Kryptis „Medžiagotyra ir medžiagų technologijos. Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija Specialybė: medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos perspektyvos
![Kryptis „Medžiagotyra ir medžiagų technologijos. Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija Specialybė: medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos perspektyvos](https://i0.wp.com/ok-t.ru/img/baza5/LR-MATERIALOVEDENIE-1382960527.files/image037.jpg)
Baltarusijos Respublikos švietimo ministerija
BALTARUSIJA
TECHNIKOS UNIVERSITETAS
Informacijos ir matavimo įrangos bei technologijų katedra
LABORATORINIAI DARBAI
(ATVEJO ANALIZĖ)
Pagal discipliną
„Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“
1 dalis
Minskas 2003 Įvadas
Studijuojant kursą „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“, kartu su paskaitomis ir praktiniais užsiėmimais, svarbų vaidmenį atlieka laboratoriniai praktiniai darbai. Neįsisavinant medžiagų elgsenos įvairiomis sąlygomis analizės panaudojimo įgūdžių, tikslinga naujų medžiagų sintezė ir pagrįstas jų panaudojimas praktikoje yra neįmanomas.
Laboratorinių darbų atlikimas leis įtvirtinti pagrindinių medžiagų mokslo šakų teorinius principus, susipažinti su šiuolaikiniais mokslinių tyrimų metodais ir išanalizuoti gautus eksperimentinius rezultatus. Dėl to galite atlikti nedidelį, visiškai užbaigtą mokslinį tyrimą.
Vadovėlyje (1 dalis) pateikiami laboratoriniai darbai, atspindintys pagrindinių konstrukcinių medžiagų fizikinių ir cheminių savybių bei jų sandaros tyrimą.
Ypatingas pateiktos medžiagos bruožas yra gana plati teorinė dalis, leidžianti studentams savarankiškai pasiruošti pamokoms. Vadove pateikiamas papildomos literatūros sąrašas, kuris palengvins detalesnį kūrinių tyrimą.
Vadovo tikslas – susipažinti su įvairiomis metalinėmis ir nemetalinėmis konstrukcinėmis medžiagomis, naudojamomis instrumentų gamyboje, o Mokiniams įgyti aiškių idėjų apie fizikinių ir cheminių reiškinių, vykstančių medžiagose įvairiomis sąlygomis jų sintezės ir veikimo metu, įvairovę. .
Atlikus laboratorinius darbus, parengiama ataskaita, kurioje nurodoma:
1) titulinis lapas;
2) pagrindiniai teoriniai principai;
3) darbo atlikimo tvarka su rezultatų pateikimu lentelių ir grafinių priklausomybių forma;
4) gautų rezultatų analizė ir išvados. Atliekant laboratorinius darbus būtina griežtai laikytis saugos reikalavimų.
Laboratorija darbas #1
METALŲ IR JŲ LYDINIŲ KONSTRUKCIJOS TYRIMAS
Darbo tikslas: išstudijuoti geležies-anglies būsenų diagramą, susipažinti su geležies-anglies lydinių (plieno ir ketaus), miltelinių kompozitinių medžiagų mikrostruktūra.
Teorinė dalis
Keičiantis komponentų koncentracijai lydiniuose, taip pat joms aušinant ar kaitinant (esant pastoviam išoriniam slėgiui), šiuose lydiniuose vyksta reikšmingi fazės ir struktūriniai pokyčiai, kuriuos galima aiškiai atsekti naudojant diagramas būsenos, kurios yra grafinis lydinių būsenos vaizdas. Lydinių pusiausvyros būsenos diagramos sudarytos. Pusiausvyra valstybė- stabili būsena, kuri laikui bėgant nekinta ir kuriai būdinga minimali laisvoji sistemos energija.
Fazių diagramos paprastai sudaromos eksperimentiniu būdu. Jų gamybai naudojamas terminis metodas. Jis naudojamas lydinių aušinimo kreivėms gauti. Iš šių kreivių sustojimų ir posūkių, sukeltų transformacijų šiluminio poveikio, nustatomos pačių transformacijų temperatūros. Naudojant fazių diagramas, nustatomos lydinių lydymosi ir polimorfinių virsmų temperatūros, kiek fazių ir kokių fazių yra tam tikros sudėties lydinyje tam tikroje temperatūroje, taip pat kiekybinis šių fazių santykis lydinyje. Be terminio metodo, transformacijų kietoje būsenoje tyrimas apima mikrostruktūros tyrimą naudojant optinius ir elektroninius mikroskopus, rentgeno spindulių difrakcijos analizę, lydinių fizikinių savybių tyrimą ir kt.
Dvejetainiuose lydiniuose temperatūra rodoma vertikaliai, o komponentų koncentracija – horizontaliai. Kiekvienas x ašies taškas atitinka tam tikrą vieno ir kito komponento turinį, atsižvelgiant į tai, kad bendras komponentų kiekis kiekviename šios ašies taške atitinka 100%.
Todėl, didėjant vieno lydinio komponento kiekiui, kito komponento kiekis lydinyje turi mažėti.
Fazių diagramos tipą lemia sąveikos, vykstančios tarp lydinių komponentų skystoje ir kietoje būsenose, pobūdis. Daroma prielaida, kad skystoje būsenoje tarp komponentų yra neribotas tirpumas, t.y. jie sudaro vienalytį skystą tirpalą (lydą). Kietoje būsenoje komponentai gali sudaryti mechaninius grynų komponentų mišinius, neribotą kietų tirpalų kiekį, ribotą kietų tirpalų kiekį, stabilius cheminius junginius, nestabilius cheminius junginius, taip pat polimorfines transformacijas.
Mechaniniai mišiniai susidaro, jei lydinį sudarantys elementai, kietėjant iš skystos būsenos, netirpsta vienas kitame ir nesąveikauja. Mišinio struktūra yra nevienalytis kūnas. Plonoje dalyje pavaizduoti skirtingų komponentų kristalitai, sudarantys mechaninį mišinį. Cheminė analizė taip pat nustato skirtingus komponentus. Skiriami du kristalų gardelių tipai.
Tvirtas sprendimus- fazės, kuriose vienas iš komponentų (tirpiklis) išlaiko savo kristalinę gardelę, o kitų (ištirpusių) komponentų atomai išsidėsto jos gardelėje, ją iškraipydami. Kieto tirpalo cheminė analizė rodo, kad yra du elementai, o rentgeno spindulių difrakcija – vieno tipo tirpiklio gardelės. Struktūra yra vienalyčių grūdelių. Jei abiejų komponentų kristalinės gardelės yra vienodos, o jų atomų skersmenys skiriasi ne daugiau kaip 8 - 15%, tada galimas neribotas tirpumas (pavyzdžiui, auksas ir sidabras).
Cheminiai junginiai susidaro, kai lydinį sudarantys elementai sąveikauja tarpusavyje. Pagal struktūrą jie yra vienalytės kietosios medžiagos. Cheminių junginių savybės skiriasi nuo juos sudarančių elementų savybių. Jie turi pastovią lydymosi temperatūrą. Cheminio junginio kristalinė gardelė skiriasi nuo pradinių komponentų gardelių. Cheminiame junginyje išlaikomas tam tikras elementų atomų santykis, t.y. yra cheminė junginio formulė.
