1.Metal- materiał w którym dominującym wianiem miedzy atomowym jest wiązanie metaliczne

Stopy Metali-to układy wieloskładnikowe, złożone z więcej niż jednego pierwiastka, charakteryzują się przewagą wiązania metalicznego.

Właściwości:

• Dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne

• Dodatni współczynnik temp rezystywności(oproś elektryczny zwiększa się:

• Połysk metaliczny polegający na odbijaniu światła od wypolerowanych powierzchni

• Plastyczność czyli zdolność do trwałych odkształceń pod wpływem przyłożonego naprężenia

• W dotyku są zimne

• Duża wytrzymałość mechaniczna

Podział metali ze względu na:

a) gęstość (lekkie, ciężkie)

b) temperatura topnienia (łątwotopliwe np.,cynk, cyna ołów, trudnotopliwe np. żelazo, nikiel)

c) właściwości chemiczne (szlachetne np.złoto, srebro ; nieszlachetne np. potas żelazo)

2.Stale i żeliwa

Stopy żelaza:

a)stale-stopy żelaza z węglem mniej niż 2% mogą również zawierać inne składniki głownie metale np. chrom nikiel margam:

-stale niestopowe-głownym pierwiastkiem oprócz Fe jest C, w którym stężenie każdego z pozostałych pierwiastków jest mniejsze od wartości granicznych

-stale nierdzewne-zawierają mniejsze bądź równe10,5%Cr, (wysoka ilość węgla, plastyczne i odporne na korozje)

-inne stale stopowe w których stężenie co najmniej jednego z pierwiastków jest równe lub większe od wartości granicznych.

-żeliwo stopowe i niestopowe

-staliwo stopowe i niestopowe

Stopy metali niezależnych:

a)Aluminium i stopy aluminium

-aluminium cechuje się dużą plastycznością, mała gęstością (metale lekkie) dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym , niską wytrzymałością

- ze względu na stosunkowo niskie właściwości wytrzymałościowe stosuje się stopy które po odp. obróbce cieplnej mają wytrzmałosc nawet kilkakrotnie większa

-stopy aluminium dzieli się na odlewnicze i na obróbki plastycznej

b) miedz i stopy miedzi (brąz-stop miedzi i cynku, mosiądz-stop miedzi i cyny)

-duża wytrzymałość, odporność na korozje

-duże przewodnictwo cieplne i elektryczne niska twardość

c) stopy tytanu:

-małą gęstość, odporność na korozje, wytrzymałość, wysoka cena, dobry do temp 500stC, wysoka wytrzymałość względna

-biozgodność-stopy te są stosowane w ciele człowieka (jedyny mozliwy w tym celu pierwiastek)

-efekt pamięci kształtu

d)stopy niklu:

-pierwiastek ciężki, gęstość podobna do tytanu, niska wytrzymałość względna

e) stopy cynku, magnezu, cyny, ołowiu:

-cynk bardzo tani, niska wytrzymałość, tania obróbka, niestabilne włąsciwosci

-magnez lżejszy od aluminium i droższy, najlżejszy stosowany w przemyśle, niska wytrzymałość, wykorzystany gdy zależy nam na małej masie, trudna i niebezpieczna obróbka

-cyna połączenie nitowe, brązy cynowe, drogi, trudno dostępny

-ołów-dodatek do stopów, szeroko stosowany w przemyśle np. baterie

ZELIWA

- stopy zawierające od 2-3,8% węgla:

-otrzymuje się przez przetopione surówki w piecach zwanych żeliwiakami, tani materiał, stosuje się do wykonywania odlewów

-charakteryzuje się łatwością wypełniania form a po zastygnięciu obrabialnością

-dzięki wysokiej zawartości węgla podsiada wysoką odpornosc na korozje

-dzieli się na: szare, białe, połowiczne, ciągliwe, stopowe

-Zastosowanie: przemysł motoryzacyjny, obudowa skrzyni biegów piece żeliwne, kaloryfery

STALIWO

- wieloskładnikowy stop żelaza z węglem w postaci lanej (czyli odlane formy odlewnicze) nie poddany obróbce plastycznej

-w odmianach użytkowych zawartość węgla nie przekracza 1,5%

-właściwości mechaniczne nieco niższe od stali natomiast znacznie lepsze wł. mechaniczne żeliwa, w szczególności jest plastycznie obrabialne i dobrze staliwne

-ze wzgl. na skład chemiczny wyróżnia się staliwo węglowe i stopowe

-ze wzgl. na własności fizyczne wyróżnia się :

• Węglowe (zwyklej wyższej i najwyższej jakości)

• Stopowe ( manganowe, chromowe , żaroodporne na korozje, konstrukcyjne do pracy w pod temp)

3.Tworzywa Ceramiczne

Materiały ceramiczne - stanowią materiały nieorganiczne o jonowych i kowalencyjnych wiązaniach miedzy atomowych wytworzone zwykle w wysokotemp.procesach związanych z przebiegiem nieodwracalnych redukcji, otrzymywane w wyniku wypalania i odpowiednio uformowanej gliny

