);
- Wyżarzanie ujednorodniające (homogenizacja);
- Wyżarzanie grafityzujące (grafityzacja);

Wyżarzanie bez przemiany alotropowej:
- Wyżarzanie rekrystalizujące (rekrystalizacja) – przeprowadzane w temperaturach pomiędzy 550÷650 °C. Poddaje się mu wyroby wcześniej obrabiane plastycznie na zimno w celu usunięcia niekorzystnego wpływu zgniotu.
- Wyżarzanie odprężające;
- Wyżarzanie stabilizujące (stabilizowanie)

II część

Utwardzanie wydzieleniowe lub umocnienie wydzieleniowe (nieściśle nazywane też umocnieniem/utwardzeniem dyspersyjnym) - metoda obróbki cieplnej metali, prowadząca do zwiększenia ich wytrzymałości mechanicznej. Wzmocnienie/umocnienie jest efektem wydzielenia rozpuszczonego składnika z przesyconego roztworu stałego, co w temperaturze niższej prowadzi w efekcie do zmiany struktury i właściwości stopu.

Proces utwardzania składa się z dwu etapów: przesycania oraz starzenia.
Przesycanie polega na nagrzaniu metalu do temperatury niższej, niż temperatura, w której mogłyby się pojawiać pierwsze krople ciekłego stopu (poniżej linii solidusu), ale na tyle wysokiej, aby stop o danym składzie był jednofazowy i wygrzaniu stopu w tej temperaturze w celu uzyskania jednorodnego roztworu stałego. Przy szybkim schłodzeniu otrzymuje się przesycony roztwór stały, w stanie metastabilnym. Otrzymana struktura jest na ogół nietrwała, gdyż składnik stopowy znajdujący się w roztworze w nadmiernej ilości wykazuje tendencję do wydzielenia się. Przesycanie w niewielkim stopniu podwyższa właściwości mechaniczne stopów i w zasadzie poprzedza starzenie.
Starzenie, kolejny etap obróbki cieplnej stopów metali uprzednio przesyconych, polega na wygrzaniu ich w temperaturze niższej od temperatury przesycenia w celu wydzielenia z roztworu stałego przesyconego fazy (lub faz) o odpowiednim stopniu dyspersji, zawierającej składnik stopowy, znajdujący się w roztworze w nadmiarze. Może skutkować niemal dwukrotnym zwiększeniem wytrzymałości, przy mniejszej, ale wciąż stosunkowo dużej, ciągliwości. Dobre starzenie wymaga czasu i zachowania odpowiedniej temperatury procesu. Starzenie w temperaturze podwyższonej nazywa się przyspieszonym albo sztucznym, w temperaturze otoczenia - naturalnym albo samorzutnym. W niektórych przypadkach starzenie zachodzi z udziałem faz pośrednich oraz stref Guiniera - Prestona, będących kompleksami, w których segregują się atomy rozpuszczone w sieci rozpuszczalnika.

- Umocnienie przez hartowanie (fazowe)
- Umocnienie stopowe (przez dodanie pierwiastka)
- Umocnienie przez Odkształcenie plastyczne;
- Umocnienie wydzieleniowe;

Umocnienie przez odkształcenie. Umocnienie to realizowane jest poprzez odkształcenie plastyczne metali (zgniot). Podczas odkształcania materiału, wzrasta gęstość dyslokacji. Dyslokacje zaczynają się wzajemnie przecinać i hamować ruch poślizgowy, a to prowadzi do ich spiętrzania i gromadzenia się. Rezultatem takiego zjawiska jest silne umocnienie.

Umocnienie przez rozdrobnienie ziarna. Granice ziaren są dużą przeszkodą w czasie ruchu dyslokacji. Dyslokacje w czasie przemieszczania się, spiętrzają się na granicach ziaren a to prowadzi do koncentracji naprężeń. Rozładowanie naprężeń jest możliwe dzięki lokalnemu poślizgowi wielokrotnemu. Rozdrobnienie ziarna, powoduje wzrost powierzchni granic ziaren, a to bezpośrednio wpływa na umocnienie materiału.

Umocnienie dyspersyjne. W miękkiej osnowie stopu umacnianego dyspersyjnie znajdują się twarde cząstki innej fazy. Materiały te są uzyskiwane metalurgią proszków lub poprzez wewnętrzne utlenianie. Umocnienie to opiera się na mechanizmie Orowana.

III część
Zmęczenie materiału - zjawisko pękania materiału pod wpływem cyklicznie zmieniających się naprężeń.
Wytrzymałość zmęczeniowa to graniczna amplituda naprężeń, poniżej której materiał nie ulega zniszczeniu (przy danej liczbie cykli - liczba cykli to wynik pojedynczego badania zmęczeniowego)

Badania makroskopowe metali – badania z dziedziny metaloznawstwa polegające na obserwacji okiem nieuzbrojonym (lub przy niewielkim powiększeniu) naturalnych powierzchni lub specjalnie przygotowanych (wyszlifowanych i wytrawionych odpowiednimi odczynnikami) zgładów części maszyn, odlewów, gotowych wyrobów lub półfabrykatów w celu oceny jakości i wykryciu wad, np.:
- pęknięcia
- zawalcowania
- jamy skurczowe
- pęcherze podskórne (często powstające np. w odlewach)
- wtrącenia niemetaliczne

Próba Baumanna służy do określenia dystrybucji siarki w badanym stopie. Siarka w stali jest domieszką wybitnie szkodliwą, stąd jej zawartość nie może przekraczać 0,06%

Przełom jest płaszczyzną, która powstaje po rozdzieleniu materiału na co najmniej dwie części, a bezpośrednią przyczyną jego powstania jest przekroczenie poziomu naprężeń dopuszczalnych dla danego materiału (elementu) .

Przełom rozdzielczy - następuje bez śladów wcześniejszego odkształcenia plastycznego, nazywa się go w literaturze jak przełom rozdzielczy kruchy. Najczęściej występuje on w żeliwie lub w stali zahartowanej. Przełom tego typu może być również poprzedzony niewielkim odkształceniem plastycznym i wtedy nazywamy go przełomem rozdzielczym wiązki - występuje on najczęściej w stali hartowanej i odpuszczonej w niskiej temperaturze. Gładkość powierzchni.

Przełom poślizgowy - poprzedzony jest wyraźnym odkształceniem plastycznym i

występuje w stali wyżarzonej oraz w większości metali nieżelaznych i ich stopów.
włóknisty, matowy, jedwabisty.

Przełom zmęczeniowy - jest to charakterystyczny rodzaj przełomu, elementu który uległ zniszczeniu pod wpływem działania obciążeń zmęczeniowych (cyklicznie zmiennych). Na powierzchni tego elementu możemy wyróżnić dwa obszary: gładki i ziarnisty.

Wykres Wöhlera - wykres zależności pomiędzy wartością naprężeń niszczących próbkę danego materiału i ilością cykli zmian obciążenia tej próbki.

