eś MATERIAŁOZNAWSTWO®

1. Wyjaśnij pojęcia: materiał i tworzywo.

Tworzywo - układ materiału o określonej budowie, którego własności tworzą go użytecznym dla człowieka. To materiały, które w procesie produkcyjnym przerabia się nadając mu wymagane kształty.

Materiał - surowiec w postaci pierwotnej lub częściowo przetworzonej (poddane topnieniu, odlewaniu, przeróbce plastycznej, obróbce skrawaniem), z którego wytwarza się różne przedmioty.

2. Wpływ wiązań chemicznych na podstawo- we własności tworzyw.

w. jonowe - struktury krystaliczne, bezkierunkowy charakter wiązań, brak elektronów swobodnych, złe przewodnictwo ciepła i elektryczności, duże wartości energet. wiązań, duża twardość i kruchość, mała plastyczność, wysokie wartości modułów sprężystości, wys. temp. wrzenia i topnienia.

w. kowalencyjne - budowa krystaliczna, całe struktury nie są tak uporządkowane jak w wiązaniach jonowych i metalicznych, duża wartość energet., duża twardość i kruchość, brak plastyczności, wysoka wartość modułów sprężystości, wysoka temp. topnienia, złe przewodnictwo ciepła i elektryczności.

w. metaliczne - bezkierunkowy charakter wiązań, budowa krystaliczna, zdolność do odkształceń plastycznych, wysoka wartość modułów sprężystości, doskonała przewodność ciepła i elektryczności.

wtórne van der Waalsa - niska temp. topnienia, duża plastyczność, złe przewod-nictwo ciepła i elektryczności, niska temp. wiążań.

3. Jak można sklasyfikować tworzywa w oparciu o ich funkcje użytkowe?

duromery - twarde, trudnotopliwe, o wys. odporności, służące jako materiały konstrukcyjne inaczej nazywane sztuczne materiały. Niektóre zastępują też materiały ceramiczne.

plastomery - mniej sztywne od duromerów, ale łatwotopliwe i rozpuszczalne. Dzięki ich topliwości można je przetwarzać poprzez topienie i wtryskiwanie do form lub wytłaczać. Stosowane są zamiast drewna i niekiedy metali jako np. obudowy do maszyn i urządzeń.

elastomery - tworzywa, które można rozciągać i ściskać. W wyniku r. i ś. zmieniają znacznie swój kształt, ale po odjęciu siły wracają do poprzednich wymiarów.

4. Różnice w budowie materiałów krystalicznych i amfoterycznych.

Sieć krystaliczna w odróżnieniu od sieci amfoterycznej cechuje się uporządkowanym rozmieszczeniem przestrzennym atomów, jonów lub cząsteczek. W węzłach sieci przestrzennej powtarzają się periodycznie w całej objętości kryształu.

5. Narysować wszystkie sieci Bravals'go dla regularnego układu krystalograficznego.

(rys.)

6. Czym różni się sieć przestrzenna kryształu od jego struktury?

Sieć przestrzenna to układ powtarzających się w przestrzeni konfiguracji węzłów, odpowiadających środkom masy zlokalizowa-nej w nich atomów lub cząsteczek. Do opisania kryształu potrzebny jest układ odniesienia, którego początek znajduje się w węźle sieci. Węzły sieci przestrzennej układają się wzdłuż osi układu współrzędnych x,y,z w różnych od siebie odległościach, a,b,c zw. translacjami lub stałymi sieciowymi.

Struktura kryształu - to rozmieszczenie atomów, jonów lub cząsteczek w komórce elementarnej kryształu. Klasyfikację najczęściej przeprowadza się na podstawie występujących w kryształach wiązań między atomami, jonami, cząsteczkami lub bierze się pod uwagę wzajemną konfigurację atomów.

7. Co to są defekty struktury krystalicznej? Rodzaje defektów liniowych i powierzchniowych.

Defekt - lokalne zakłócenie prawidłowości w budowie sieci krystalicznej. Zakłócenie charakt. dla danej substancji, kryształu okresowe zamienianie atomów, powstałe podczas wzrostu kryształu, pod wpływem przemian obróbki cieplnej lub odkształceń plastycznych. Ich obecność ma wpływ np. na własności elektromagnetyczne. Dzielimy je na: - Punktowe - mają w trzech kierunkach wymiany rzędu stałej sieciowej.

- liniowe - w dwóch prostopadłych kierunkach wymiar stałej sieciowej, w trzecim wymiarze ziarna lub kryształu; powierzchniowe - płaskie.

Rodzaje defektów liniowych:

- krawędziowe - wywołuje obecność w przestrzennej sieci krystalicznej dodatkowej płaszczyzny obsadzonej atomami (zw. ekstrapłaszczyzną).

- śrubowe - polega na przesunięciu (przemieszczeniu) jednej części kryształu względem drugiej o jedną odległość międzyatomową. W wyniku tego przesunięcia poszczególne płaszczyzny atomowe przekształcają się w powierzchnie śrubowe.

- mieszane - występują w postaci linii krzywych leżących na płaszczyźnie lub w przestrzeni tworzących trójwymiarową. Mają też niejednokrotnie kształt zamkniętych pętli.

Rodzaje defektów powierzchniowych:

- błąd ułożenia - nieprawidłowy układ płaszczyzn sieciowych najgęściej obsadzanych atomami; powstają w kryształach o sieci RSC na płaszczyznach. Takie zaburzenie sekwencji ułożenia warstw atomowych prowadzi do podwyższenia energii układu. Ten wzrost energii odniesiony do jednakowej powierzchni nazywany jest energią błędu ułożenia.

- granice ziaren - stanowi pasmo szerokości kilku średnic atomowych, w których rdzenie atomowe są rozmieszczone w sposób nieuporządkowany - podobny jak w fazie ciekłej . Związany jest z tym wzrost energii wewnętrznej granicy, warunkujący występowanie wielu charakterystycznych zjawisk, jak np. mniejsza odporność granic ziaren na działanie środowisk korozyjnych, czy też ich ruchliwość prowadząca do rozrostu ziaren. Jest to więc proces naturalny, zapewniający zmniejszanie energii swobodnej. W zależności od wielkości kąta dezorientacji między kierunkami krystalograficznymi dwóch sąsiednich ziaren rozróżnia się granice: wąsko i szerokokątowe.