Geležies-anglies sistemos būsenos diagrama
Geležis ir jos lydiniai su anglimi
Polimorfizmas – tai medžiagos ar medžiagos savybė keisti savo kristalinę gardelę keičiantis temperatūrai, α-Fe kristalinės formos ir... Anglis yra nemetalinis elementas. Gamtoje ji pasitaiko dviejų... Normaliomis sąlygomis anglis randama grafito modifikacijos pavidalu su šešiakampe sluoksniuota gardele. Modifikacija...Tapk
Tapk- geležies ir anglies lydiniai, kuriuose yra iki 2,14 % anglies. Be to, lydinyje dažniausiai yra mangano, silicio, sieros ir fosforo. Kai kurie elementai gali būti įvedami specialiai fizinėms ir cheminėms savybėms pagerinti (legiravimo elementai).
Pagal struktūrą plienas skirstomas į:
1) hipoeutektoidas turintis iki 0,8 % anglies (sudėtis P+P);
2) eutektoidiniai plienai turintis 0,8 % anglies (P);
3) hipereutektoidas turinčių daugiau nei 0,8 % anglies (P+sec.C).
Taškas D – eutektoidinis taškas(aušinimo metu iš austenito susidaro mechaninis ferito ir cementito mišinys). Eutektoido transformacija vyksta ne iš skysčio, o iš kieto tirpalo.
Priklausomai nuo cheminės sudėties, išskiriamas anglinis ir legiruotasis plienas. Savo ruožtu angliniai plienai gali būti:
1) mažai anglies dioksido išskiriantis (anglies kiekis mažesnis nei 0,25%);
2) vidutinio anglies (anglies kiekis yra 0,25 - 0,60%);
3) didelio anglies kiekio, kuriame anglies koncentracija viršija 0,60 %.
Legiruoti plienai padalintas į:
1) mažai legiruotas - legiruojančių elementų kiekis iki 2,5%;
2) vidutinio legiruoto t- 2.5 iki 10% legiravimo elementų;
3) labai legiruotas – turi daugiau kaip 10 % legiruojančių elementų.
Pagal paskirtį plienai yra:
1) konstrukciniai, skirti kėbului ir inžineriniams gaminiams;
2) instrumentiniai, iš kurių gaminami pjovimo, matavimo, štampavimo ir kiti įrankiai. Šiuose plienuose yra
daugiau nei 0,65 % anglies;
3) su ypatingomis fizinėmis savybėmis, pavyzdžiui, su tam tikromis magnetinėmis savybėmis arba mažu linijinio plėtimosi koeficientu (elektrinis plienas, Invar);
4) su ypatingomis cheminėmis savybėmis, pavyzdžiui, nerūdijantis, karščiui atsparus arba karščiui atsparus plienas.
Priklausomai nuo kenksmingų priemaišų kiekio(sierinis ir fosforinis) plienas skirstomas į:
1. Įprastos kokybės plienas, kuriame yra iki 0,06% sieros ir
iki 0,07% fosforo.
2. Kokybiška – iki 0,035% sieros ir fosforo atskirai.
3. Aukšta kokybė - iki 0,025% sieros ir fosforo.
4. Ypač aukštos kokybės, iki 0,025 % fosforo ir iki 0,0] 5 % sieros.
Pagal deguonies pašalinimo laipsnį pagaminti iš plieno, t.y. Pagal jo deoksidacijos laipsnį jie išskiriami:
1) ramus plienas, t.y. visiškai deoksiduotas, žymimas raidėmis „sp“ prekės ženklo gale;
2) verdantys plienai – šiek tiek deoksiduoti, pažymėti raidėmis „kp“;
3) pusiau tylūs plienai, užimantys tarpinę padėtį tarp dviejų ankstesnių; yra žymimi raidėmis "ps".
Priklausomai nuo standartizuotų rodiklių (tempimo stipris σ, santykinis pailgėjimas δ%, takumo riba δ t, šaltas lenkimas), kiekvienos grupės plienas skirstomas į kategorijas, kurios žymimos arabiškais skaitmenimis.
Įprastas kokybiškas plienasžymimas raidėmis „St“ ir įprastiniu prekės ženklo numeriu (nuo 0 iki 6), priklausomai nuo cheminės sudėties ir mechaninių savybių. Kuo didesnis anglies kiekis ir plieno stiprumo savybės, tuo didesnis jo skaičius. Norėdami nurodyti plieno kategoriją, prie prekės ženklo pavadinimo pabaigoje pridedamas kategoriją atitinkantis numeris; pirmoji kategorija paprastai nenurodoma.
Pavyzdžiui: St1kp2 - įprastos kokybės, verdantis, 1 markės, antros kategorijos anglinis plienas, tiekiamas vartotojams pagal mechanines savybes (A grupė).
Kokybiški plienai pažymėtas taip: ženklo pradžioje nurodomas plieno anglies kiekis šimtosiose procentų dalyse,
Pavyzdžiui: ST45 - aukštos kokybės anglinis plienas, ramus, turi 0,45% C.
U7 - anglinis įrankių plienas, aukštos kokybės plienas, turintis 0,7% C, ramus (visi įrankių plienai gerai deoksiduoti).
Pliene esantys legiravimo elementai žymimi rusiškomis raidėmis: A – azotas, K – kobaltas, T – titanas, B – niobis, M – molibdenas, F – vanadis, B – volframas, N – nikelis, X – chromas, G – manganas. , P - fosforas, D - varis, C - silicis.
Jei po raidės, nurodančios legiravimo elementą, yra skaičius, tai nurodo šio elemento turinį procentais. Jei skaičiaus nėra, tada pliene yra 0,8–1,5% legiravimo elemento.
Pavyzdžiui: 14G2 – mažai legiruotas aukštos kokybės plienas, ramus, turi apie 14 % anglies ir iki 2,0 % mangano.
OZH16N15MZB - labai legiruotas kokybiškas plienas, ramus plienas turi 0,03% C, 16,0% Cr, 15,0% Ni, iki 3,0% Mo, iki 1,0% Nb.
Kokybiški ir ypač kokybiški plienai yra pažymėti taip pat, kaip ir aukštos kokybės, tačiau aukštos kokybės plieno klasės pabaigoje jie užrašo raidę A (ši raidė prekės ženklo pavadinimo viduryje rodo, kad į plieną yra specialiai įvestas azotas), o po ypač aukštos kokybės pažymio raidė „Ш“ atskiriama brūkšneliu.
Pavyzdžiui: U8A - aukštos kokybės anglinis įrankių plienas, kuriame yra 0,8% anglies;
ZOKHGS-Sh yra ypač aukštos kokybės vidutinio legiruoto plieno, kuriame yra 0,30% anglies ir nuo 0,8 iki 1,5% chromo, mangano ir silicio.
Tam tikros plieno grupės žymimos kiek kitaip.