IV część

Metalograficzne badania mikroskopowe - wykonane są w celu zbadania mikrostruktury metali przeprowadza się najczęściej za pomocą mikroskopu optycznego, stosując powiększenia od około 20 – 1800 - krotnych.

Stop żelaza z węglem – stopy, w których węgiel rozpuszczany jest w żelazie. Węgiel może występować w nich w postaci węgla czystego – grafitu, roztworu stałego w sieci krystalicznej ferrytu lub austenitu albo jako węglik żelaza, np. Fe₃C, zwanego cementytem.
Stopy zawierające poniżej 2,11% (wg norm polskich zaś europejskich 1,75%) węgla to stale lub staliwo, a powyżej tej zawartości to żeliwo.

Żeliwo – stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami, zawierający od 2,11 do 6,67% węgla w postaci cementytu i/lub grafitu. Występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia i składu chemicznego stopu. Chłodzenie powolne sprzyja wydzielaniu się grafitu.

Żeliwo dzieli się na następujące kategorie:

• żeliwo szare:

  • szare zwykłe (zawiera grafit płatkowy różnej wielkości)

  • żeliwo sferoidalne (zawiera grafit sferoidalny)

  • żeliwo modyfikowane (zawiera drobny grafit płatkowy)

  • żeliwo wermikularne

• żeliwo białe

• żeliwo połowiczne

• żeliwo ciągliwe (zawiera grafit postrzępiony(grafit kłaczkowy))

• żeliwo stopowe

Staliwo – wieloskładnikowy stop żelaza z węglem w postaci lanej (czyli odlany w formy odlewnicze), nie poddany obróbce plastycznej.

Ze względu na skład chemiczny rozróżnia się staliwa:

• węglowe - zawierające tylko składniki zwykłe i zanieczyszczenia z przerobu hutniczego

• stopowe - zawierające dodatkowo wprowadzone celowo domieszki stopowe

Cementyt (węglik żelaza, Fe₃C lub Fe₂C:Fe) – jedna z podstawowych faz międzymetalicznych z grupy węglików, występującą w stopach żelaza z węglem i innymi pierwiastkami. Cementyt jest jednym ze składników stali; jest materiałem twardym i kruchym, ma strukturę krystaliczną rombową, jego twardość to około 65 HRC (800 HB), jest fazą metastabilną o zawartości węgla 6,67%. Liczne wiązania metaliczne sprawiają, że ma właściwości metaliczne.

W zależności od zawartości węgla i warunków krystalizacji rozróżnia się:

• cementyt pierwotny, wydzielający się przy krzepnięciu stopów o zawartości 4,3-6,67% węgla z roztworu ciekłego ubożejącego w węgiel, w postaci grubych igieł

• cementyt wtórny, wydzielający się z austenitu wskutek obniżania się w nim rozpuszczalności węgla. Cementyt wtórny może wydzielać się w postaci igieł, siatki na granicach ziaren perlitu oraz jest jego składnikiem.

• cementyt trzeciorzędowy, wydzielający się z ferrytu na skutek obniżania się w nim rozpuszczalności węgla wraz ze spadkiem temperatury.

Ferryt – międzywęzłowy roztwór stały węgla w odmianie alotropowej α żelaza (α-Fe). Tworzy sieć krystaliczną typu sieci wewnętrznie centrowanej A2. Ferryt charakteryzuje niska zawartość węgla, w temperaturze pokojowej maksymalnie 0,008%, a w temperaturze początku przemiany austenitycznej (723 °C), 0,02%. W obecności węgla tworzy węglik żelaza Fe₃C - cementyt. Mieszanina ferrytu i cementytu nosi nazwę perlitu.

Perlit – mieszanina eutektoidalna ferrytu z cementytem zawierająca 0,77% węgla.
Powstaje podczas przemiany eutektoidalnej w temperaturze 727 °C. Ma budowę ziarnistą. Pojedyncze ziarno perlitu zbudowane jest z płytek ferrytu i cementytu ułożonych na przemian. Stosunek grubości płytki ferrytu do grubości płytki cementytu wynosi 7:1.

Austenit – roztwór stały węgla w żelazie gamma (γ–Fe, odmiana alotropowa żelaza), jedna z faz, występujących w strukturze stali i żeliw stopowych. Jest plastycznym paramagnetykiem o twardości ok. 200 HB. Austenit jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w Fe- γ o maksymalnej rozpuszczalności węgla 2,11%.

Ledeburyt - mieszanina eutektyczna austenitu z cementytem zawierająca 4.3% węgla. Ledeburyt jest stabilny do temperatury 723°C, poniżej której rozpada się austenit. Ledeburyt przechodzi wtedy w tzw. ledeburyt przemieniony. Staje się wtedy podwójną eutektyką. Pierwotnie występujący w niej cementyt, zachowuje swą formę, a austenit rozpada się na mieszaninę perlitu i cementytu. Strukturę tę można ujednolicić w czasie obróbki wyżarzania.

Przemiana eutektoidalna
Zachodzi w temp. 727ºC, jest przemianą, w której biorą udział trzy fazy. Podczas chłodzenia faza stała przemienia się w dwie inne fazy stałe jednocześnie. γ → α + β

Przemiana eutektyczna
Przemianę Ciecz → α + β nazywamy przemianą eutektyczną. Zachodzi w temp. 1148ºC. Przemiana eutektyczna jest przemianą, w której udział biorą trzy fazy. Podczas przemiany, w czasie chłodzenia, ciecz przemienia się w dwie fazy stałe jednocześnie.

Przemiana perytektyczna
zachodzi w temp. 1495ºC, jest przemianą, podczas której, w czasie chłodzenia, dwie fazy (jedna z nich ciekła) przemieniają się w jedną fazę stałą. L + α → β

Przemiana austenityczna – przemiana perlitu w austenit, która rozpoczyna się zarodkowaniem austenitu na granicach międzyfazowych i polega na wygrzewaniu perlitu (ferrytu). Tworzy się austenit niejednorodny, potem jednorodny, następnie dochodzi do rozrostu ziaren austenitu.

Przemiana perlityczna – przemiana dyfuzyjna, związana z przegrupowaniem atomów węgla i zachodzi przez zarodkowanie oraz rozrost zarodków po ochłodzeniu austenitu do odpowiedniej temperatury. W rezultacie powstaje mieszanina eutektoidalna złożona z płytek ferrytu i cementytu.

Przemiana bainityczna – zachodzi w stalach pomiędzy temperaturą najmniejszej trwałości austenitu a temperaturą początku przemiany martenzytycznej. Jest to przechłodzenie austenitu do temperatury odpowiadającej środkowemu obszarowi na wykresie CTPi. Rozróżnia się banit górny powstały z przemiany austenitu w temp. ok. 550-, oraz banit dolny powstały w zakresie 350-.