Właściwości ceramiki: duży moduł Younga, duża twardość, małą wytrzymałość na zginanie, praktycznie nie ma odkształcenia plastycznego, kruchość odporność chemiczna, odporność na wysoką temp izolacja elektryczna i cieplna

Typy Materiału ceramicznego:

1.Wągliki- wolframu(twardość wytrzmałosc, odporność na ścieranie, zależna od osnowy kobaltowej np.narzedzia skrawające, matryce) Krzemu( odporność na temp i ścieranie np. turbiny cieplne)Tytanu(np.narzedzia skrawające)

2. Azotki- Boru(regularna siec przestrzenna , substancja druga względem twardości Np.narzedzia skrawające) Tytanu(pokrycia zloty kolor) Krzemu(odporność na pełzanie i udary cieplne np. turbiny cieplne)

3.Sialony- łączy cechy azotku krzemu i tlenku aluminium (np. materiały żaroodporne)

4.Cernetale-zawierają tlenki, azotki i węgliki oraz metalową osnowę (zastosowania wysoko temp)

5.Tlenki- aluminium(wysoka twardość umiarkowana wytrzymałość) cyrkonu (wysoka wytrzymałość i ciągliwość Np. elementy turbin cieplnych)

6.Krzemionka- (żarowytrzymałość np.wysoko temp elementy)

7.Szkła-zawieraja nie mniej niż 50% krzemionki, struktura bezpostaciowa

8.ceramika szklana- struktura zawiera bardzo dobre kryształy, b. dobra odporność na udar cieplny oraz żaroodporność

9.Grafit-krystaliczna postać węgla, wysoka przewodność cieplna i elektryczna

10.Diament- jedna z najtwardszych substancji dostępny jako monokryształ lub w postaci polikrystaliczne Np. narzędzia skrawające, matryce do ciągnięcia cienkich drutów

Ceramika Inzynierska-ceramika wytworzona w sposób sztuczny przez człowieka. Zastosowanie- przemysł samochodowy i lotniczy, elementy pracujące w wysokich temp

Ceramika Porowata-zastosowanie budownictwo, szkło, produkty ogniotrwałe, produkty z gliny, porcelany, produkty ścierne np. cegła cement, tyk, dachówka, kamionka

4.Charakterystka Materiałów Polimerowych

Polimery(tworzywa sztuczne)- organiczne materiały złożone z związków węgla. Tworzą je węgiel wodór i inne pierwiastki niemetaliczne. Polimery to makrocząsteczki, powstają w wyniku połączenia wiązaniami kowalencyjnymi wielu grup atomów zwanych monomerami.

Właściwości:

-mała gęstość

-izolacyjne właściwości cieplne i elektryczne (za wyjątkiem przewodzących prąd)

-słabo odbijające światło zazwyczaj są przeźroczyste

-niskie właściwości wytrzymałościowe

-odporność na korozje

-znaczne obniżenie wytrzymałości mechanicznej w podwyższonej temp-płyniecie

-łatwość formowania wyrobów

-możliwość uzyskania elastycznego wyglądu-łątwosc barwienia połysk

-możliwość stosowana ich w różnorodnej postaci(materiały konstrukcyjne, powłokowe, kleje kity folie)

Podział :a)termoplasty-sztywne w temp pokojowej, odwracalne pięknienie w wyniku ogrzania i płynięcia Struktura: sztywne łańcuchy, częściowa krystalizacja. b) elastomery –elastyczne w temp pokojowej, zwiększająca się tendencja do płynięcia z grzaniem Struktura: elastyczna

5.Wytrzymałosci materiałowe wyznaczane w statycznej próbie rozciągania.

a) wytrzymałość na rozciąganie-podstawowa wielkość opisująca własności mechaniczne materiałów, RM- naprężenie normalne w próbce obliczane jako stosunek największej siły rozciągającej Fm uzyskanej podczas przeprowadzenia próby do pola powierzchni przekroju początkowego So. Rm=Fm/So

b)Wyraźna granica plastyczności-napręzenie rozciągające w próbce przy osiągnięciu którego następuje wyraźny wzrost jej wydłużenia lub ustalonej lub nieco mniejszej sile rozciągania Re=Fe/So

c) Wydłużenie procentowe-stosunek trwałego wydłużenia bezpośredniego próbki po rozszerzeniu DeltaL dla dl pionowej Lo wyrażonej w % A=deltaL/Lo *100%

d)Przewęzenie – stosunek zmniejszenia pola powierzchni przekroju poprzecznego próbki w miejscu zerwania do pola powierzchni jej przekroju początkowego wyrazonego w % Z=So-Sy/So*100%

e)Naprężenie w materiale Wartość napręzen=F/So; E=DeltaL/Lo

f)Twardość:

-wg metody Brinella w jedn HBW wynosi HBW= 0,204F/pi*D(D-pierw z D^2-d^2)

-wg metody Vickersa proporcjonalna do stosunku obciążenia F do powierzchni bocznej twardego odcisku S, twardosc oznaczaja odpowiednio HV0.2,HV0.3,HV0.5 Hv1 itd. Oblicza się HV=0.204Fsin68st/d^2=0.1891F/d^2