Rutuliniai guolių plienai žymimi raidėmis „ШХ“, po kurių nurodomas chromo kiekis procentų dešimtosiomis dalimis (ШХ6).
Greitaeigiai plienai (legiruoti mišiniais) žymimi raide „P“, o po jos esantis skaičius nurodo volframo procentą jame (P18).
Automatiniai plienai žymimi raide „A“ ir skaičiumi, nurodančiu vidutinį anglies kiekį šimtosiose procentų dalyse (A12).
Ketaus
Ketaus vadinami geležies ir anglies lydiniais, kuriuose yra daugiau kaip 2,14 % anglies. Juose yra tų pačių priemaišų kaip ir pliene, bet didesniais kiekiais.
Ketaus, skirtingai nei plienas, visiškai kristalizuojasi, susidarant eutektikai, pasižymi maža plastine deformacija ir aukštomis liejimo savybėmis.
Priklausomai nuo anglies būklės ketuje yra:
1) ketaus, kuriame visa anglis yra surišta karbido pavidalu (baltasis ketus);
2) ketaus, kuriame anglis iš esmės arba visiškai yra laisvos grafito pavidalo (pilkas, didelio stiprumo, kaliojo ketaus).
Baltas ketus neturi grafito, visa anglis yra surišta cementite Fe 3 C. Baltasis ketus, priklausomai nuo anglies kiekio, skirstomas į:
1) hipoeutektinis - anglies kiekis iki 4,3%. Struktūra susideda iš perlito, antrinio cementito ir ledeburito;
2) eutektinis - anglies kiekis 4,3%. Struktūra sudaryta iš ledeburito;
3) hipereutektinis – anglies kiekis daugiau nei 4,3%. Konstrukciją sudaro ledeburitas ir pirminis cementitas.
Taškas C - eutektika. Eutektinė transformacija vyksta iš skysčio. Gauta eutektika vadinama ledeburitu. Taške C vienu metu pusiausvyroje egzistuoja trys fazės: skystas lydalas, austenitas ir cementitas.
Pilkasis ketus turi laisvos anglies plokštelės formos grafito pavidalu. Mikroskopu bus stebimas grafitas tamsių išlenktų juostelių pavidalu šviesiame fone. Palyginti su metaliniu pagrindu, grafitas turi mažą stiprumą. Jos vietos gali būti laikomos nenutrūkstamais. Pilkasis ketus turi prastas mechanines savybes, kai bandoma tempimo bandymais. Tačiau pilkasis ketus turi ir nemažai privalumų: leidžia gauti pigius liejinius ir pasižymi geromis liejimo savybėmis. apdirbamumas, aukštos slopinimo savybės.
Pilkasis ketus pažymėtas dviem raidėmis SC ir dviem skaičiais, atitinkančiais mažiausią tempiamojo stiprio vertę MPa.
Pavyzdžiui: SCh10 - pilkasis ketus, kurio tempiamasis stipris yra 100 MPa.
Grafito inkliuzams suapvalėjus, mažėja jų neigiamas įpjovimų vaidmuo metaliniame pagrinde, didėja ketaus mechaninės savybės. Suapvalinta grafito forma pasiekiama modifikuojant. Kai magnis naudojamas kaip modifikatorius iki 0,5%, gaunamas didelio stiprumo ketus.
Kaliojo ketaus sudėtyje yra laisvos anglies sferinių grafito intarpų pavidalu. Mikroskopu šviesiame fone stebimi suapvalinti skirtingo dydžio tamsūs grūdeliai. Svarbiausios dalys yra pagamintos iš didelio stiprumo ketaus. Didelio stiprumo ketus žymimas raidėmis HF ir skaičiumi, apibūdinančiu tempimo stiprio reikšmę.
Pavyzdžiui: HF 35 - didelio stiprumo ketaus, kurio tempiamasis stipris yra 350 MPa.
Kalusis ketus yra laisvos anglies dribsnio formos grafito pavidalu. Kalusis ketus gaunamas iš baltojo ketaus grafitizuojančio atkaitinimo būdu (ilgalaikis atkaitinimas 1000°C temperatūroje). Mikroskopu šviesiame fone stebima flokuliacinė fazė.
Kalusis ketus žymimas raidėmis KCH ir dviem skaičiais: pirmasis – atsparumas tempimui, antrasis – santykinis pailgėjimas.
Pavyzdžiui: KCh 35-10 - kalusis ketus, kurio tempiamasis stipris yra 350 MPa ir santykinis pailgėjimas 10%.
Ketaus mikrostruktūra susideda iš metalinio pagrindo ir grafito inkliuzų. Ketaus savybės priklauso nuo metalo pagrindo savybių ir grafito intarpų pobūdžio.
Metalinis pagrindas gali būti:
1) perlitas (tamsus pagrindas po mikroskopu);
2) feritas-perlitas (šviesios ir tamsios zonos pakaitomis po mikroskopu);
3) feritinis (šviesus pagrindas po mikroskopu).
Metalinio pagrindo struktūra lemia ketaus kietumą.
Grafitinimas yra grafito nusodinimo procesas geležies ir anglies lydinių kristalizacijos arba aušinimo metu. Grafitinimas yra difuzijos procesas ir vyksta lėtai. Grafitavimo procesas susideda iš kelių etapų:
1) centrų formavimas, grafitizavimas;
2) anglies atomų difuzija į grafitizacijos centrus;
3) grafito telkinių augimas.
Kompozitinės medžiagos, gautos metodu
Miltelinė metalurgija
Gaminių iš miltelių gamybos technologinis procesas apima: miltelių gavimą, užtaiso paruošimą, liejimą, sukepinimą, karštą... Formuojant ruošinius iš tam tikros cheminės sudėties miltelių...Lydinio struktūros tyrimas
Lydinių struktūros tyrimas šiame darbe atliekamas naudojant optinį mikroskopą. Vaizdas formuojamas atsispindėjusioje šviesoje. Mikroanalizei daromi bandiniai su poliruotu paviršiumi -... Analizės rezultate nustatoma intarpų forma, jų dydis, pasiskirstymas, grafito kiekis, legiravimo elementai,...eksperimentinė dalis
1. Naudodami miltelinių medžiagų mikropjūvius, ištirkite ir grafiškai pavaizduokite medžiagų struktūrą mikroskopu. Palyginkite struktūrą su aprašymu albume.
2. Naudojant plienų mikropjūvių pavyzdžius ir pagalbinį albumą su nuotraukomis, ištirti ir grafiškai pavaizduoti jų sandarą. Naudodami teorinėje dalyje pateiktą fazių diagramą, nustatykite anglies kiekį mėginiuose ir fazės sudėtį.
3. Naudojant ketaus mikropjūvio pavyzdžius ir pagalbinį albumą su nuotraukomis, ištirti ir grafiškai pavaizduoti jų sandarą. Nustatykite ketaus tipą, grafito inkliuzų formą ir metalinio pagrindo tipą. Nustatykite baltojo ketaus anglies kiekį. Naudodami fazių diagramą nustatykite baltojo ketaus fazinę sudėtį.