Przemiana martenzytyczna zachodzi w warunkach szybkiego chłodzenia nagrzanego materiału, a polega na zmianie symetrii sieci krystalograficznej metalu, zachodzącej bez udziału dyfuzji. Jest to możliwe wskutek uporządkowanego przemieszczenia się grup atomów bez zmiany najbliższych sąsiadów.

Bainit to mieszanina przesyconego ferrytu i wydzielonych węglików. Powstaje w wyniku przemiany bainitycznej. Ma ona charakter częściowo dyfuzyjny. Wraz z obniżaniem temperatury przemiany zwiększa się udział przemiany bezdyfuzyjnej i twardość bainitu. Twardość bainitu jest mniejsza od twardości martenzytu.

Martenzyt – metastabilna faza stopu żelaza γ (gamma) i węgla powstała podczas szybkiego schłodzenia z prędkością większą od prędkości krytycznej z temperatury w której występuje austenit. Przemiana ta ma charakter bezdyfuzyjny. Cechuje go wysoka twardość i małą ciągliwość.

Wydzielenia martenzytu w stalach niestopowych – zmniejszenie stężenia C i zmniejszenie tetragonalności martenzytu. Zmniejszenie naprężeń ściskających powoduje, że dochodzi do przemiany austenitu szczątkowego w martenzyt odpuszczony. Rozpoczyna się II stadium odpuszczania, w którym następuje przemiana węglików przejściowych w cementyt. W III stadium odpuszczania zachodzi dalsze wydzielenie cementytu oraz jego koagulacja.

Wydzielenia martenzytu w stalach stopowych – zachodzą podobnie jak w niestopowych. Pierwiastek stopowy koncentruje się w cementycie dopóki nie osiągnie granicznej rozpuszczalności, po czym następuje przemiana cementytu w nowy węglik..

Podział stali ze względu na układ:
- Stal podeutektoidalna – stal zawierająca poniżej 0.77% węgla. Na polerowanym przekroju oglądanym pod mikroskopem daje się zauważyć ziarna ferrytu oddzielone obszarami perlitu. Wraz ze wzrostem zawartości węgla, udział ferrytu maleje, a perlitu wzrasta. Wzrasta także twardość stali, a obniża się jej ciągliwość.
- Stal eutektoidalna – stal zwierająca 0.77% węgla. Stal taka ma strukturę ziarnistego perlitu, składającego się z płytek ferrytu i cementytu.
- Stal nadeuktoidalna – stal zawierająca powyżej 0.77% węgla. Na polerowanym przekroju oglądanym pod mikroskopem daje się zauważyć ziarna perlitu oddzielone obszarami cementytu. Wraz ze wzrostem zawartości węgla, udział perlitu maleje, a cementytu wzrasta. Wzrasta także twardość stali, a obniża się jej ciągliwość.

przemiana eutektoidalna: γS → αP + Fe3C. – 727’C
przemiana eutektyczna: LC → γE + Fe3C, - 1148’C
przemiana perytektyczna: LB + αH → γJ - 1495’C

V część

Defekty sieci krystalicznej – niedoskonałości kryształów polegające na punktowym lub warstwowym zerwaniu regularności ich sieci. Defekty występują praktycznie we wszystkich rzeczywistych kryształach. Wynikają one z natury procesu krystalizacji.

1. Punktowe:

   • wakansy (luki)– wolne miejsca w sieci krystalicznej,

   • wyjście atomu na powierzchnie kryształu,

   • atomy międzywęzłowe – opuszczające węzły wskutek drgań cieplnych,

2. Liniowe – inaczej dyslokacje:

   • krawędziowe – poprzez wprowadzenie ekstra płaszczyzny między nieco rozsunięte płaszczyzny sieciowe, miarą dyslokacji jest wektor Burgersa, wyznaczony poprzez kontur Burgersa i prostopadły do linii dyslokacji krawędziowej,

   • śrubowe – powstają w wyniku przesunięcia płaszczyzn atomowych, wektor Burgersa równoległy do linii dyslokacji śrubowej,

   • mieszane – śrubowa i krawędziowa występujące w strukturach rzeczywistych,

3. Powierzchniowe:

   • granice ziaren – wąska strefa materiału, w której atomy są ułożone w sposób chaotyczny. Gdy kąt między dwoma sąsiednimi kierunkami krystalograficznymi jest:

     • większy od 15 stopni to szerokokątowa granica,

     • mniejszy – wąskokątowa,

   • granice międzyfazowe:

     • koherentne – atomy granicy ziarna są wspólnymi atomami obydwóch ziaren,

     • półkoherentne,

     • zerwanie koherentności - największe umocnienie,

   • błąd ułożenia – wskutek dyslokacji krawędziowej, EBU – energia błędu ułożenia,

Zgniotem nazywamy całość zmian własności fizycznych i mechanicznych metali i stopów wywołanych odkształceniem plastycznym na „zimno”, tzn. poniżej pewnej granicznej temperatury (temp. rekrystalizacji).

Poślizg. Podstawowym mechanizmem odkształcenia plastycznego metali jest poślizg. Polega on na wzajemnym przemieszczaniu się jednej części kryształu względem drugiej w płaszczyznach poślizgu w wyniku ruchu dyslokacji w kierunku poślizgu.

Bliźniakowanie polega na jednorodnym ścinaniu o wektor bliźniakowania kolejnych warstw atomów w płaszczyznach bliźniakowania.

Mechanizmem odkształcenia plastycznego o dużym znaczeniu dla obróbki plastycznej na gorąco jest pełzanie dyslokacyjne. W procesie tym w ślad za odkształceniem plastycznym na gorąco przebiegają dynamiczne procesy aktywowane cieplnie, usuwające częściowo lub niemal całkowicie skutki umocnienia zgniotowego, tj.:

• zdrowienie dynamiczne,

• rekrystalizacja dynamiczna.

Zdrowienie - I stadium przemian materiału poddanego zgniotowi, które obejmuje wszystkie zmiany z wyjątkiem powstawania nowych, wolnych od defektów, ziaren. Zachodzi poniżej Tk. Obejmuje zanik defektów punktowych i naprężeń, a w metalach o dużej energii wewnętrznej także porządkowanie dyslokacji zwane poligonizacją.

Rekrystalizacja (pierwotna) – w procesie tym tworzą się nowe nie odkształcone ziarna drogą powstawania zarodków i ich rozrostu. Zachodzi ona przy temperaturach wyższych niż zdrowienie, powyżej temperatury rekrystalizacji. Następuje większe niż w zdrowieniu uwolnienie zmagazynowanej energii, głównie dzięki zanikowi dyslokacji.
Wywołuje to zmniejszenie umocnienia, a więc obniżenie twardości i wytrzymałości oraz wzrost własności plastycznych . Obserwujemy istotne zmiany struktury, gdyż powstają nowe ziarna.