8. Wpływ defektów struktury krystalicznej na wytrzymałość materiałów metalicznych.

Wady w budowie krystalicznej w istotny sposób wpływają na właściwości wytrzymałościowo - plastyczne metali. Obliczenia teoretyczne wykazują, że najlepszymi właściwościami wytrzymałościowymi powinny cechować się metale o idealnej budowie krystalicznej, a ich wytrzymałość powinna przeważać około 100-krotnie wytrzymałość metali technicznych. Potwierdza to fakt, że bardzo duże własności uzyskują kryształy włoskowate, tzw. wiskery, tj. monokryształy o jednej tylko dyslokacji śrubowej. Dążenie do ograniczenia budowy krystalicznej jest jednak technicznie b. trudne. Natomiast praktyczna metoda umocowania metali polega na znacznym zwiększeniu gęstości wad budowy krystalicznej, co można osiągnąć przez stosowanie stopów metali o budowie polikrystalicznej, w wyniku rozdrobnienia ziaren, wydzielenia faz o dużej dyspersji, a także przez zgniot wskutek odkształcenia plastycznego na zimno.

9. Co to jest sprężystość? Jakie wielkości charakteryzują tworzywo pod względem sprężystości?

Sprężystość - własność ciała polegająca na powrocie do stanu i wymiarów pierwotnych po zdjęciu obciążenia wywołującego odkształcenie.

Moduł sprężystości - wielkość charakteryzująca sprężyste właściwości materiału

- moduł sprężystości podłużnej (Younga)

- moduł sprężystości postaciowej (Kirchoffa)

-moduł sprężystości odkształcenia objętościowego (ściśliwości)

- współczynnik Poisson'a

Granice sprężystości - największa wartość naprężenia przy jednoosiowym rozciąganiu lub ściskaniu, które nie powoduje powstania trwałych odkształceń.

10. Co to jest plastyczność? Wielkości charakteryzujące tworzywo pod względem plastyczności.

Plastyczność - jest to zdolność materiałów do ulegania nieodwracalnym odkształceniom pod wpływem zewnętrznych sił działających na to ciało stałe (materiał). Nieodwracalne odkształcenia powstałe na skutek działania na ciało stałe naprężeń mechanicznych, przekraczających zakres, w którym jest ono zdolne do odkształceń sprężystych i jednocześnie na tyle małe, że nie powoduje zniszczenia ciągłości jego struktury.

- Granice plastyczności - naprężenie, po osiągnięciu którego następuje wyraźny wzrost wydłużenia badanej próbki bez wzrostu, a nawet spadku obciążenia.

- Wydłużenie procentowe - stosunek trwałego wydłużenia bezpośredniego próbki po rozerwaniu dL do długości pomiarowej L₀ wyrażonym w procentach: A=dL/L_0*100%

- Przewężenie - stosunek zmniejszenia pola powierzchni przekroju poprzecznego próbki w miejscu zerwania do pola powierzchni jej przekroju początkowego, wyrażony w procentach: Z=S₀-S_u/S_0*100%

11. Jakie możemy wyróżnić rodzaje wytrzymałości ze względu na mechanizm wywołujący zniszczenie?

- Pełzanie, rozciąganie, skręcanie, ściskanie, zginanie

- Granica pełzania - rozprężenie, które w odpowiedniej temperaturze zmienia swoje odkształcenie.

- Darowość - odporność materiału lub tworzywa na pękanie przy uderzaniu. Miarą udarowości jest ilość energii na zniszczenie próbki do przekroju.

- Twardość - odporność tworzywa na odkształcenia trwałe, powstałe na skutek uciskania głębnikiem.

12. Narysować i opisać wykres równowagi fazowej.

(rys.)

13. Jakie informacje można uzyskać z analizy wykresu równowagi?

Ogólne wykresy równowagi obrazują:

a) przemiany w stanie ciekłym i zmiany rozpuszczalności

b) zmiany stanu skupienia, krzepnięcia i topnienia

c) przemiany w stanie stałym

d) tworzenie się lub rozpad faz między-metalicznych w stanie ciekłym, w czasie zmiany stanu skupienia lub w stanie stałym.

- Wykresy równowagi podają więc w zasadzie tylko budowę fazową stopów, tzn. można z nich wywnioskować, z jakich faz stop jest zbudowany, w jakim stosunku ilościowym te fazy pozostają, jaki jest ich skład chemiczny. Inaczej mówiąc wykresy równowagi przedstawiają graficznie stan stopu.

14. Dla danego wykresu równowagi fazowej opisać fazy.

15. Co nazywamy stopem metali?

Stop metali - Substancja dwu lub wielo-składnikowe, makroskopowo wykazujące właściwości metaliczne. Co najmniej jeden z głównych składników stopu jest metalem. Składniki stopów są substancjami prostymi, np. pierwiastki, lub złożone, np. związki nieulegające przemianom.

16. Co to są roztwory stałe? Rodzaje roztworów stałych.

Roztwory stałe - stanowią jednorodną fazę o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej o właściwościach typowo metalicznych.

Roztwory stałe mogą być:

- podstawowe - gdy rozpuszczalnikiem jest pierwiastek będący składnikiem stopu

- wtórne - gdy rozpuszczalnikiem jest faza międzymetaliczna.

W zależności od zakresu składnika rozpuszczonego r.s. mogą być podzielone na :

- graniczne - jeżeli stężenie składnika rozpuszczonego jest ograniczone w pewnym zakresie.

- ciągłe - nieograniczona rozpuszczalność obydwu składników w stanie stałym w całym zakresie stężeń.

Ze względu na rozmieszczenie atomów składnika rozpuszczonego:

- międzywęzłowe - atomy składnika rozpuszczonego są rozmieszczone w przestrze-niach międzywęzłowych rozpuszczalnika.

- różnowęzłowe - atomy składnika rozpuszczonego rozmieszczone są w węzłach sieci krystalicznej rozpuszczalnika.

17. jakie warunki muszą być spełnione, aby dwa metale tworzyły roztwór stały ciągły?

Roztwory stałe ciągłe mogą tworzyć ze sobą jedynie pierwiastki, które mają:

- jednakowy typ sieci krystalicznej

- zbliżone wielkości średnic atomowych

- jednakową wartościowość

- zbliżoną elektroujemność

18. Jakie pierwiastki tworzą roztwory stałe międzywęzłowe?

Roztwory międzywęzłowe powstają, gdy atomy pierwiastka rozpuszczonego mają małą średnicę w porównaniu do średnicy atomów podst. i mogą zajmować pozycje międzywęzłowe w sieci krystalicznej rozpuszczalnika. W stopach żelaza są to: węgiel, bor, azot. R.m. mają zakres rozpuszczalności ograniczony zwykle do kilku procent.