-wg metody Rockwella –wciskanie wgłębnika w postaci stożka diamentowego o kącie wierzchołkowym 120st przy skalach A,C,D i N, albo kulki stalowej lub z weglików spiekanych.

g)Próba Udarności-(zginanie udarowe) polega na złamaniu jednym uderzeniem młota Charpy’ego próbki z karbem podpartej swobodnie na obu końcach pomiarze pracy złamania. Próbka jest ułożona tak aby uderzenie nastąpiło z przeciwległej strony karbu. Jako wynik próby udarności podaje się zużyta masę k w J na złamanie próbki

6.Korozja materiałów Inżynierskich

a)k. gazowa(chemiczna) w gazach przy wysokich temp ze względu na duże ilości procesów technologicznych przebiegających w wysokich temp.

b)k.elektrochemiczna- zachodzi wtedy gdy spełnione są 2 warunki: 1.pomiędzy dwoma obszarami układu istnieje różnica potencjałów anoda lub katoda; 2.możliwosci tworzenia się potencjału umieszczonego w układzie istnieją substancje mogące podtrzymać proces katody

c)k. międzykrystaliczna- posuwa się w głąb metalu po granice ziaren, pozostając w miejscach zniszczonego metalu produkty korozji

d)k. powierzchniowa- ognisko tej korozji znajduję się pod powierzchnią metalu połączona jest z powierzchnią wąskim kanałem przez który przenika czynnik agresywny.

e)k. lokalna- niektóre powierzchnie metali ulegają zniszczeniu podczas gdy inne zostają nietknięte

Odporność na korozje- zdolność metalu do przeciwstawienia się niszczącemu działaniu określonego środowiska korozyjnego. Zwiększa się ona w procesach cieplno chemicznych. Zapobieganie – 1 Wprowadzenie dużej ilości chromu , który rozpuszczony w wodzie zmienia zawartość w stali. W trudnych warunkach używa się stopów niklu tytanu i miedzi. 2stosowanie powłok lakierniczych lub metalicznych (cynk chrom nikiel miedz) 3 pokrywanie innymi materiałami odpornymi na korozje

7.Typy wiązań międzyatomowych

A) pierwotne:

-atomowe-atomy pierwiastków elektroujemnych –elektrony walencyjne tworzą pary elektronów należące do jąder dwóch atomów. Wiązania takie poza elementami wystepują również w substancjach stałych

-jonowe- powstają gdy elektrony walencyjne jednego atomu elektrododatniego są przyłączone przez drugi atom elektroujemny, wiązania te tworzone są przez atomy posiadające odpowiednio brak i nadmiar jednego lub dwóch elektronów walencyjnych. Powodują one dużą rezystywność i odporność cieplną oraz kruchość uzyskiwanych substancji

-metaliczne -występują w dużych skupiskach atomów pierwiastków metalicznych, które oddaja elektrony walencyjne na rzecz całego zbioru atomów. Elektrony te przemieszczają się swobodnie pomiędzy rdzeniami atomowymi tworząc tzn. gaz elektronowy. wiązanie to nie ma charakteru kierunkowego

B) Wtórne-siły van der Waalsa występują m dipolami cząsteczek lub atomów. Elektryczne dipole występują w przypadku rozdzielenia łańcuchów dodatnich i ujemnych w atomie lub cząstce. Wiązanie to jest wynikiem przyciągania siłami Columba miedzy dodatnim końcem jednego a ujemnym końcem drugiego dipola. Siły te powodują skraplanie gazów szlachetnych oraz łączą w stan stały cząsteczki np. H2, O2

C) Wodorowe-najsilniejsze specjalne wiązanie m spolaryzowanymi cząsteczkami. Występuje m cząsteczkami w których wodór jest kowalencyjnie związany z fluorem HF tlenem H2O. w każdym wiązaniu pojedynczy elektron wodoru jest u wspólniony z innym atomem.

8.Wielkości charakteryzujące elementarną komórkę Sieci Krystalicznej

*L. koordynacyjna – liczba najbliższych i równoległych atomów dowolnego atomu sieci. Odpowiada l wiązań atomów czyli stanowi energetyczna miarę trwałości struktury krystalicznej

*L. atomów – wielkośc w pewien sposób charakteryzująca wielkośc komórki zasadniczej

*wypełnienie komórki zasadniczej- stosunke objętości atomów do objętości komórki zasadniczej, charakteryzujący gęstość atomową struktury krystalicznej

*parametry sieci liczbowe ( gługosc krawędzi) i geometryczne ( wymiary kątów)

9. Typy Sieci Krystalicznych

^Prymitywna – węzły sieci przestrzennej znajdują się tylko na narożach

^Przestrzennie Centrowana- oprócz węzłów w narożach węzeł dodatkowy umieszczony w centrum figury

^Ścienne centrowe- oprócz węzłów w narożach zawiera węzły dodatkowe rozmieszczone w centralnych punktach każdej ze ścian

^ Centrowana na Podstawach – oprócz węzłów w narożach zawiera węzły dodatkowe umieszczone w centralnych punktach podstaw figury