Rozróżnia się przy tym:

- rekrystalizację pierwotną (przebudowa odkształconej struktury i powstanie nowych ziaren; jest to tzw. normalny wzrost ziaren i jego siłą napędową jest energia zgromadzona),

- rekrystalizację wtórną (rozrost niektórych już odbudowanych ziaren kosztem innych; jest to tzw. rozrost anormalny, jego siłą napędową jest optymalizacja konfiguracji granic międzyziarnowych),

Poligonizacja – zwana także wysokotemperaturowym zdrowieniem, polega na przegrupowaniu dyslokacji do konfiguracji o mniejszej energii.

Dynamiczne zdrowienie i rekrystalizacja – są to procesy, które przebiegają przy stałej (w przybliżeniu) sile napędowej. Jest to możliwe dzięki temu, że zachodzą one jednocześnie z odkształceniem lub z niewielkim opóźnieniem, co występuje podczas obróbki plastycznej na gorąco, np. walcowania. Przebieg tych procesów zależy od wielu czynników zarówno zewnętrznych tj. parametrów odkształcenia: temperatury, stopniu zgniotu, szybkości odkształcenia jak i wewnętrznych związanych z własnościami materiału.

Proces starzenia odkształceniowego polega na dyfuzji atomów pierwiastków rozpuszczonych w metalu w kierunku dyslokacji i prowadzi w przeciwieństwie do procesów zdrowienia i rekrystalizacji do wzrostu naprężeń uplastyczniających.

Odkształcenie plastyczne metalu powoduje zmiany:

•kształtu i wymiarów elementu,

•mikrostruktury,

•stanu naprężeń,

•właściwości.

Całokształt zmian określa się mianem zgniotu.

Zmiany właściwości fizycznych i chemicznych metali wywołanych odkształceniem plastycznym:

- spadek przewodności elektrycznej, przenikalności i podatności magnetycznej

- wzrost histerezy magnetycznej

- spadek odporności na korozję

Zdrowienie – procesy wydzielania się z odkształconego metalu energii zmagazynowanej, dzięki wzajemnemu oddziaływaniu, przegrupowaniu przez wspinanie i anihilacji dyslokacji bez udziału migracji szerokokątowych granic ziaren.

Rekrystalizacja – procesy zachodzące w uprzednio odkształconym metalu, związane z migracją szerokokątowych granic ziaren.

Gniot krytyczny – przeważnie w przedziale 2-12%, powoduje po rekrystalizacji szczególnie gruboziarnistą strukturę. Z tego powodu projektując obróbkę plastyczną wyrobów, które będą podlegać rekrystalizacji, należy unikać odkształcenia krytycznego.

POLIMERY

I część

Lepkospręzystość to jednoczesne występowanie właściwości lepkich i sprężystych. Właściwości lepkie są związane z odkształceniami nieodwracalnymi pod wpływem działania siły, zwiększając się z czasem. Właściwości sprężyste są związane z występowaniem odkształceń odwracanych pod wpływem działania siły, które zanikają natychmiast po jej odjęciu.

Temperatura mięknięcia - temperatura, przy której materiał zaczyna zmieniać się z ciała stałego w masę plastyczną.

Temperatura topnienia – temperatura, w której kryształ zamienia się w ciecz. Jest to też najwyższa możliwa temperatura, w której może rozpocząć się krystalizacja tej substancji. Krystalizacja zachodzi jednak często przy niższej temperaturze niż temperatura topnienia, co zależy od wielu czynników, np. obecności zarodków krystalizacji, tempa schładzania czy ciśnienia.

Elastyczność - właściwość materiałów polimerowych do odwracalnej zmiany kształtu pod działaniem zewnętrznych sił. Niektóre materiały polimerowe charakteryzują się zdolnościami do odkształceń elastycznych. Są to elastomery. Do elastomerów należy np. guma.

ELASTOMERY ( polimery kauczukopodobne ) - są to polimery, których temperatura mięknienia Tm jest niższa od temperatury pokojowej, a więc polimery, które występują w temperaturze pokojowej w stanie wysokoelastycznym. Powstające w elastomerach, pod wpływem niewielkich sił odkształcenia są powrotne (odwrotne, elastyczne) i duże (> 100-1000%), ale powrót ten występuje z pewnym opóźnieniem tym większym, im niższa jest temperatura.

PLASTOMERY - są to polimery, w których odkształcenia elastyczne nie występują praktycznie w ogóle (to znaczy są mniejsze niż 1%) lub dają się wymusić dopiero przy odpowiednio dużych naprężeniach. Plastomerami są więc polimery, dla których temperatura mięknienia Tm jest wyższa od temperatury pokojowej, czyli polimery występują w temperaturze pokojowej w stanie szklistym kruchym lub szklistym wymuszonej elastyczności.

TERMOPLASTY (elastomery termoplastyczne) - podczas ogrzewania miękną i dają się kształtować (w stanie wysokoelastycznym lub stanie płynięcia), a po ochłodzeniu sztywnieją (twardnieją) i zachowują nadaną im postać. Proces ten można powtarzać wielokrotnie. Formowanie termoplastów polega więc na odwracalnej zmianie stanu fizycznego. Ich makrocząsteczki (liniowe lub rozgałęzione) nie ulegają zmianie podczas formowania, jeśli wskutek przekroczenia temperatury nie niepożądana degradacja chemiczna. Termoplastami są polimery bezpostaciowe lub częściowo krystaliczne.

DUROPLASTY - są polimerami o makrocząsteczkach przestrzennie usieciowanych, których po całkowitym zakończeniu procesu polireakcji nie można wprowadzić w stan płynięcia oraz na ogół również w stan wysokoelastyczny. Ostateczny proces formowania duroplastów jest więc nieodwracalny tzn. można je formować tylko raz.

ŻYWICE EPOKSYDOWE, EP - reagentami w tworzeniu wielkocząsteczkowych silnie usieciowanych żywic EP są dwufunkcyjne lub wielofunkcyjne małocząsteczkowe związki z aktywnymi atomami wodoru. Podstawowym warunkiem pożądanego przebiegu reakcji sieciowania jest utrzymanie dokładnych stosunków reagentów, które wbudowują się w makrocząsteczkę w wyniku addycji do grupy epoksydowej.

ŻYWICE POLIESTROWE, UP - nienasyconymi żywicami poliestrowymi są rozpuszczalne i topliwe poliestry, które zawierają co najmniej jeden składnik nienasycony. Ulegają one kopolimeryzacji w mieszaninie z różnymi związkami zdolnymi do polimeryzacji, jak styren, monomery winylowe, allilowe lub akrylowe, wobec organicznych nadtlenków jako inicjatorów, z powstawaniem twardych, nietopliwych i nierozpuszczalnych tworzyw sztucznych.