19. Co to są fazy pośrednie? Jakie cechy je charakteryzują?

Fazy pośrednie (międzymetaliczne) - są połączeniami metali lub metali z niemetalami i wykazują własności metaliczne ze względu na częściowy lub całkowity udział wiązania metalicznego między atomami wchodzącymi w skład fazy. Cechy charakt. opisują cztery zasady:

- struktura krystaliczna faz pośrednich różni się od struktury każdego ze składników

- atomy każdego ze składników wykazują uporządkowane rozmieszczenie w sieci krystalicznej

- w oddziaływaniach między atomami występuje przewaga wiązań metalicznych

- wzajemne stosunki ilościowe atomów składników rzadko odpowiadają wartościowościom chem. pierwiastków, jakie wykazują one w związkach chem., mimo iż fazom można przypisać wzory podobne do wzorów związków chemicznych.

20. Jakie fazy i składniki strukturalne występują w układzie żelazo - cementyt?

Ponieważ żelazo występuje w dwóch odmianach alotropowych α i β, a ponadto tworzy z węglem roztwory stałe i fazę międzymetaliczną Fe₃C (cementyt), w układzie równowagi żelazo - cementyt istnieją następujące fazy: ferryt, austenit, cementyt. Składnikami układu są żelazo i cementyt, ciekły roztwór węgla w żelazie to perlit, ledeburyt, grafit; składniki strukturalne jednofazowe (austenit, cementyt), dwufazowe.

21. Co to jest: ferryt, austenit, perlit, cementyt, ledeburyt, martenzyt, bainit, sorbit?

- ferryt - roztwór węgla w żelazie, zawierający niewielkie ilości węgla (mniej niż 0,025%) oraz niekiedy inne dodatki stopowe.

- austenit - międzywęzłowy roztwór stały węgla oraz innych dodatków stopowych w żelazie. Zawartość węgla nie przekracza około 2%.

- perlit - mieszanina eutektoidalna ferrytu z cementytem, zawierająca około 0,77% węgla, powst. podczas przemian elektoidalnych w temperaturze 727^oC.

- cementyt (węglik żelaza) - Fe₃C - jedna z podstawowych faz międzymaterialnych z grupy węglików wyst. w stopach żelaza z węglem i innymi pierwiastkami. Jest to jeden ze składników stali. Jest materiałem trwałym i kruchym. Posiada strukturę krystaliczną rombową. Jest fazą o zawartości węgla do 0,67%. Posiada linie wiązań metalicznych, co ma wpływ na to, że posiada własności metaliczne.

- martenzyt - forma stopu żelaza z węglem, powstała przez rozpad austenitu przy jego szybkim schładzaniu tak aby nie było czasu na jego naturalne przeniesienie na ferryt i cementyt. Temperatura początkowa i końcowa przemiany martenzytycznej w dużym stopniu zależy od zawartości węgla w stopie.

- ledeburyt - mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu zawierająca 4,3% węgla. Ledeburyt jest stabilny do temperatury, poniżej której rozpada się austenit - ledeburyt staje się wtedy podwójną eutektyką. Pierwotnie występujący w niej cementyt zachowuje swą formę, a austenit rozpada się na perlit i cementyt. Strukturę można ujednolicić w czasie obróbki wiązania.

- bainit - powstaje w wyniku przemiany bainitycznej. Ma on charakter częściowo dyfuzyjny. Bainit to mieszanina przesyconego ferrytu i wydzielonych węglików. Wraz z obniżaniem temperatury przemiany zwiększa się udział przemiany bezdyfuzyjnej i twardość bainitu. Jego twardość jest mniejsza od twardości martenzytu. Rozróżnia się dwa rodzaje bainitu:

a) górny - powst. w wyniku przemiany zachodzącej w temp. powyżej 300^oC. Składa się z cementytu oraz nasyconego ferrytu. Jest strukturą niekorzystną ze względu na kruchość

b) dolny - powst. w wyniku przemiany w temp poniżej 300^oC. Składa się z węglika oraz przesyconego ferrytu. Jest twardszy od bainitu górnego, gdyż wydzielone węgliki są bardziej dyspersyjne.

- sorbit - mieszanina ferrytu i cementytu o dyspersji zmniejszającej się wraz ze wzrostem temp. Twardość sorbitu w zależności od składnika chemicznego stali i warunków odpuszczania wynosi od 20 do ok. 45 HRC. Powst. w stalach stopowych konstrukcyjnych do ulepszania cieplnego po wysokim odpuszczeniu. Cechuje się wysokimi własnościami wytrzymałościowymi i plastycznymi.

22. Co to jest martenzyt i jak powstaje?

Jest to forma stopu żelaza z węglem powstała przez rozpad austenitu przy jego szybkim schładzaniu, tak by nie było czasu na jego naturalną przemianę na ferryt i cementyt. Temperatura początku i końca przemiany w dużym stopniu zależy od zawartości węgla w stopie.

23. Co to jest obróbka cieplna zwykła? Rodzaje obróbki.

Jest to zabieg dokonywany na stopach żelaza z węglem takich jak stal, staliwo lub żeliwo, w czasie którego pod wpływem ciepła i innych działań modyfikuje się niektóre własności fizyczne tych stopów. W przypadku obróbki cieplnej zwykłej zmiany struktury i własności są spowodowane głównie zmianami temp. i czasu.
Podstawowe rodzaje obróbki cieplnej stopów żelaza są:

- hartowanie (tylko dla stali)

- obciąganie

- ulepszanie

- przesycanie

- odpuszczanie

- wyżarzanie

24. Cel stosowania obróbki cieplnej.

Aby zmodyfikować niektóre własności fizyczne, polepszenie warunków mechanicznych, fizyko-chemicznych stali i stopów.

25. Na czym polega wyżarzanie? Rodzaje wyżarzania.

To zabiegi cieplne, których celem jest uzyskanie struktury w obrabianym materiale zbliżonej do stanu równowagi dynamicznej. Wyżarzanie polega na rozgrzaniu materiału do określonej temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze i chłodzeniu z odpowiednią szybkością. Ze względu na temp. w której wyżarzanie przebiega dzieli się je na: wyżarzanie z przekrystalizowaniem (ujednorodniające, normalizujące, zupełne, izotermiczne, sferoidyzujące) i bez przekrystalizowania (rekrystalizujące, odprężające, stabilizujące).

26. Na czym polega hartowanie stali? Rodzaje hartowania.

Jest to zabieg cieplny o dwóch fazach:

1) nagrzewanie do temp. austenicznej i wygrzewanie

2)szybkie schładzanie (musi przebiegać szybko, by z austenitu nie zdążył wydzielić się cement i jego struktura została zachowana).

Rodzaje hartowania: zwykłe, stopniowe, izotermiczne, powierzchniowe (płomieniowe, indukcyjne, kąpielowe).

27. Na czym polega ulepszanie cieplne stali? Jakie stale poddajemy takiej obróbce?

Polega na wzbogaceniu w węgiel warstwy przedmiotów stalowych przez wygrzewanie ich w środowisku odpowiedniego karburyzatora. Ma na celu nadanie jej trwałości i odporności na ścieranie.