4. Ištirkite geležies-anglies fazės diagramą. Identifikuokite skysčio linijas, solidus linijas, eutektinius ir eutektinius taškus, fazių virsmų linijas, geležies, cementito lydymosi taškus ir kt.
5. Remdamiesi atlikto darbo rezultatais, suformuluokite išvadas.
Laboratorinis darbas Nr. 2,
MECHANINIŲ SAVYBIŲ TYRIMAS
STATYBINĖS MEDŽIAGOS
Darbo tikslas: tirti konstrukcinių medžiagų mechanines savybes ir savybių vertinimo metodus.
Teorinė dalis
Medžiagų mechaninės savybės priklauso nuo įtempių būsenos (sukuriamos bandiniuose bandymo metu), apkrovos sąlygų ir pobūdžio, greičio, temperatūros ir išorinės aplinkos būklės. Medžiagų mechaninio bandymo tikslas – tiksliai nustatyti tas ar kitas savybes ar jų derinį, kurie geriausiai apibūdins atitinkamų gaminių veikimo patikimumą tam tikromis eksploatavimo sąlygomis. Tokių mechaninių savybių rinkinį galima pavadinti konstrukcijos stiprumu.
Vertinimo kriterijais imamasi įvairių mechaninių savybių derinių. Išskiriamos šios kriterijų grupės:
1. Medžiagų stiprumo savybių vertinimai, nustatomi dažnai ir nepriklausomai nuo iš jų pagamintų gaminių savybių ir jų eksploatavimo sąlygų. Paprastai šios stiprumo savybės nustatomos tempimo sąlygomis, esant statinei apkrovai.
2. Medžiagų savybių, tiesiogiai susijusių su gaminių eksploatavimo sąlygomis, įvertinimas ir jų ilgaamžiškumo bei patikimumo nustatymas.
3. Konstrukcijos, kaip visumos, stiprumo įverčiai, nustatyti atliekant stendinius ir eksploatacinius bandymus.
Pirmosios dvi savybių vertinimo kriterijų grupės nustatomos mėginiuose, tada
kaip ir pastarieji – ant gatavų dalių ir konstrukcijų.
Pagrindinės medžiagų mechaninės savybės:
1) jėga- medžiagos gebėjimas atsispirti sunaikinimui veikiant apkrovai;
2) plastmasinis- medžiagos gebėjimas negrįžtamai pakeisti formą ir dydį be sunaikinimo veikiant apkrovai;
3) trapumas- medžiagos gebėjimas subyrėti be apsauginio energijos įsisavinimo;
4) klampumas- medžiagos gebėjimas negrįžtamai sugerti mechaninę energiją iki sunaikinimo momento;
5) elastingumas- medžiagos gebėjimas atkurti savo formą ir dydį pašalinus krovinį;
6) kietumas- medžiagos gebėjimas atsispirti kito kūno įsiskverbimui į ją paviršiniame sluoksnyje.
Įtempimo diagrama
Įtempių ir deformacijų diagramos sudarymas yra pagrindinis tempimo bandymo tikslas. Šiems tyrimams naudojami cilindriniai pavyzdžiai iš... OA zona vadinama elastine zona (pašalinus apkrovą Rpts mėgin...Medžiagų kietumo nustatymas
Kietumas- medžiagos gebėjimas atsispirti deformacijai paviršiniame sluoksnyje veikiant vietiniam sąlyčiui.
Kietumo bandymo privalumai
2. Matuoti kietumą taikant techniką yra daug paprasčiau nei nustatyti stiprumą (nereikia specialių mėginių, atliekama... 3. Matuojant kietumą bandoma detalė nesunaikinama ir... 4. Kietumą galima išmatuoti ant mažo storio dalių, taip pat plonais sluoksniais.Kietumo nustatymas pagal Moso skalę
su stiklu, peilio ašmenimis ir pan., kaip parodyta lentelėje. 2.1. 2.1 lentelėeksperimentinė dalis
1. Tempimo bandymai.
1.1. Paimkite cilindrinius plieno pavyzdžius, patikrintus įtempimui.
1.2. Naudodami suportą, išmatuokite reikiamus mėginių ilgius ir skersmenis. Įveskite duomenis į 2.2 lentelę.
2.2 lentelė
1.3. Naudodami teorinėje darbo dalyje pateiktas formules, nustatykite pagrindines mechanines charakteristikas, būtent medžiagos atsparumą tempimui, santykinį pailgėjimą ir santykinį susitraukimą.
1.4. Sukurkite plieno vaizdų tempimo diagramą P-Δl koordinatėmis.
1.5. Susipažinti su mokytojo pateiktomis įvairių konstrukcinių medžiagų tempimo diagramomis, išryškinti pagrindines zonas, nustatyti mechanines charakteristikas.
2. Medžiagų kietumo nustatymas.
2.1. Brinelio kietumo nustatymas:
a) bandinys dedamas ant kietumo matavimo prietaiso stalo;
b) nustato apkrovos jėgos dydį ir apkrovos trukmę;
c) padaryti įspaudą ant mėginio, nuleisti instrumentų stalą, išimti pavyzdį;
d) mikroskopu išmatuokite gauto atspaudo skersmenį ir apskaičiuokite Brinelio kietumą.
2.2. Vickerso kietumo nustatymas:
a) nustatyti ant mikroskopo scenos pritvirtinto mėginio atspaudo įstrižainių ilgius;
2.3. Anglies kiekio pliene įtakos jo kietumui tyrimas;
a) išmatuoti gautų bandinių įdubimų skersmenis plienams ST20, ST45, U8;
b) nustatykite Brinelio kietumo vertes naudodamiesi atskaitos lentelėmis;
c) sukonstruoti grafinę kietumo priklausomybę nuo anglies kiekio ir ją paaiškinti.
3. Remiantis darbo rezultatais, suformuluoti išvadas.
Laboratorinis darbas Nr.3
TYRIMAS MEDŽIAGŲ KRISTALIZAVIMO PROCESO
Darbo tikslas: tirti medžiagų kristalizacijos proceso ypatumus druskų ir metalų pavyzdžiu, nustatyti* įvairių veiksnių įtaką kristalizuojamos medžiagos struktūrai, susipažinti su terminės analizės metodais.
Teorinė dalis
Bet kuri medžiaga gali būti vienoje iš trijų agregacijos būsenų: kietos, skystos ir dujinės. Perėjimas iš vienos būsenos į kitą vyksta tam tikroje temperatūroje, vadinamoje lydymosi, kristalizacijos, virimo arba sublimacijos temperatūra.
Kietieji kristaliniai kūnai turi taisyklingą struktūrą, kurioje atomai ir jonai yra kristalinių gardelių mazguose (vadinamoji trumpojo nuotolio tvarka), o atskiros ląstelės ir blokai yra tam tikru būdu orientuoti vienas kito atžvilgiu (ilgai). - diapazono tvarka). Skysčiuose tam tikra orientacija apima ne visą tūrį, o tik nedidelį skaičių atomų, kurie sudaro santykinai stabilias grupes, arba svyravimus (trumpojo nuotolio tvarka). Mažėjant temperatūrai, didėja svyravimų stabilumas ir jie gali augti.