LAMINATY - tworzywa warstwowe. Do produkcji laminatów najczęściej stosuje się nasycające żywice melaminowo-formaldehydowe odznaczające się dobrą wodoodpornością, twardością, odpornością na ścieranie, zarysowanie, odpornością na światło, a także na rozpuszczalniki organiczne, rozcieńczone kwasy i alkalia.

AMINOPLASTY - tworzywa sieciujące (UF, MF).

FENOPLASTY - tworzywa sieciujące (PF).

TWORZYWA SZTUCZNE - szeroka grupa materiałów, których podstawowym lub rzadziej jedynym składnikiem są polimery. Dodatkowo w tworzywach sztucznych mogą występować napełniacze (proszkowe, włókniste, warstwowe), oraz środki pomocnicze (zmiękczające, smarujące, antystatyczne, barwiące, stabilizujące, itp.).

II część wykłady!

Polimery (gr. polymeres - wieloczęściowy, zbudowany z wielu części) – substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami.
Przez "bardzo dużą masę cząsteczkową" rozumie się zwykle taką sytuację, gdy odjęcie lub przyłączenie jednego meru nie zmienia w zasadniczym stopniu ogólnych własności chemicznych i fizycznych związku chemicznego. Odróżnia to polimery od oligomerów, które mają jeszcze na tyle małą masę cząsteczkową, że dodanie do nich lub odjęcie jednego meru skutkuje zauważalną zmianą np. ich temperatury topnienia.
Polimery naturalne są jednym z podstawowych budulców organizmów żywych. Polimery syntetyczne są podstawowym budulcem tworzyw sztucznych, a także wielu innych powszechnie wykorzystywanych produktów chemicznych takich jak: farby, lakiery, oleje przemysłowe, środki smarujące, kleje itp. Polimery syntetyczne otrzymuje się w wyniku łańcuchowych lub sekwencyjnych reakcji polimeryzacji ze związków posiadających minimum dwie grupy funkcyjne zwanych monomerami.

Polimery naturalne - są to polimery wytwarzane w 100% przez organizmy żywe; są to m.in. celuloza, białka, kwasy nukleinowe.

Polimery syntetyczne to polimery, które, w odróżnieniu od biopolimerów, nie występują naturalnie lecz są w całości otrzymywane ze związków chemicznych o małej masie cząsteczkowej zwanych monomerami.

Monomery do syntezy polimerów syntetycznych pozyskuje się z kilku źródeł:

• bezpośrednio z ropy naftowej pozyskuje się m.in. etan (etylen), propen (propylen) i styren (winylobenzen), butadien, z których otrzymuje się poliolefiny takie jak polietylen {PE}, polipropylen {PP}, polistyren (PS), polibutadien {PBA) i ich kopolimery,

• z procesów opartych na gazie syntezowym otrzymuje się m.in. chlorek winylu, metakrylan metylu i akrylonitryl, z których otrzymuje się polimery winylowe takie jak poli(chlorek winylu) (PCW, PVC), poli(metakrylan metylu) (PMM) i poliakrylonitryl (PAN).

• z pozostałych syntez typowo organicznych, do których substraty pozyskuje się z różnych źródeł otrzymuje się m.in kaprolaktam, akroleinę, izocyjaniany, tlenek etylenu, chlorki kwasów karboksylowych i diole, z których otrzymuje się poliamidy, poliakroleiny, poliuretany, polietery i poliestry.

• z syntez nieorganicznych i metaloorganicznych, pozyskuje się monomery takie jak silany, siarczki, i fosfazeny, z których otrzymuje się silikony, polisiarczki i polifosfazeny.

Polimery syntetyczne stanowią podstawowy (choć zazwyczaj nie jedyny) składnik wielu materiałów. Są to m.in:

• Tworzywa sztuczne, które dzielą się na

  • duromery czyli tworzywa konstrukcyjne, o własnościach mechanicznych zbliżonych do metali (np. poli(tlenek metylenu) czy kevlar)

  • elastomery zwane popularnie gumami - czyli tworzywa, które posiadają zdolność wielokrotnego rozciągania i powrotu do poprzednich wymiarów (np. usieciowany polibutadien)

  • plastomery czyli tworzywa o własnościach pośrednich między duromerami i elastomerami, które są m.in stosowane do produkcji rozmaitych przedmiotów nie muszących wytrzymywać dużych obciążeń mechanicznych (np. obudów urządzeń elektronicznych). (np. polietylen)

• włókien sztucznych, takich jak np. Anilana, której głównym składnikiem jest poliakrylonitryl, czy Nylon, którego głównym składnikiem są poliamidy,

• farb, lakierów, laminatów i innych materiałów do pokrywania powierzchni

• klejów i innych środki powierzchniowo czynnych

• membran i innych materiałów o zdolnościach rozdzielczych.

Polimeryzacja to reakcja, w wyniku której związki chemiczne o małej masie cząsteczkowej zwane monomerami lub mieszanina kilku takich związków reagują same ze sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego powstają cząsteczki o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej od substratów, tworząc polimer.

Reakcje polimeryzacji można podzielić na:

• polimeryzacje stopniowe (polikondensacje)

• polimeryzacje łańcuchowe (addycyjne)

Polikondensacja – reakcja polimeryzacji, przebiegająca stopniowo i z wydzieleniem niskocząsteczkowego produktu ubocznego (np. wody, metanolu, glikolu). Obecnie od tego terminu stopniowo się odchodzi, stosując zamiast niego termin polimeryzacja stopniowa. Jest on jednak wciąż popularny w przemyśle.

Ważniejsze polimery otrzymywane przez polikondensację to:

• poliamidy – tworzywa o dość wysokiej temperaturze mięknięcia, stosowane jako włókna i tworzywa lite.

• niektóre poliestry – stosowane jako tworzywa do opakowań, materiał budowlany, lepiszcza i włókna.

• żywice fenolowo-aldehydowe (fenoplasty, m.in. bakelit) – otrzymuje się przez polikondensację fenoli i aldehydów. Zależnie od zawartości składników i warunków, w jakich przebiega reakcja, oraz od rodzaju katalizatora można otrzymywać żywice fenolowo-aldehydowe zarówno w postaci materiałów termoutwardzalnych, jak i termoplastycznych

• żywice epoksydowe – są produktem kondensacji fenoli i epitlenków. Odznaczają się doskonałą przyczepnością do metali i szkła, odpornością chemiczną i własnościami elektroizolacyjnymi. Są używane jako składniki klejów, np. epidianu.

• żywice mocznikowo-formaldehydowe (aminoplasty) – są produktem polikondensacji mocznika i formaldehydu. Wykazują własności termoplastyczne. Są bezbarwne, lecz dają się zabarwiać na różne kolory. Mają dobre własności elektroizolacyjne

• żywice anilinowo-formaldehydowe (np. tekstolit)

• żywice silikonowe i polisiloksany – składają się z cząsteczek o skomplikowanej budowie, zawierających atomy krzemu, węgla, wodoru i tlenu. Wykazują one doskonałe własności elektroizolacyjne i dużą odporność na działanie podwyższonej temperatury.