28. Na czym polega nawęglanie stali?

Nawęglanie (cementowanie) polega na wzbogacaniu w węgiel warstwy przedmiotów stalowych przez wygrzewanie ich w środowisku odpowiedniego karburyzatora.

29. Co to jest azotowanie? Stale do azotowania.

Zabieg cieplny polegający na dyfuzyjnym nasyceniu azotem warstwy powierzchniowej stalowego elementu. Proces polega na wprowadzeniu do warstwy wierzchniej przedmiotu stalowego azotu, który wiąże się z żelazem oraz innymi dodatkami stopowymi, zwłaszcza aluminium tworząc azotki w warstwie powierzchniowej stali. Używa się stali węglowej, niskostopowej i stopowej.

30. Na czym polega utwardzenie dyspersyjne? Jakie stopy poddaje się takiej obróbce?

Jest to proces technologiczny złożony z przesycania i starzenia. Jest stosowane do niektórych stali konstrukcyjnych (np. odpornych na korozję) i wielu stopów nieżelaznych (m.in. stopów niklu, kobaltu, miedzi, aluminium) w celu podwyższenia ich trwałości i właściwości wytrzymałościowych przy zachowaniu dostatecznej plastyczności.

31. Co to jest: stal, staliwo, żeliwo?

Stal - stop żelaza i innych pierwiastków, obrabiany plastycznie, otrzymywany w procesach stalowniczych w stanie ciekłym.

Staliwo - stal w postaci gotowych odlewów (nie przerabiana plastycznie). Zawartość węgla mniejsza niż 1%.

Żeliwo - stop odlewniczy żelaza z węglem zawierający 2,11 - 3,6% węgla w postaci cementytu lub grafitu.

32. Podstawowa klasyfikacja stali.

niskostopowe, nierdzewne i inne stale stopowe, wysokostopowe.

33. Jak zmienia się struktura stali niskostopowych w zależności od węgla i jaki to ma wpływ na własności stali?

Węgiel bardzo silnie wpływa na własności stali nawet przy nieznacznej zmianie jego zawartości (w przypadku stali niskostopowych jego wpływ jest dominujący) i z tego względu jest bardzo ważnym składnikiem stali. Zwiększenie zawartości węgla podwyższa wytrzymałość, granice plastyczności, twardość, a obniża wydłużenie, udarowość i przewężenie.

34. W jakim celu stosujemy dodatki stopowe do stali, staliw, żeliw?

Są one wprowadzane do stali w celu spowodowania określonych zmian strukturalnych, zwiększenia własności wytrzymałościowych, zwiększenia hartowności, polepszenia efektywności i ułatwienia obróbki cieplnej.

35. Klasyfikacja żeliw.

Można je podzielić ze względu na postać grafitu:

- szare - węgiel występuje w postaci grafitu

- białe - węgiel związany jest w cementycie

- połowiczne - występuje zarówno cementyt jak i grafit

Żeliwo ciągliwe i stopowe.

36. W jakiej postaci występuje węgiel w żeliwach szarych?

Występuje on w postaci grafitu, którego kształt, wielkość i rozmieszczenie mają istotny wpływ na właściwości mechaniczne żeliwa.

37. Jakie żeliwo ma wyższą wytrzymałość na rozciąganie - ferrytyczne czy perlityczne?

Ferrytyczne. Niska wytrzymałość, dobra skrawalność, mała odporność na zużycie ścierne. Twardość i wytrzymałość żeliwa szarego zwiększa się w miarę zwiększenia udziału perlitu w strukturze. Wytrzymałość perlitycznego wynosi około 350 - 450 MPa przy twardości 200 - 250 HB.

38. Co to jest żeliwo ciągliwe? Rodzaje.

Są to żeliwa białe, które w wyniku długotrwałego wyżarzania w wys. temp. ulegają określonemu uplastycznieniu dzięki odwęgleniu lub grafityzacji lub obu tym procesom łącznie. Rodzaje żeliw ciągliwych:

- białe - przez wyżarzanie białych żeliw w środowisku utleniającym

- czarne - przez wyżarzanie białych żeliw w środowisku obojętnym

- perlityczne - przez wyżarzanie białych żeliw w środowisku obojętnym, ale bez doprowadzenia do końca procesu grafityzacji (zachowanie części cementytu).

39. Jakie własności mają żeliwa ciągliwe? Zastosowanie tych żeliw.

Dobra skrawalność, duża odporność na działanie dymu i kwaśnej wody kopalnianej. Wykonuje się z nich odlewy o dużej wytrzymałości i dobrej plastyczności, obrabialności i odporności na uderzenia, gdyż łączy w sobie dobre właściwości żeliwa z dobrymi właściwościami mechanicznymi staliwa. Ma zastosowanie w przemyśle maszyn rolnych, samochodowych, obrabiarkowych, w kolejnictwie.

40. Klasyfikacja stopów miedzi.

- stopy wstępne miedzi

- miedź stopowa: arsenowa, chromowa, cynowa, cyrkonowa, kadmowa, krzemowo- manganowa, manganowa, niklowa, siarkowa, srebrowa

- mosiądze: cynkowe, specjalne (odlewnicze, do przeróbki plastycznej), wysokoniklowe

- brązy: do przeróbki plastycznej, cynowe, odlewnicze, cynowo - cynkowe, krzemowe, aluminiowe, berylowe

- miedzionikiel

41. Jakie stopy nazywamy mosiądzami? Klasyfikacja mosiądzów.

Mosiądze to stopy miedzi z cynkiem. W zależności od składu rozróżnia się mosiądz: czerwony (do wyrobu cienkiej folii), żółty (do wyrobu części maszyn, klamek), biały.

W zależności od składu mosiądze dzieli się na:

-dwuskładnikowe (CuZn5, CuZn10-40)

- ołowiowe - zawierające dodatki ołowiu, dodawanego w celu polepszenia skrawalności materiału. Należą do nich: MO64, 62, 61, 58A, 58B,58, a także odlewnicze MO60, MO69.

- specjalne - zawierają dodatki takich pierwiastków jak: Sn, Mn, Al, Fe, Si lub/i Ni.

Należą do nich: mosiądze cynowe (MC90, 70, 62), aluminiowe (MA77, 59, a także odlewnicze MA58, MA 67), manganowe (MM59, 57, 56, oraz odlewnicze: MM47, 55, 58), niklowy (MN65), krzemowy (MK80, stosowany także jako odlewniczy).

- wysokoniklowe - stopy Cu, Zn i Ni z dodatkiem Mn. Ze względu na srebrzysty kolor stop ten popularnie nazywany jest “nowym srebrem” lub argentanem. Stop ten ma b. dobre własności sprężyste i odporność na korozję - MZN18, MZ20 N18, MZN15, MZN12. M. w. używane są na części sprężyste, okucia i wyroby jubilerskie.