Didėjant kietosios medžiagos temperatūrai, didėja atomų judrumas gardelės vietose, didėja virpesių amplitudė ir kai ji pasiekia
Tam tikroje temperatūroje, vadinamoje lydymosi tašku, gardelė subyra ir susidaro skysta fazė.
Priešingas vaizdas pastebimas, kai skystis (lydas) atšaldomas ir vėlesnis jo kietėjimas. Atvėsus atomų judrumas mažėja, o netoli lydymosi temperatūros susidaro atomų grupės, kuriose atomai susitelkę, kaip kristaluose. Šios grupės yra kristalizacijos centrai arba branduoliai, ant kurių vėliau auga kristalų sluoksnis. Pasiekus „lydymosi – kietėjimo“ temperatūrą, vėl susidaro kristalinė gardelė, o metalas pereina į kietą būseną. Vadinamas metalo perėjimas iš skysto į kietą tam tikroje temperatūroje kristalizacija.
Būdingi kristaliniai kūnai anizotropija- savybių priklausomybė nuo krypties. Amorfiniai kūnai (pavyzdžiui, stiklas) yra izotropinis- jų savybės nepriklauso nuo krypties.
Panagrinėkime termodinamines kristalizacijos sąlygas. Bet kurios sistemos energetinei būsenai būdingas tam tikras vidinės energijos rezervas, kurį sudaro molekulių, atomų ir kt. judėjimo energija. Laisvoji energija yra ta vidinės energijos sudedamoji dalis, kuri izoterminėmis sąlygomis gali būti paversta darbu. Laisvosios energijos kiekis kinta keičiantis temperatūrai, tirpstant, polimorfinėms transformacijoms ir kt.
Pagal antrąjį termodinamikos dėsnį kiekviena sistema linkusi į minimalią laisvosios energijos vertę. Bet koks spontaniškai vykstantis procesas įvyksta tik tuo atveju, jei nauja būsena yra stabilesnė, t.y. turi mažiau laisvos energijos. Pavyzdžiui, rutulys linkęs riedėti žemyn nuožulnia plokštuma, taip sumažindamas jo laisvąją energiją. Spontaniškas rutulio grįžimas į pasvirusią plokštumą yra neįmanomas, nes tai padidintų jo laisvąją energiją.
Kristalizacijos procesas paklūsta tam pačiam dėsniui. Metalas kietėja, jei kietoje būsenoje yra mažiau laisvos energijos, ir tirpsta, jei skystoje būsenoje yra mažiau laisvos energijos. Skystos ir kietos būsenos laisvosios energijos pokytis keičiantis temperatūrai parodytas Fig. 3.1. Laisvosios energijos temperatūros pokyčiai skiriasi skystos ir kietos medžiagos būsenose.
Ryžiai. 3.1. Termodinaminės kristalizacijos sąlygos
Skiriamos teorinės ir faktinės kristalizacijos temperatūros.
T 0 – teorinė arba pusiausvyros kristalizacijos temperatūra, kuriai esant F skystis = F kietas. Šioje temperatūroje metalo egzistavimas tiek skystoje, tiek kietoje būsenoje yra vienodai tikėtinas. Tikra kristalizacija prasidės, kai šis procesas bus termodinamiškai naudingas sistemai, esant sąlygai ΔF = F l - F kieta medžiaga, kuriai reikalingas tam tikras peršalimas. Temperatūra, kurioje praktiškai vyksta kristalizacija, vadinama tikroji kristalizacijos temperatūra T kr. Skirtumas tarp teorinės ir faktinės kristalizacijos temperatūrų vadinamas hipotermijos laipsnis:ΔT = T 0 - T kr. Kuo didesnis peršalimo laipsnis ΔT, tuo didesnis laisvųjų energijų skirtumas ΔF, tuo intensyvesnė kristalizacija vyks.
Lygiai taip pat, kaip kietėjimui reikalingas peršalimas, kad būtų pasiekta tikroji kristalizacijos temperatūra, lydant reikia perkaitinti, kad būtų pasiekta tikroji lydymosi temperatūra.
Kristalizacijos proceso mechanizmas
1) kristalizacijos centrų branduolių susidarymas; 2) kristalų augimas iš šių centrų. Esant temperatūrai, artimai kietėjimo temperatūrai, skystame metale susidaro nedidelės atomų grupės, todėl...Šiluminė analizė
Ryžiai. 3.5. Aušinimo kreivių tipai Kai kristalizuojasi grynas elementas, šilumos pašalinimas, atsirandantis dėl aušinimo, kompensuojamas šilumos...Lengvo plieno luito konstrukcija
Tyliojo plieno luito konstrukcijos schema parodyta fig. 3.7. Luito struktūra susideda iš trijų zonų: išorinės smulkiagrūdės zonos 1, stulpinės zonos... Pav. 3.7. Metalo luito konstrukcijaeksperimentinė dalis
1. Atlikti metalo šiluminę analizę.
1.1. Įjunkite krosnį, kurioje dedamas metalinis mėginys.
1.2. Mėginį pašildyti (išlydyti) iki laboranto nurodytos temperatūros.
1.3. Matuokite matavimo prietaiso rodmenis kas 60 sekundžių. Rodmenys verčiami naudojant kalibravimo lentelę.
1.4. Pasiekus galutinę eksperimento temperatūrą, išjunkite krosnį ir atlikite metalo aušinimo procesą (kristalizaciją).
1.5. Matuokite matavimo prietaiso rodmenis kas 60 sekundžių.
1.6. Sukurkite šildymo ir vėsinimo kreives koordinatėmis
„Temperatūra – laikas“ viename grafike.
1.7. Nustatyti suvestinių transformacijų kritinius taškus ir
hipotermijos laipsnis.
2. Ištirkite kristalizacijos procesą naudojant metalų druskų pavyzdį.
2.1. Lašelius sočiųjų druskos tirpalų užlašinkite ant stiklelio ir padėkite ant mikroskopo scenos.
2.2. Apsvarstykite ir grafiškai pavaizduokite druskų struktūras, gautas po tam tikro laiko natūralaus vandens garavimo proceso metu. Nustatyti kristalinių darinių tipus, zonų susidarymo seką, jų skaičių.
3. Remdamiesi eksperimento rezultatais, suformuluokite išvadas.
Laboratorinis darbas Nr.4
TERMINIŲ SAVYBĖS TYRIMAI
STATYBINĖS MEDŽIAGOS
Tikslas darbas: tirti medžiagų termofizines savybes. Nustatykite lydinio linijinio plėtimosi temperatūros koeficientą.
Teorinė dalis
Nemažai prietaisų gamybos pramonės šakų reikalauja naudoti medžiagas su griežtai reguliuojamomis šiluminėmis savybėmis.Pagrindinės termofizinės savybės yra: atsparumas karščiui, atsparumas šalčiui, šilumos laidumas, atsparumas karščiui, šiluminė talpa, šiluminė plėtra.