Poliaddycja – rodzaj reakcji chemicznej, polimeryzacja, w której nie występują produkty uboczne i która ma charakter stopniowy a nie łańcuchowy. W procesie poliaddycji są otrzymywane m.in. poliuretany.
Poliaddycja jest procesem polimeryzacji, który podobnie jak polimeryzacja łańcuchowa zachodzi bez produktów ubocznych w każdym akcie propagacji i warunkach silnie nierównowagowych, ale podobnie jak polikondensacja ma ona charakter stopniowy.

II wykład

Pełzanie – powolna zmiana kształtu materiału (odkształcenie) wskutek działania stałych, długotrwałych obciążeń, mniejszych od granicy sprężystości materiału.
Pełzanie metali przy rozciąganiu – powolne, ciągłe plastyczne wydłużanie się metalu pod stałym obciążeniem i przy stałej temperaturze.
Pełzanie betonu polega na przyroście odkształceń w wyniku stałego (w czasie) naprężenia.

Polietylen lub polieten – polimer etenu. Symbol przemysłowy: (PE). Polietylen jest giętki, woskowaty, przezroczysty, termoplastyczny. Traci elastyczność pod wpływem światła słonecznego i wilgoci. Synteza polietylenu jest przykładem polimeryzacji rodnikowej.

Polipropylen – polimer z grupy poliolefin, który zbudowany jest z merów o wzorze: –[CH₂CH(CH₃)]–. Otrzymuje się go w wyniku niskociśnieniowej polimeryzacji propylenu. Polipropylen jest jednym z dwóch, obok polietylenu, najczęściej stosowanych tworzyw sztucznych. Na przedmiotach produkowanych z tego tworzywa umieszcza się zwykle symbol PP.
Polipropylen jest węglowodorowym polimerem termoplastycznym, tzn. daje się wprowadzić w stan ciekły pod wpływem zwiększenia temperatury oraz z powrotem zestalić po jej obniżeniu, bez zmian własności chemicznych.

Polistyren (-[CH₂CH(C₆H₅)]_n-) polimer z grupy poliolefin otrzymywany w procesie polimeryzacji styrenu, pochodzącego zwykle z procesu katalitycznego odwodornienia etylobenzenu (ok. 85% światowej produkcji). Jego zaletą w stosunku do polietylenu i polipropylenu jest niższa temperatura mięknienia i mniejsza lepkość stopu, dzięki czemu łatwiej jest z niego otrzymywać w procesie formowania wtryskowego niewielkie przedmioty o złożonych kształtach.

Tworzywa styrenowe należą obok poliolefin i PVC do podstawowych termoplastów o masowym zastosowaniu w różnych dziedzinach techniki i życia codziennego. O poważnej roli polistyrenu i jego pochodnych wśród tworzyw sztucznych zadecydowały następujące czynniki:
- dobrze opanowane metody otrzymywania polimeru i względnie niska cena surowców wyjściowych;
- dobre właściwości fizyczne i chemiczne;
- łatwość przetwórstwa, szczególnie formowania wtryskowego;
- łatwość kopolimeryzacji styrenu z innymi monomerami;
- możliwość modyfikacji przez mechaniczne mieszanie z innymi polimerami;
- łatwość uzyskiwania pięknych barw i efektów wizualnych.

Obecnie na świecie produkuje się następujące odmiany tworzyw styrenowych:

1. polistyren niskoudarowy - homopolimer styrenu bez żadnych modyfikacji, nazywany polistyrenem zwykłym lub standardowym ( polistyren S );
2. polistyren wysokoudarowy - homopolimer styrenu modyfikowany butadienem ( polistyren SB );
3. kopolimer SAN - kopolimer styrenu z akrylonitrylem;
4. kopolimer ABS - kopolimer akrylonitrylu, butadienu i styrenu;
5. kopolimer MBS - kopolimer metakrylanu metylu, butadienu i styrenu;

Polimery winylowe to polimery otrzymywane w wyniku polimeryzacji winylowej z monomerów zawierających podwójne wiązania C=C, których łańcuchy główne składają się z atomów węgla powiązanych pojedynczymi wiązaniami -C-C-C-C-.

Polimery winylowe to najszersza gałąź polimerów syntetycznych. Należą do nich:

• część poliolefin czyli polimerów zawierających tylko atomy węgla i wodoru

• polifluoroolefiny - czyli polimery zawierające oprócz atomów węgla i wodoru także atomy fluoru - ich najbardziej znanym przedstawicielem jest teflon

• polichloroolefiny - czyli polimery zawierające oprócz atomów węgla i wodoru także atomy chloru, których najbardziej znanym przedstawicielem jest poli(chlorek winylu)

• poliakrylany, polimetakrylany, polioctany winylowe - czyli polimery zawierające grupy karboksylowe i estrowe.

• oraz polimery z pozostałymi grupami funkcyjnymi takimi jak: poliakrylonitryl, poli(alkohol winylowy), poli(acetal winylowy) i inne.

Poli(chlorek winylu), PCV, PCW, -[-CH₂-CHCl-]_n-, biały proszek, o gęstości 1,4 g/cm³, produkt polimeryzacji rodnikowej chlorku winylu, termoplastyczny. Wykazuje bardzo dobrą wytrzymałość mechaniczną i dobre własności dielektryczne. Polichlorek winylu znajduje zastosowanie jako materiał elektroizolacyjny, surowiec do wyrobu płytek podłogowych, płyt gramofonowych, rur.

Poli(metakrylan metylu), PMMA, szkło organiczne, -[-CH₂-C(CH₃)( COOCH₃)-]_n-, produkt polimeryzacji metakrylanu metylu, termoplast. Gęstość 1,18 g/cm³. Z polimetakrylanu metylu (produkowanego w postaci arkuszy, prętów, bloków i rur) wykonywane są klosze świateł sygnalizacyjnych, soczewki, szyby okienne, lotnicze i samochodowe, urządzenia sanitarne.

Poliakrylonitryl (PAN) – polimer otrzymywany w wyniku polimeryzacji akrylonitrylu. Czysty poliakrylonitryl jest sztywnym i kruchym duroplastem.
Polimer ten i jego kopolimery są stosowane głównie do produkcji włókien sztucznych, o własnościach zbliżonych do jedwabiu i wełny. Stosowany jest także do produkcji tkanin filtracyjnych i jako substrat do produkcji włókien węglowych. Z poliakrylonitrylu produkowane są włókna syntetyczne (anilana).