42. Jakie stopy nazywamy brązami? Klasyfikacja brązów.

Brązy - stopy miedzi z cyną. Dzieli się je na brązy do obróbki plastycznej oraz odlewnicze. Pośród brązów do obróbki plastycznej wyróżnia się:

- brąz cynowy - zawierający 1-9% Sn; barwa szara, intensywność tej barwy wzrasta wraz z zawartością cyny. Mogą też zawierać inne dodatki stopowe, takie jak: Zn (2,7-5%), Pb (1,5-4,5%), oraz domieszki fosforu (0,1-0,3%), z zanieczyszczeniami nie przekraczającymi 0,3%. Symbole b. c. to: B2, B4, B6, B43, B443, B444. B. c. używane są na elementy sprężyste, trudno ścieralne, a przy większej zawartości ołowiu na tuleje i panwie łożyskowe.

- brąz aluminiowy - zawierający 4-11% Al; może mieć też inne dodatki stopowe tj: Fe (2-5,5%), Mn (1,5-4,5%) oraz Ni (3,5-5,5%), z zanieczyszczeniami nie przekraczającymi 1,7%. Symbole b. a. to: BA5, BA8, BA93, BA1032, BA1044, BA92. Stosowane są na części w przemyśle chem., elementy pracujące w wodzie morskiej, monety, styki ślizgowe, części łożysk, wały, śruby, sita.

- brąz berylowy - zawierający 1,6-2,1% Be oraz inne dodatki stopowe, tj: Ni z Co (0,2-0,4%) oraz Ti (0,1-0,25%), z zanieczyszczeniami mniejszymi od 0,5%. Symbole b. b. to: BB2, BB1T, BB2T. Stosowane są na elementy sprężyste, elem. aparatury chem., elem. żaroodporne.

- brąz krzemowy - BK31, mający 2,7-3,5% Si, 1-1,5% Mn, -przy zanieczyszczeniu 1%. Stosowany na elem. sprężyste, w przem. chem., konstrukcje spawne, elem. odporne na ścieranie.

- brąz manganowy - BM123; 11,5-13% Mn i 2,5-3,5% Ni przy zanieczyszczeniu do 1%. Stosowany na oporniki wysokiej jakości.

Wśród brązów odlewniczych wyróżnia się:

-b. cynowy - B10

- b. cynowo - cynkowy - B102

- b. cynowo - fosforowy - B101

- b. cynowo - ołowiowy - B1010, B520

- b. cynowo - cynkowo - ołowiany - B555, B663, B476.

- b. aluminiowo - żelazowo - manganowy - BA1032

- b. krzemowo - cynkowo - manganowy - BK331

43. Klasyfikacja stopów aluminium.

Dzielą się na stopy odlewnicze i do obróbki plastycznej.

- odlewnicze: cecha każdego stopu składającego się z litery A (stop Al), K (Si), G (Mg) lub M (Cu) oraz liczby określającej zawartości % głównego lub dwóch głównych skł. stop., np: AK20 - siluminy -stopy Al z Si.

- do obróbki plastycznej - można je podzielić na dwie grupy: stosowane bez obróbki cieplnej (Al-Mn, Al-Mg, Al-Mg-Mn) oraz stosowane w stanie utwardzonym dyspersyjnie

44. Stopy aluminium do odlewania.

Zaliczamy do nich przważnie wieloskładnikowe, o większej zawartości pierwiastków stopowych (5-25%), np: z Si (silumin), z Si i Mg, z Si, Cu, Mg i Mn, Ni i inne. Cechują się one dobrą lejnością i małym skurczem.

45. Stopy Aluminium do przeróbki plastycznej

Zawierają one na ogół mniejsze ilości dodatków stopowych, głównie Cu (do ok. 5%), Mg (do ok. 6%), mangan (1,5%), rzadziej Si, Zn, Ni, Cr, Ti. Niektóre stopy aluminium można poddawać utwardzaniu wydzieleniowemu, po którym ich własności wytrzymałościowe nie są gorsze niż wielu stali. Niektóre stopy Al nadają się zarówno do odlewania jak i przeróbki plast.

46. Stopy magnezu.

Ogólnie stopy magnezu dzieli się na odlewnicze i do przeróbki plastycznej.

S. m. -b. lekkie stopy metali zawierające Mg oraz inne metale. Przykładem takiego stopu jest stop litowo - magnezowo - srebrowy, którego gęstość jest mniejsza od gęstości wody (pływa po niej), a jednocześnie posiada dużą odporność mechaniczną. S. m. używane są w obręczach kół, wspornikach, elem. konstrukcyjnych samochodów sportowych. Ich zaletami są b. mała waga i duża wytrzymałość mech. Wadami skomplikowana technologia produkcji (konieczność pracy w atmosferze beztlenowej - magnez spala się przed osiągnięciem temp. topnienia),a w konsekwencji wysoka cena oraz mała odporność na wys. temp. - możliwości pracy kończą się w okolicy 160-300^oC, z powodu niskich temp. topnienia magnezu i litu.

47. Stopy cynku.

Głównym składnikiem jest cynk. Zawierają dodatki Al, Cu i Mn. Są tanimi substytutami miedzi stopowej. W porównaniu do niej s. c. posiadają gorsze własności wytrzymałościowe i są mniej odporne na korozję. Ze względu na to stosowane są tylko przy konstrukcjach i elementach mniej odpowiedzialnych. Polska Norma podaje 6 stopów cynku ogólnego przeznaczenia: Z40, Z41, Z43, Z82, Z105 i Z284. S. c. dostarczone są w postaci wyrobów hutniczych lub na odlewy.

48. Stopy tytanu.

Stopy, których głównym składnikiem jest Tytan, a dodatkami stopowymi są: Al, Mn, Mo, Sn, wanad, cyrkon i inne. Charakteryzują się one małą gęstością (ok. 4,5 g/cm³) i dobrymi właściwościami mechanicznymi w szerokim zakresie temperatur. Poddają się obróbce plastycznej i obróbce skrawaniem oraz spawaniu, zgrzewaniu, lutowaniu, a także nadają się na odlewy. Tytan stopowy (zaw. ok. 0,2% palladu) - b. odporny na korozję; jest po obróbce plast. stosowany na elementy urządzeń chem. Stopy Ti z Al (5%) i Sn (2,5%) lub Al (6%) i Mn (1,5%) poddawane wyżarzaniu i zgniotowi są stosowane m.in. na pokrycia samolotów i rakiet, do bud. aparatury chem., turbin parowych i okrętów. Stopy Ti z Al (6%) i wanadem (4%), z Al (4%) i Mo (3%) i V (1%), z Mn (8%), z V (13%), Cr (11%) i Al(3%), z Mo (11,5%), Sn (4,5%) i cyrkonem (6%), są stosowane po obróbce cieplnej (przesycenie i starzenie) m.in. na elem. płatowców, silników odrzutowych. pocisków kierowanych, statków kosmicznych, a także urządzeń chem. i energ. oraz samochodów i okrętów. Wadą stopów Ti jest silne pochłanianie gazów atm. W podwyższonej temp., co bardzo utrudnia i podraża procesy wytwarzania i obróbki (konieczność stosowania atmosfery ochronnej - argonu i helu).