Karščiui atsparus reiškia medžiagų gebėjimą patikimai atlaikyti aukštą temperatūrą (trumpalaikį arba tam tikrą laiką, panašų į įprastą veikimo laiką) nepažeidžiant ir nepažeidžiant kitų praktiškai svarbių savybių. Atsparumo karščiui dydis vertinamas pagal atitinkamas temperatūros vertes, kurioms esant pasireiškė savybių pokyčiai (pavyzdžiui, neorganinių dielektrikų elektrinės savybės). Organinių dielektrikų atsparumą karščiui dažnai lemia prasidėjusi mechaninė deformacija. Jeigu savybių pablogėjimas nustatomas tik ilgai veikiant aukštai temperatūrai – dėl lėtai vykstančių cheminių procesų, tai yra vadinamasis. terminis medžiagos senėjimas. Be temperatūros poveikio, senėjimo greičiui didelę įtaką gali turėti: padidėjęs oro slėgis, deguonies koncentracija,
įvairūs cheminiai reagentai ir kt.
Daugeliui trapių medžiagų (stiklui, keramikai) svarbus atsparumas staigiems temperatūros pokyčiams – šiluminiams impulsams. Gebėjimas atlaikyti šiluminius pokyčius vadinamas karščiui atsparus. Kai medžiagos paviršius greitai pašildomas arba vėsinamas, dėl temperatūros skirtumo tarp išorinio ir vidinio medžiagos sluoksnių susidarymo ir netolygaus šiluminio plėtimosi ar susitraukimo gali susidaryti įtrūkimai. Šiluminė varža vertinama pagal šilumos ciklų skaičių, kurį medžiagos mėginys atlaikė be pastebimo savybių pasikeitimo.
Atlikus bandymus nustatomas medžiagos atsparumas šiluminiam poveikiui, o ši varža skirtingais atvejais gali būti nevienoda. Pavyzdžiui, medžiaga, kuri gali lengvai atlaikyti trumpalaikį kaitinimą iki tam tikros temperatūros, gali pasirodyti nestabili terminio senėjimo atžvilgiu, kai ilgai veikiama net žemesnėje temperatūroje, arba medžiaga, kuri gali atlaikyti ilgalaikį kaitinimą iki aukštos pastovios temperatūros. Temperatūra gali įtrūkti ir pakeisti savo savybes greitai aušinant. Padidintos temperatūros bandymą kartais gali tekti atlikti tuo pat metu esant padidintai oro drėgmei (tropinis klimatas).
Kai įranga suprojektuota veikti žemoje temperatūroje, svarbus jos atsparumas šalčiui – medžiagos gebėjimas patikimai atlaikyti žemą temperatūrą, pavyzdžiui, nuo -60°C ir žemesnę, nepažeidžiant ir nepriimtino kitų praktiškai svarbių savybių pablogėjimo. Esant žemai temperatūrai, kaip taisyklė, gerėja izoliacinių medžiagų elektrinės savybės, tačiau daugelis medžiagų, normalioje temperatūroje lanksčios ir elastingos, žemoje temperatūroje tampa labai trapios ir standžios, o tai lemia nepatikimą veikimą.
Visos kietosios medžiagos gali praleisti šilumą vienu ar kitu laipsniu. Vieni blogesni, kiti geresni. Šilumos laidumas – tai medžiagų savybė perduoti šilumą iš labiau šildomų kūno dalių į mažiau šildomas, o tai lemia temperatūros išlyginimą.
Iš esmės yra šie šilumos energijos perdavimo medžiagoje būdai:
1) radiacija– visi kūnai, nesvarbu, kokia jų temperatūra, skleidžia energiją. Tai gali būti grynai terminis reiškinys (šiluminė spinduliuotė) ir
liuminescencija (fosforescencija ir fluorescencija), kuri yra neterminės kilmės;
2) konvekcija- tiesioginis šilumos perdavimas, susijęs su skysčių ir dujų judėjimu;
3) šilumos laidumas- šilumos perdavimas dėl medžiagos atomų ar molekulių sąveikos. Kietosiose medžiagose šiluminė energija daugiausia perduodama šiuo metodu.
Pagrindinis Furjė šilumos laidumo dėsnis teigia, kad šilumos srauto tankis yra proporcingas temperatūros gradientui. Dėsnis galioja izotropiniams kūnams (savybės nepriklauso nuo krypties). Anizotropinėms kietosioms medžiagoms būdingi šilumos laidumo koeficientai pagrindinių ašių kryptimi.
Paprastai šilumos laidumą kietose medžiagose atlieka du mechanizmai - srovės nešėjų (daugiausia elektronų) judėjimas ir gardelės atomų elastingos šiluminės virpesės. Aliuminis, auksas, varis ir sidabras turi didžiausią šilumos laidumo koeficientą. Sudėtingesnės gardelės struktūros kristalai turi mažesnį šilumos laidumą, nes ten šiluminių elastinių bangų sklaidos laipsnis didesnis. Šilumos laidumo mažėjimas pastebimas ir formuojantis kietiems tirpalams, nes tokiu atveju atsiranda papildomi šiluminių bangų sklaidos centrai. Heteratapiniuose (daugiafaziuose) lydiniuose šilumos laidumo koeficientas yra susidariusių fazių šilumos laidumo koeficientų suma. Junginių šilumos laidumas visada yra žymiai mažesnis nei juos sudarančių komponentų šilumos laidumas.
Šilumos talpa- tai yra pačios medžiagos savybė; ji nepriklauso nuo konkretaus produkto struktūrinių savybių, jo poringumo ir tankio, kristalų dydžių ir kitų veiksnių. Šiluminė talpa – tai šilumos kiekis, atitinkantis medžiagos vieneto temperatūros pokytį 1°C.
Šiluminis plėtimasis- kūnų tūrio ir linijinių matmenų padidėjimas keičiantis temperatūrai. Jis būdingas beveik visoms medžiagoms.
Nors surišimo jėgų stipris kietajame kūne yra labai didelis, elementariųjų dalelių (atomų, jonų) judėjimo galimybės yra. Tiek amorfiniuose, tiek kristaliniuose kūnuose atomai vibruoja šalia pusiausvyros centro.
Šiuo atveju svyravimų amplitudė didėja didėjant temperatūrai. Praktika rodo, kad daugumos medžiagų savitasis tūris didėja didėjant temperatūrai, t.y. atsiranda šiluminis plėtimasis. Tačiau šiluminio plėtimosi reiškinys yra susijęs ne su atomų vibracinio judėjimo amplitudės padidėjimu, o su jo anharmoniškumu. Norint suprasti reiškinio esmę, reikia atsižvelgti į jėgų sąveiką formuojant cheminį ryšį tarp atomų, taip pat į sistemos potencialios energijos priklausomybę nuo tarpatominio atstumo. Bet kokio tipo cheminis ryšys apima patrauklių ir atstumiančių jėgų pusiausvyrą tarp atomų. Kai atomai artėja vienas prie kito, iš pradžių dominuoja traukos jėgos. Priartinus atomus prie tam tikros ribos, sumažėja sistemos energija, t.y. suteikia jai didesnį stabilumą. Tačiau esant pakankamai mažam tarpatominiam atstumui atsiranda atstumiančių jėgų, trukdančių tolesniam atomų artėjimui. Šių jėgų poveikis didėja mažėjant tarpatominiam atstumui, o tai atitinka sistemos energijos padidėjimą. Esant tam tikrai tarpatominio atstumo vertei, atstūmimo ir traukos jėgos bus subalansuotos, o po to tolesniam požiūriui reikia taikyti išorinę jėgą, kuri atitinka teigiamas susidariusios jėgos F res reikšmes.