Poliamidy, -[-C(O)RC(O)NHRNH-]_n-, polimery termoplastyczne o budowie łańcuchowej, bezbarwne lub kremowe, o gęstości 1,1 g/cm³. Są rozpuszczalne w kwasach i fenolach. Poliamidy otrzymuje się przez polikondensację m.in.: diamin z kwasami dikarboksylowymi lub polimeryzację laktamów.
Poliamidy mogą zaabsorbować do kilku procent wody. Ulegają działaniu kwasów, stężonych zasad, utleniaczy. Są wytrzymałe mechanicznie, odporne na ścieranie i elastyczne. Łatwo tworzą włókna. Z poliamidów wytwarzane są koła zębate, armatura wodociągowa, galanteria, folie i włókna, żyłki wędkarskie a także powłoki fluidalne na metale.
Poliamid 6,6 znany jest pod nazwą nylon.

Kevlar (PPTA, poli(tereftalano-1,4-fenylodiamid) lub poli(p-fenylotereftalanoamid), -[-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n- ) - polimer z grupy poliamidów, a dokładniej aramidów, z którego przędzie się włókna sztuczne o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie.
Kevlar nie rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych, ale rozpuszcza się w stężonym kwasie siarkowym. Jest około 5 i pół razy lżejszy od stali - jego gęstość wynosi 1,44 g/cm³.
Kevlar to materiał, z którego produkowane są włókna stosowane m.in. w kamizelkach kuloodpornych, kaskach i hełmach ochronnych, trampolinach, wewnętrznych powłokach nart, rakiet tenisowych i kajaków, a nawet częściach pancerza lotniskowców.

Teflon – nazwa handlowa polimeru o nazwie systematycznej: politetrafluoroetylen -[-CF₂-CF₂-]_n- (PTFE). Ten sam polimer znany jest w Polsce również pod nazwą tarflen.
Czysty politetrafluoroetylen jest całkowicie nietopliwy i zaczyna rozkładać się w temperaturze 327 °C.

Poliwęglany – grupa polimerów z grupy poliestrów, będące formalnie estrami kwasu węglowego. Poliwęglany są termoplastycznymi (formowanymi przez wtrysk i wytłaczanie na gorąco) tworzywami sztucznymi o bardzo dobrych własnościach mechanicznych, szczególnie udarności i dużej przezroczystości. Własności poliwęglanów są podobne nieco do pleksiglasu, ale poliwęglan jest dużo bardziej wytrzymały mechanicznie i jednocześnie droższy. Jego twardość i odporność na ściskanie jest zbliżona do aluminium.
Poliwęglan jest stosowany wszędzie tam, gdzie potrzebne jest przezroczyste tworzywo o wyjątkowo dobrych parametrach mechanicznych. Najbardziej rozpowszechnionym zastosowaniem są warstwy uodporniające szklane szyby na stłuczenie, a nawet przestrzelenie z broni palnej.

Materiał kompozytowy (lub kompozyt) - materiał o strukturze niejednorodnej, złożony z dwóch lub więcej komponentów (faz) o różnych właściwościach. Właściwości kompozytów nigdy nie są sumą, czy średnią właściwości jego składników. Najczęściej jeden z komponentów stanowi lepiszcze, które gwarantuje jego spójność, twardość, elastyczność i odporność na ściskanie, a drugi, tzw. komponent konstrukcyjny zapewnia większość pozostałych własności mechanicznych kompozytu. Wiele kompozytów wykazuje anizotropię różnych właściwości fizycznych. Kompozyt składa się z osnowy i umieszczonego w niej drugiego składnika (zbrojenia) o znacznie lepszych właściwościach mechanicznych. Zadaniem zbrojenia jest wzmacnianie materiału, poprawianie jego właściwości mechanicznych.

Rodzaje kompozytów:

• Kompozyty strukturalne - w których występują ciągłe struktury komponentów konstrukcyjnych - warstwy (np. sklejka), pręty (np. żelbet) lub regularne struktury trójwymiarowe np. przypominające plaster miodu,

• laminaty - które składają się z włókien zatopionych w lepiszczach - w zależności od sposobu uporządkowania włókien rozróżnia się taśmy kompozytowe - włókna ułożone w jednym kierunku - maty kompozytowe - w dwóch prostopadłych kierunkach - lub nieuporządkowane np. pykret,

• mikrokompozyty i nanokompozyty - w których regularna struktura dwóch lub więcej składników jest zorganizowana już na poziomie nadcząsteczkowym - tego rodzaju kompozyty występują w organizmach naturalnych - np. drewno - jest rodzajem mikrokompozytu, w skład którego wchodzą zorganizowane w skręcone pęczki włókna celulozowe, "sklejone" ligniną - współcześnie próby sztucznego otrzymywania tego rodzaju kompozytów są prowadzone w ramach badań nanotechnologicznych,

• stopy strukturalne - które są rodzajem stopów metali, metali z niemetalami, polimerów między sobą oraz polimerów z metalami i niemetalami o bardzo regularnej mikrostrukturze - przykładem tego rodzaju kompozytu jest stal damasceńska i duraluminium.

Włókna sztuczne - rodzaj włókien, które nie występują w naturze, lecz są sztucznie wytworzone przez człowieka.

Włókno węglowe (włókno karbonizowane) – włókno powstające w wyniku kontrolowanej pirolizy poliakrylonitrylu i innych polimerów organicznych, składające się prawie wyłącznie z rozciągniętych struktur węglowych podobnych chemicznie do grafitu. Laminaty i materiały kompozytowe oparte na włóknach węglowych nazywane są karbonami.

Włókna szklane – włókna chemiczne, otrzymywane ze szkła wodnego i czasami też ze stopionego szkła.

• włókna szklane grube (tzw. wata szklana lub wełna szklana) są włóknami nieciągłymi, o średnicy 5–30 µm; stosowane głównie jako izolacja cieplna, akustyczna, przeciw wilgoci.

• włókna szklane ciągłe, o średnicy 3–13 µm są stosowane w postaci przędzy, wyrobów tkanych i dzianych oraz rowingu (zespół pasm włókien szklanych złączonych ze sobą bez skrętu) jako materiał izolacyjny w elektrotechnice, do wyrobu filców, tkanin dekoracyjnych, do wzmacniania tworzyw sztucznych, do zbrojenia betonu.

• włókna szklane jako mata, w rolkach, średnio o szerokości 100 cm i wadze do 50 kg, używane do produkcji różnych wyrobów w formach silikonowych i formach twardych z użyciem żywicy poliestrowej,

• włókna supercienkie o średnicy 1–3 µm są stosowane do wyrobu dobrych izolacji akustycznych i cieplnych

Włókna grafitowe zawierają ok. 99% węgla z dobrze wykształconą i zorientowaną grafitową strukturą krystaliczną; włókno grafitowe z poliakrylonitrylu mają moduł E ok. 420 GPa, wytrzymałość Rr ok. 2 500 MPa.

Laminaty – rodzaj kompozytów: tworzywa powstające z połączenia dwóch materiałów o różnych właściwościach mechanicznych, fizycznych i technologicznych, w których składnik wzmacniający (tzw. zbrojenie) jest układany w postaci warstw.