49. Co to są polimery?

Są to tworzywa organiczne złożone ze związków węgla, a także N₂, O₂, Cl₂, F₂, S. Są makrocząsteczkami, powstałymi w wyniku połączenia wiązaniami kowalencyjnymi w długie łańcuchy wielu grup atomowych (monomerów). W temp. pokojowej są bezpostaciowe lub częściowo krystaliczne.

Właściwości: mała gęstość (0,9-1,45, a nawet 2,2 g/cm³), izolacyjność cieplna i elektr., słabo odbijają świato, zwykle półprzeźroczyste, niska twardość i moduł sprężystości. Własności zależą od temp.

50. Co rozumiem pod pojęciem tworzywa sztuczne?

Jest to umowna nazwa materiału, w którym oprócz podst. składnika - polimeru, znajdują się inne subst. chem., tzw. składniki, środki pomocnicze lub dodatki, których zadaniem jest modyfikacja właściwości fiz. polimeru, a zatem wykreowanie nowego materiału.

51. Podział polimerów ze względu na budowę makrocząsteczki.

W zależności od kształtu i budowy makrocząsteczek można polimery podzielić na 4 grupy:

- liniowe - zbudowane z monomerów z dwoma aktywnymi wiązaniami, połączonych liniowo w łańcuch siłami Van der Waalsa. Polimery te są termoplastyczne. Należą do nich: PE, PVC, PP, polistyren.

- liniowe z rozgałęzieniami

- nieznacznie usieciowione z wiązaniami poprzecznymi

- silnie usieciowione - powst. z monomerów mających więcej niż 2 aktywne wiązania, w wyniku czego powstają cząsteczki dwu lub trójwymiarowe. Są to polimery utwardzane np. żywica epoksydowa i poliestrowa.

52. Stany fizyczne polimerów amorficznych. Temperatury charakterystyczne.

W zależności od warunków (temp. lub czas obciążenia) polimery mogą być w jednym z czterech stanów: szklistym (dzieli się na kruchy i z wymuszoną elastycznością), lepkosprężystym, wysokoelastycznym, plastycznym (ciekłym).

Temperatury charakterystyczne: temp. kruchości (T_K, temp, przejścia ze stanu szklistego kruchego w stan szklistyz wymuszoną elastycznością),temp. zeszklenia (T_g, temp. przejścia ze stanu wysokoelastycznego w szklisty), temp. płynięcia (T_p, temp. przejścia ze stanu wysokoelastycznego w plastyczny, ciekły).

53. Wyjaśnij pojęcia: termoplasty, duroplasty, elastomery.

- termoplasty - polimery (także otrzymywane z nich tworzywa sztuczne) mające trwałą zdolność przechodzenia w stan plast. w podwyższonej temp. twardnienia po ostudzeniu i zachowania kształtu nadanego im podczas ogrzania (np. polietylen, polipropylen, polistyren).

- duroplasty - polimery przechodzące nieodwracalnie ze stanu plastycznego w utwardzony pod działaniem podwyższonej temp. (tworzywa termoutwardzalne) lub pod wpływem czynników chem. (tworzywa chemoutwardzalne). Charakteryzują się sztywnością, trwałością wymiarów, nietopliwością, kruchością, niemożnością powtórnego formowania.

- elastomery - grupa tworzyw naturalnych i sztucznych o właściwościach kauczuku. Wykazują dużą zdolność do odkształceń i rozciągliwości (do kilkukrotnej długości) zachowując pierwotny kształt.

54. Jaki wpływ na zdolność do krystalizacji polimeru ma budowa makrocząsteczek?

Krystaliczność polimerów to zdolność do równoległego układania się makrocząsteczek na dużej odległości. Tworzywa o dużej regularności i symetrii łańcuchów w odpowiednich warunkach wykazują zdolność do krystalizacji, co umożliwia powst. sieci krystalicznej. Krystalizacja zachodzi podczas przechodzenia ze stanu ciekłego w twardy (przy chłodzeniu stopu lub odparowaniu rozpuszczalnika). Zasadniczym warunkiem krystalizacji polimeru jest regularność budowy łańcucha. Jeżeli atomy w łańcuchu związane są tak, jak w liniowym polietylenie(-CH₂-CH₂-CH₂-) to możliwe jest regularne ułożenie atomów węgla i wodoru w sieć krystaliczną. Jednakże gdy skład łańcucha polimerowego jest nieregularny lub gdy łańcuch jest ataktyczny (?) jak np. w makrocząsteczce, w której w sposób przypadkowy atomy wodoru podstawione są grupami bocznymi, to regularność łańcucha jest mniejsza. Krystalizację ułatwia symetryczność podstawników. Obecność rozgałęznień w łańcuchu obniża zdolność do krystalizacji. Znaczenie ma też wielkość grup bocznych.

55. Co wiem o... ?

- polietylenie - (PE) [CH₂-CH₂]- , jest tworzywem o doskonałych własnościach dielektrycznych, znacznej elastyczności i udarności, dobrych własnościach mech., odporny na działanie kwasów, zasad, soli i większości zw. org. P. stosuje się gł. do prod. folii, powłok kablowych do prądów o dużej częstotliwości, płyt, rur do wody pitnej, ścieków i dla przemysłu, elementów sprzętu AGD, zabawek i powlekania papieru.

- polipropylenie - (PP), syntetyczny polimer termoplastyczny, właściwościami zbliżony do PE. Jest to białożółtawa, przejrzysta, twarda masa o b. dobrych własnościach mech. i dielektr. Jest palny, w temp. pokojowej odporny na działanie chemikaliów. Stosowany do prod. części aparatów narażonych na korozję, wykładzin, butelek, folii, opakowań, naczyń odpornych na stetylizację wrzątkiem.