Ryžiai. 4.1. Jėgų sąveikos schema tarp
priešingai įkrautos dalelės
Potencialus šulinys pasižymi stipriai išreikšta asimetrija. Tarkime, kad tam tikroje temperatūroje vibruojantis atomas turi tam tikrą energiją. Šiuo atveju jis svyruoja centro atžvilgiu, pakaitomis nukrypdamas „kairėn-dešinėn“. Kadangi poslinkiai iš padėties
pusiausvyra turi būti identiška, tada sistemos energijos padidėjimas sukelia svyravimų centro poslinkį tarpatominio atstumo ašyje. Taigi vidutinis atstumas tarp atomų didėja didėjant temperatūrai, o tai atitinka kūno šiluminį plėtimąsi.
Taigi kietųjų kūnų šiluminio plėtimosi reiškinys grindžiamas jo atomų vibracinio judėjimo anharmoniškumu, o šiluminių virpesių nukrypimo nuo harmoninio dėsnio laipsniu, t.y. kūno šiluminio plėtimosi dydį daugiausia lemia potencialo šulinio asimetrijos laipsnis. Paprastai medžiagose, turinčiose joninį ryšį, potencialo šulinys pasižymi dideliu pločiu ir asimetrija. Šis faktas lemia reikšmingą vidutinių tarpatominių atstumų padidėjimą, kai jie kaitinami, arba reikšmingą joninių junginių šiluminį plėtimąsi.
Priešingai, medžiagose, kuriose vyrauja kovalentinis ryšys (boridai, nitridai, karbidai), potencialo šulinys turi smailaus įdubimo formą, todėl jo simetrijos laipsnis yra didesnis. Todėl atstumo tarp atomų padidėjimas kaitinant yra palyginti mažas, o tai atitinka santykinai mažą jų šiluminį plėtimąsi. Metalai, kaip taisyklė, padidino šiluminį plėtimąsi, nes metaliniai ryšiai paprastai yra silpnesni nei joniniai ir kovalentiniai ryšiai. Galiausiai, organiniams polimerams būdingas labai didelis plėtimasis kaitinant dėl silpnų van der Waals jėgų, veikiančių tarp molekulių, o stiprios kovalentinės jėgos veikia molekulėse.
Kiekybiškai medžiagų šiluminis plėtimasis apskaičiuojamas pagal šias vertes:
1. Temperatūros tiesinio plėtimosi koeficientas tam tikroje temperatūroje (TCLE), atitinkantis santykinį bandinio pailgėjimą, kai temperatūra keičiasi be galo mažu greičiu.
2. Tūrinio plėtimosi temperatūros koeficientas, apibūdinantis medžiagos trimatį plėtimąsi.
Svarbi praktinė pasekmė yra būtinybė naudoti TCLE duomenis, gautus tam tikrame temperatūros diapazone, kuriame medžiaga veikia. Negalima lyginti temperatūros koeficientų
medžiagų plėtimasis, matuojamas esant skirtingoms temperatūroms.
Izotropinėms medžiagoms (kristalams su kubine gardele, stiklui) šiluminio plėtimosi koeficientas visomis kryptimis yra vienodas. Tačiau dauguma kristalinių medžiagų yra anizotropinės (išilgai skirtingų ašių plėtimasis yra skirtingas). Šis reiškinys ryškiausias, pavyzdžiui, sluoksniuotose medžiagose (grafite), kai cheminės jungtys turi ryškų kryptingumą. Dėl to grafito plėtimasis išilgai sluoksnio yra daug mažesnis nei statmenas jam. Kai kurioms panašioms medžiagoms su stipriai išreikšta anizotropija LTEC vertė vienoje iš krypčių gali pasirodyti net neigiama. Pavyzdžiui, kordieritas 2MgO 2A1 2 O 3 5SiO 2, kuriame šiluminio plėtimosi metu išilgai vienos ašies stebimas kristalų plėtimasis, o išilgai kitos ašies – suspaudimas, atitinkantis konstrukcijos sluoksnių konvergenciją. Šis reiškinys naudojamas technikoje; Lauke ir kristalinėje medžiagoje chaotiškas kristalų pasiskirstymas lemia abipusę jų teigiamo ir neigiamo plėtimosi orientaciją. Rezultatas – žemos TCLE vertės medžiaga, pasižyminti labai dideliu atsparumu karščiui. Tuo pačiu metu tokiose medžiagose grūdelių ribose gali atsirasti didelių įtempių, kurios turi įtakos jų mechaniniam stiprumui. Daugiafazėms medžiagoms ties dviejų besiliečiančių fazių, turinčių skirtingus šiluminio plėtimosi koeficientus, ribos, gniuždymo įtempiai veiks fazę su dideliu plėtimosi koeficientu, o tempimo įtempiai veiks fazę su mažu šiluminio plėtimosi koeficientu (kai kaitinama). Aušinant, įtampos keičiasi ženklais. Viršijus kritines įtempių vertes, medžiaga gali įtrūkti ir net sunykti.
Taigi, TCLE yra struktūrai jautri savybė ir yra jautri medžiagos struktūros pokyčiams, pavyzdžiui, polimorfinių transformacijų buvimui joje. Šiuo atžvilgiu daugiafazių medžiagų plėtimosi kreivėse gali būti pastebėti vingiai, sutrinka jų monotoniškumas.
Jei kūno plėtimasis tam tikrame temperatūrų diapazone vyksta tolygiai, tai grafiškai plėtimasis bus išreikštas tiesia linija (4.2 pav.), o vidutinis tiesinio plėtimosi koeficientas skaitine prasme bus lygus kampo liestine. šios tiesios linijos polinkis į temperatūros ašį, susijęs su santykiniu mėginio ilgio pokyčiu.
Ryžiai. 4.2. Vienodas kūno išsiplėtimas kaitinant
Tačiau mėginio išplėtimas ne visada vyksta vienodai. Šiluminio plėtimosi charakteristikų tyrimas skirtinguose temperatūrų intervaluose taip pat leidžia daryti netiesiogines išvadas apie temperatūrą ir įvairių medžiagos struktūrinių transformacijų pobūdį. Tokiais atvejais šiluminio plėtimosi priklausomybė nuo temperatūros bus išreikšta ne tiesia linija, o sudėtingesne priklausomybe (4.3 pav.).
Ryžiai. 4.3. Netolygus kūno išsiplėtimas kaitinant
Norėdami rasti plėtimosi koeficiento reikšmę atskiruose plėtimosi kreivės taškuose, per kreivės tašką, atitinkantį matavimo temperatūrą, reikia nubrėžti temperatūros ašies liestinę. Linijinio plėtimosi koeficiento dydis bus išreikštas liestinės polinkio kampo liestine prie temperatūros ašies.