Charakterystyka laminatu:

• wysoka wytrzymałość mechaniczna

• wysoka odporność na warunki atmosferyczne

• wysoka twardość powierzchni

• odporność na zabrudzenia

• odporność na środki chemiczne

• produkt naturalnego pochodzenia

Anizotropia – zależność od kierunku. Termin stosowany w wielu dziedzinach. Przeciwieństwem anizotropii jest izotropowość. Wykazywanie odmiennych właściwości (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła, szybkość wzrostu i rozpuszczania kryształu) w zależności od kierunku.

Izotropowość, izotropia – niezależność od kierunku. izotropowość materiału jest to brak różnic we właściwościach fizycznych tego materiału, takich jak: rozszerzalność termiczna, przewodzenie ciepła, przewodnictwo elektryczne czy współczynnik załamania światła, niezależnie od tego w jakim kierunku są one mierzone.

Wytwarzanie kompozytów włóknistych:
- Metoda kontaktowa
- Metoda natryskowa
- Metoda ciągła wytwarzania prętów, rur i kształtowników
- Metoda nawijania włókien
- Wytwarzanie kompozytów z taśm prepreg

Kompozyty z osnową polimerową – PMC (Polimer Matrix Composites) mogą być wzmacniane grubymi i mocnymi włóknami wkomponowanymi w miękką i ciągliwą osnowę. Osnowę mogą stanowić polimery termoutwardzalne (poliepoksydy i poliestry) oraz polimery termoplastyczne (poliamidy). Najbardziej rozpowszechnionymi rodzajami wzmocnienia stosowanymi w kompozytach PMC są włókna szklane
G (Glass), węglowe – C (Carbon) i aramidowe – A

Prasowanie - rodzaj obróbki mechanicznej polegający na wywieraniu nacisku na element obrabiany.

Polimery przewodzące - polimery zdolne do przewodzenia prądu elektrycznego.
Ze względu na mechanizm przewodzenia istnieją trzy rodzaje polimerów przewodzących:

• przewodzące "po głównym łańcuchu" - przewodzenie odbywa się w nich podobnie jak w metalach, dzięki istnieniu pasm przewodnictwa powstających w wyniku delokalizacji elektronów w wiązaniach chemicznych; polimery tego rodzaju zawierają zwykle układy sprzężonych wiązań wielokrotnych; nazywane są polimerami skoniugowanymi lub polimerami metalicznymi; niektóre tego rodzaju polimery nie zawierają jednak wiązań wielokrotnych lecz ich przewodnictwo wynika z nakładania się pustych orbitali d wzdłuż głównego łańcucha

• przewodzące poprzez mechanizm kompleksowania z przeniesieniem ładunku; polimery tego rodzaju zawierają grupy boczne o strukturze kompleksów zdolnych do przenoszenia ładunku, takich jak TCNQ lub TTF

• przewodzące jonowo zwane polielektrolitami, w których jony są transportowane przez kanały występujące między łańcuchami polimerów.

Poliacetylen (inaczej: polietyn, skróty: PA, PAC, -[-C₂H₂-]_n-) - polimer przewodzący prąd elektryczny. Poliacetylen powstaje podczas polimeryzacji acetylenu (CH≡CH), podczas której wiązania potrójne przekształcają się w wiązania podwójne wytwarzając jednocześnie wiązania pomiędzy kolejnymi cząsteczkami.

Polianilina (PANI, PAni) to organiczny polimer przewodzący prąd elektryczny.

Materiały z pamięcią kształtu (SMP) Zjawisko pamięci kształtu polimerów polega na powrocie polimeru do kształtu pierwotnego, po zdjęciu obciążenia wywołującego zmianę kształtu i po ogrzaniu polimeru do temperatury wyższej niż temperatura jego przemiany zeszklenia (Tg). Siłą napędową tego unikatowego zjawiska są mikroruchy Brona w temperaturze powyżej Tg, a nie jak w przypadku SMA zmiany mikrostruktury wywołane przemianami fazowymi. Przejawia się tendencja powrotu polimeru do stanu o minimalnej energii.

Bionika (od gr. bios – życie i mimesis – naśladować; inne nazwy: biomimetyka, biomimikra, inżynieria bioniczna) – interdyscyplinarna nauka badająca budowę i zasady działania organizmów oraz ich adaptowanie w technice (zwłaszcza w automatyce) i budowie urządzeń technicznych na wzór organizmu. Stara się poznawać i wykorzystać procesy sterujące działaniem organizmów w różnych działach techniki, głównie w automatyce, elektronice i mechanice. Patenty przygotowane przez naukowców wykorzystują rozwiązania występujące w naturze. Opracowania nowych rozwiązań dzięki biomimetyce pozwoli na zmniejszenie przypadkowości w badaniach naukowych oraz umożliwi łatwiejsze generowanie nowych rozwiązań.

CERAMIKA

Ceramika klasyczna - Do tego typu ceramiki zalicza się dachówkę , cegłę budowlaną , rury melioracyjne a także wyroby garncarskie i kaflarskie. Ich produkcja polega na przerobie gliny i uformowaniu z niej
wyrobów i następnie wypaleniu w temperaturze 900 – 11000C.

Materiały ceramiczne odznaczają się przede wszystkim odpornością na działanie wysokich temperatur i czynników chemicznych, dobrymi właściwościami mechanicznymi i dielektrycznymi oraz twardością; wadą ich jest kruchość, która uniemożliwia obróbkę mechaniczną wyrobów.

Szkło — według amerykańskiej normy ASTM-162 (1983) szkło zdefiniowane jest jako nieorganiczny materiał, który został schłodzony do stanu stałego bez krystalizacji.
Surowcem do produkcji tradycyjnego szkła jest piasek kwarcowy.

Spiekanie, proces polegający na ogrzewaniu sproszkowanych lub drobnoziarnistych substancji do temperatury bliskiej temperaturze topnienia, bez doprowadzenia ich do stanu ciekłego.
W wyniku spiekania następuje nadtopienie powierzchni i sklejenie poszczególnych ziaren w porowatą masę. Spiekanie pozwala na połączenie składników, których złączenie innymi metodami jest niemożliwe. Stosuje się je w przemyśle ceramicznym i metalurgicznym.

Moduł Younga (E) – inaczej moduł odkształcalności liniowej albo moduł (współczynnik) sprężystości podłużnej (w układzie jednostek SI) – wielkość określająca sprężystość materiału. Wyraża ona, charakterystyczną dla danego materiału, zależność względnego odkształcenia liniowego ε materiału od naprężenia σ, jakie w nim występuje w zakresie odkształceń sprężystych.

Prawo Hooke'a – prawo mechaniki określające zależność odkształcenia od naprężenia. Głosi ono, że odkształcenie ciała pod wpływem działającej na nie siły jest wprost proporcjonalne do tej siły. Współczynnik między siłą a odkształceniem jest często nazywany współczynnikiem (modułem) sprężystości.