- polichlorku winylu - (PVC), (-CH₂-CHCl-)_n , syntetyczny polimer termoplastyczny, otrzymywany w wyniku polimeryzacji chlorku winylu. Jest to biały, niepalny proszek, bez smaku i zapachu o temp. mięknienia 70^oC, odporny na działanie kwasów, zasad, alkoholi, benzyny, olejów mineralnych. Nie jest toksyczny. Stosowany bez dodatków plastyfikatorów służy do wyrobu płyt, rur, armatury sanitarnej, przyborów kreślarskich, pomp, materiałów chemoodpornych, w budowie aparatury chem. i powłok antykorozyjnych. Z dodatkiem zmiękczaczy - do wyrobu węży do wody i chemikaliów, uszczelek, wykładzin podłogowych i tapicerskich powłok ochronnych, folii ubraniowej i galanteryjnej. Ponadto sztuczna skóra oraz cewniki, dreny, sondy używane w różnych schorzeniach.

- poliepoksydach (żywicy epoksydowej) - to rodzaj żywicy syntetycznej powst. w reakcji polifenoli, rzadziej glikoli z epichlorohydryną(?) lub innymi związkami epoksydowymi. Utwardzana żywica epoksydowa staje się nierozpuszczalna i nietopliwa, b. przyczepna do prawie wszystkich materiałów oraz względnie chemoodporna. Żywice te są stosowane jako lepiszcze do laminatów konstrukcyjnych, do zalewania elem. elektr., na kleje do metali.

- poliuretanie - ich właściwości są różnorodne, ponieważ poliureatany znajdują się na granicy elastomerów i plastomerów. Cechą charakt. jest specyficzna segmentowa, blokowa budowa łańcucha typu (AB)_n. Makrocząsteczki składają się naprzemiennie z segmentów sztywnych i elastycznych, mają duży moduł sprężystości, doskonałą wytrzymałość na rozciąganie oraz wielokrotne zginanie, odporność na ścieranie, rozdzieranie, zdolność do tłumienia drgań, dobre właściwości termoizolacyjne. Stosowane do wyrobu łożysk, kół zębatych, obuwia sportowego itp.

- tworzywach fenolowo - formaldehydowych - tworzywa sztuczne na bazie żywic otrzymywanych w wyniku polimeryzacji fenolu i formaldehydu. Zalety: sztywność, stabilność wymiarów, nierozpuszczalność, nietopliwość, dobre własności elektroizolacyjne. Wady: kruchość oraz niemożność powtórnego formowania. Stosowane do prod. artykułów gospodarstwa domowego, galanteryjnych i ozdób, elem. elektrotech. obudów aparatów, laminatów, części maszyn, lakierów, klejów, pianek.

56. Materiały ceramiczne. Podstawowe własności, rodzaje.

Ceramika - jest to grupa materiałów nieorgan. o jonowych i kowalencyjnych wiązaniach międzyatomowych. Otrzymywana zwykle w procesach wysokotemperaturowych. Ceramika dzieli się na: specjalną i szkła. Własności: gęstość większa od tworzyw szt. ale mniejsza od metali, niska przewodność cieplna i elektr., odporne na korozję, zachowują własności w podwyższ. temp., wys. temp. topnienia, dobra odporność chem. na działanie środowiska, wysoka twardość, odporność na zużycie, wysoka wytrzymałość na ściskanie, ścieranie, zagniatanie, a niska na rozciąganie, wysoka sztywność, niska gęstość, duża kruchość, porowatość.

57. Surowce stosowane do wytwarzania ceramiki porowatej (klasycznej).

-glina - składa się z b. drobnych ziaren uwodnionego krzemianu glinu.

- krzemionka - krystaliczna odmiana SiO₂, zwana również kwarcem.

- skaleń - glinokrzemian metali alkalicznych stanowiących mieszaninę skalenia potasowego, sodowego i wapniowego.

58. Podział ceramiki tradycyjnej ze względu na strukturę.

- materiały nieszkliwione, ceglarskie z gliny; temp. spieku: 800-1200^oC, np. cegła. Ogniotrwałe. Dzieli się na: łatwotopliwe (ogniotrwałość poniżej 1300^oC), trudnotopliwe (powyżej 1300^oC), wysokoogniotrwałe (1700-2000^oC). Ogniotrwałość zwykła - o. porównawcza (do klasyfikacji) - wykonuje się stożki z ceramiki, które poddaje się działaniu temp. Porównuje się, jak zachowują isę stożki z różnych materiałów, w różnych temp. Ogniotrwałość pod obciążeniem - inna próba dla ceramiki - próbkę poddaje się ściskaniu 0,2 MPa, próbka ma postać walca o średnicy 50mm i wysokości h.

- materiały szkliwione - wyroby garncarskie, kaflarskie, fajanse, płytki ścienne.

59. Ceramiczne materiały ogniotrwałe.

Cechują się ogniotrwałością zwykłą pod obciążeniem, odpornością na udary cieplne, na ścieranie, działanie żużli. Mogą być formowane, odlewane, wycinane ze skał naturalnych oraz mogą być stosowane w postaci ziaren, proszków, włókien. Jednym ze składników materiałów decydujących o ich własnościach ogniotrwałych jest mulit (3 Al₂O₃ x 2 SiO₂), który powst. w procesie wypalania minerałów zawierających tlenki glinu i krzemu.

60. Co to jest porcelana, porcelit i fajans?

- porcelana - spiekany materiał ceramiczny z mulitu, kwarcu i szkła skaleniowego. Dzieli się na twardą i miękką. W zależności od zastosowania dzieli się na: stołową, artystyczną, elektrotechniczną, laboratoryjną, dentystyczną. Charakteryzuje się niską nasiąkliwością, dobrymi własnościami dielektrycznymi, dużą wytrzymałością mech., i wysoką odpornością na działanie czynników chem, nieprzepuszczalna dla cieczy i gazów.

-porcelit - rodzaj białej do kremowej, szklanej, nieprześwitującej ceramiki wytwarzany podobnie jak porcelana, ale z surowców (kaolin, skaleń, kwarc), najczęściej o gorszej jakości. Uformowane wyroby poddaje się wypalaniu w temp. 1325^oC, w celu osiągnięcia zamierzonej nieprzesiąkalności, wytrzymałości i twardości. Używany jako materiał do wyrobu m.in. sanitariatów.

- fajans - rodzaj ceramiki podobny nieco do porcelany, wytwarzanej z zanieczyszczonego kaolinu. Po wypaleniu (w temp. wyższej od 1000^oC) wyroby fajansowe mają kolor od białego do jasnokremowego. Powleka się je najczęściej nieprzeźroczystym szkliwem. Cechuje się skłonnością do nasiąkania wodą i znacznie mniejszą wytrzymałością od porcelany. Szkliwo fajansu z czasem pęka, nasiąka wodą i trwale brudzi się.

61. Co to jest cement? Rodzaje.

Jest to hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane przez wypalenie na klinkier i zmielenie surowców mineralnych w piecu cementowym. Stosowany do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo - wapiennych i betonów. W zależności od składu klinkieru, sposobu produkcji, cementy dzieli się na : portlandzki, portlandzki biały, hutniczy, żużlowy, glinowy, specjalne - np. cement kwasoodporny (obecnie nie stosowowany). Natomiast ze względu na sposób i szybkość wiązania: ekspansywny, szybkotwardniejący... (?)

62. Co to jest beton? Rodzaje betonów.

Jest to sztuczny kamień, powstały w wyniku wiązania i stwardnienia mieszanki betonowej (mieszanka spoiwa - cement, kruszywa grubego - żwr, drobnego -piasek o frakcjach do 2 mm, wody i ew. dodatków i domieszek, które poprawiają właściwości mieszanek betonowych i betonów. Ważną cechą betonu jest wytrzymałość na ściskanie. Gwarantowaną wartość wytrzymałości określa klasa betonu. Betony dzieli się na beton ciężki - o ciężarze objętościowym większym niż 2600 kg/m³, stosowany jako osłony biologiczne dla osłabienia promieniowania jonizującego, beton zwykły - o ciężarze obj. 2200-2600 kg/m³, wykonywany z zastosowaniem kruszyw naturalnych i łamanych (piasek+żwir lub piasek+ np. kamień bazaltowy) stosowany do wykonywania elementów konstrukcyjnych betonowych i niebetonowych, o ciężarze obj. 1800 - 2200 kg/m³ - wyk. z zast. kruszyw porowatych (np. keramzyt) do wyk. elem. o podwyższonej izolacyjności cieplnej, np. ścian osłonowych, pustaków ściennych i stropowych, beton lekki - o ciężarze obj. do 1800 kg/m³, wyk. z zast. lekkich kruszyw oraz betony komórkowe; beton lekki stosuje się do wykonywania elem. ściennych i stropowych średnio i drobnowymiarowych.

63. Szkło. Rola tlenku w tworzeniu szkła.

Jest to materiał otrzymywany w wyniku stopienia tlenku krzemu (krzemionka SiO₂) z różnymi dodatkami dobranymi w odpowiednich proporcjach, a następnie szybkiego ochłodzenia tak aby nie doszło do pełnej krystalizacji krzemionki. Surowcem do prod. tradycyjnego szkła jest piasek kwarcowy (SiO₂) oraz dodatki, najczęściej węglan sodowy (Na₂CO₃) i węglan wapniowy (CaCO₃), topniki, tlenki boru i ołowiu, barwniki, którymi zazwyczaj są tlenki metali przejściowych (Kd, Mn, i in.). Surowce są mieszane, topione w piecu w temp. 1400-1500^oC, po czym formowane są w wyroby przed pełnym skrzepnięciem. Rola tlenków w tworzeniu szkła: tl. tworzące sieć (szkłotwórcze)-SiO₂, P₂O₃, P₂O_5, modyfikujące sieć - K₂O, Na₂O, CaO, MgO, BaO, stabilizujące sieć - PbO, SbO₃.

64. Rodzaje szkła.

- ołowiowo - borowe

- ołowiowo - krzemianowe

- wapniowo - alkaliczne

- borowo - krzemianowe

- glinowo - borowo - krzemianowe

- kwarcowe.

65. Czym się różni szkło od pyroceramiki?

Szkło - materiał otrzym. w wyniku stopienia tl. krzemu z różnymi dodatkami w odpowiednich proporcjach. Surowcem do prod. tradycyjego szkła jest piasek kwarcowy i dodatki.

Pyroceramika - ceramika szklana, powst. przez krystalizację masy szklanej w ściśle określony sposób, umożliwiający utworzenie struktury b. drobnoziarnistej, bez porowatości, z pozostałością tylko ok. 2% fazy szklistej. Otrzymuje się ją w wyniku krystalizacji szkła na zarodkach tworzonych przez niewielkie dodatki Cu, Ag lub Au pod wpływem promieniowania UV. Materiały te mają własności mech. i odporne są na udary znacznie większe od szkieł.

66. Jakie materiały nazywamy kompozytami?

Tworzywa składające się z co najmniej dwóch składników (zw. komponentami, fazami) o różnych właściwościach w taki sposób, że ma właściwości lepsze i/lub nowe w porównaniu z z właściwościami poszczególnych składników lub w porównaniu z sumą właściwości tych składników. Jes materiałem zewnętrznie monolitycznym, jednakże z makroskopowo widocznymi granicami między składnikami. Dotychczas brak ogólnie przyjętej ścisłej definicji k. Zalicza się do nich przeważnie materiały wytworzone przez człowieka, wykluczając mat. warstwowe, powlekane lub platerowane oraz mat. będące kompozytami naturalnymi (np. drewno, kości ssaków).

67. Jak można sklasyfikować kompozyty?

Podział kompozytów ze względu na:

a) rodzaj osnowy: polimerowa, metalowa, ceramiczna

b) geometrię (postać wzmocnienia): zbrojone cząstkami obcych faz (strukturalne), warstwowe (laminaty)

68. Jakie tworzywa i w jakiej postaci stosujemy do wzmocnienia kompozytów?

Obecnie stosuje się następujące rodzaje włókien: węglowe, szklane, borowe, wągliki krzemu, włókna organiczne typu Kevlar.

69. Jakie tworzywa są stosowane na osnowę kompozytów?

osnowa organiczna (polimerowa węglowa), metaliczna, ceramiczna, stopy: Al, Mg, Tl, Pb, Zn, Ag, Ni, Cu.

70. Kompozyty polimerowe.

Kompozyty, w których spoiwami są polimery. Funkcję osnowy spełniają chemo- lub termoutwardzalne żywice syntetyczne, najczęściej epoksydowa lub poliestrowe. Mają dobrą przyczepność do włókien, dużą zdolność tłumienia drgań.

71. Porównanie własności ceramiki, polimerów i tworzyw metalicznych.

a) ceramika: gęstość wyższa od tworzyw sztucznych, mniejsza od metali, niska przewodność cieplna i elektryczna, odporne na korozję, zachowują własności w podwyższonych temp., dobra odporność chem. na dzianie środowiska, wysoka twardość, odporność na zużycie, wysoka wytrzymałość na ściskanie, ścieranie, zgniatanie, a niska na rozciąganie, wysoka sztywność, niska gęstość, duża kruchość, porowatość.

b) polimery: mała gęstość, izolacyjność cieplna i elektr., słabo odbijają światło, zwykle przezroczyste, niska twardość i moduł sprężystości, własności zależą od temp.

c) tworzywa metaliczne: plastyczność, sprężystość, dobra przewodność ciepła i elektr., nieprzezroczysty, metaliczny połysk, ujemny współczynnik temp. przewodności elektrycznej.

---