Kūnų šiluminio plėtimosi dydis kaitinant pirmiausia priklauso nuo medžiagos pobūdžio, t.y. dėl jo cheminės ir mineraloginės sudėties, erdvinės gardelės struktūros, cheminio ryšio stiprumo ir kt. Taigi,
Keramikos šiluminio plėtimosi koeficiento reikšmę pirmiausia lemia kristalinės fazės pobūdis, stiklo - cheminė sudėtis, o stiklo keramikos - kristalinės fazės pobūdis, likutinės stiklinės medžiagos cheminė sudėtis. fazė ir jų santykis.
Stiklinės medžiagos turi sudėtingą plėtimosi priklausomybę nuo temperatūros. Iš pradžių iki vadinamosios stiklėjimo temperatūros, artimos minkštėjimo temperatūrai, plėtimasis yra proporcingas temperatūrai. Esant aukštesnei nei stiklėjimo temperatūrai, pailgėjimo greitis smarkiai padidėja. Ši sekcija atitinka perėjimo intervalą nuo trapios būsenos iki labai klampios būsenos, kai vyksta stiklo struktūrinės pertvarkos procesai, o stiklėjimo temperatūra laikoma trapios būsenos riba. Pasiekus maksimumą, pailgėjimas pradeda mažėti, o tai susiję su stiklo mėginio susitraukimu dėl jo minkštėjimo.
TCLE yra techninė medžiagos charakteristika ir apskaičiuojama pagal formulę
čia l 0 – kūno ilgis esant pradinei temperatūrai T 0 ;
l t - kūno ilgis, pašildytas iki temperatūros T.
TCLE yra ilgio pokytis pasikeitus temperatūrai 1 laipsniu, susijęs su pradiniu mėginio ilgiu. Medžiagos su mažu šiluminio plėtimosi koeficientu naudojamos kaip didelio tikslumo prietaisų ir įrangos dalys, kurios kaitinant neturi keisti matmenų. Standžiai sujungiant įrenginio dalis, pavyzdžiui, metalo ir stiklo sandūroje, būtina parinkti medžiagas, kurių TCLE reikšmės yra panašios, nes priešingu atveju aušinant dalių sandūroje atsiras įtempiai, gali susidaryti įtrūkimai. trapus stiklas, o jungtis nebus sandari vakuumui. TCLE artumas taip pat būtinas mikroschemų sluoksniams, kuriems technologinių operacijų metu arba eksploatacijos metu keičiasi temperatūra, kitaip grandinės sluoksniai gali būti sunaikinami.
Šiluminio plėtimosi koeficientas taip pat vaidina svarbų vaidmenį vertinant medžiagų šiluminę varžą: kuo mažesnė TCLE, tuo didesnė šiluminė varža.
Yra metalų lydinių, kurie nepaklūsta bendriesiems šiluminių savybių dėsniams. Tokie lydiniai yra geležies ir nikelio lydiniai Re-M1. Lydinys, kuriame yra 36% nikelio, turi artimą nuliui TCLE vertę ir yra vadinamas invar(lot. „nekeičiamas“).
Inžinieriai naudojasi kita šilumine savybe, būtent šiluminis tamprumo modulio koeficientas(TKMU). Bet kuriame kietame kūne, įskaitant metalus, kaitinant pastebimas tamprumo modulio, kuris yra tarpatominių ryšių jėgų matas, sumažėjimas. Fe-Ni lydinio ši savybė turi anomalią priklausomybę: TKMU modulis didėja arba išlieka pastovus didėjant temperatūrai. Tas pats invaras su 36% nikelio turi didžiausią TKMU. Konkrečios cheminės sudėties parinkimas leidžia sukurti lydinius, kurių TMC praktiškai nepriklauso nuo temperatūros. Šie lydiniai vadinami elinvars.
Gamybai naudojamas plienas, turintis tam tikrą šiluminį plėtimąsi termobimetalai, kai mažo šiluminio plėtimosi sluoksnis (pasyvus sluoksnis) patikimai sujungiamas valcavimo būdu prie kito didesnio šiluminio plėtimosi sluoksnio (aktyvusis sluoksnis). Bimetalinės plokštės naudojamos kaip temperatūros reguliatorius prietaisų gamyboje.
Tokios plokštės kaitinimas sukelia jos kreivumą, kuris leidžia uždaryti elektros grandinę. Pagrindinė termobimetalų savybė yra šiluminis jautrumas- gebėjimas pasilenkti kintant temperatūrai.
Kvarcinio dilatometro, naudojamo tiesinio plėtimosi temperatūros koeficientui matuoti, aprašymas
Kitas strypo galas yra prijungtas prie indikatoriaus galvutės strypo. Indikatoriaus galvutė sumontuota ant metalinio stovo. Tvirtas strypo kontaktas su pavyzdžiu pasiekiamas naudojant indikatoriaus spyruoklės slėgį. Išplečiant, pavyzdys spaudžiamas per...eksperimentinė dalis
1. Susipažinkite su dilatometro prietaisu.
2. Įdėkite mėgintuvėlį su bronzos mėginiu į vamzdžio krosnį.
3. Įjunkite orkaitę ir kombinuotą matuoklį, kad pamatytumėte rodmenis.
4. Nustatykite indikatorių į nulį.
5. Reguliariais intervalais (pavyzdžiui, po 20°C) matuokite indikatoriaus rodmenis naudodami kalibravimo lentelę.
6. Įveskite eksperimentinius duomenis į lentelę. 4.2.
čia α yra tiesinio plėtimosi koeficientas;
n- indikatoriaus rodmenys;
k- indikatoriaus padalijimo kaina;
(T 2 - T 1) - temperatūros skirtumas (patalpos ir galutinis) pasirinktam intervalui;
l- pradinis mėginio dynas;
α kv – kvarco plėtimosi korekcija.
8. Sukonstruoti ir paaiškinti grafinę bandinio pailgėjimo priklausomybę nuo temperatūros.
9. Išanalizuoti gautus bronzos, kuri yra vario ir alavo lydinys, rezultatus, atsižvelgiant į tai, kad α varis = 160 ·10 -7 g -1, α alavas = 230 ·10 -7 g -1.
10. Susipažinkite su nemetalinių medžiagų plėtimosi kreivėmis, išryškinkite charakteringas zonas, paaiškinkite procesus, vykstančius medžiagose kaitinant.
11. Remdamiesi darbo rezultatais, suformuluokite išvadas.
Laboratorinis darbas Nr.5
AKYTŲ KOMPOZITINIŲ MEDŽIAGŲ TYRIMO METODAI
Darbo tikslas: susipažinti su įvairiomis poringomis medžiagomis ir jų gamybos technologija. Nustatyti polimerinių, kompozitinių ir stiklo keramikos medžiagų vandens įgeriamumą ir atlikti gautų rezultatų lyginamąją analizę.
Teorinė dalis
Visos medžiagos didesniu ar mažesniu mastu turi vandens absorbcija, t.y. gebėjimas įsisavinti V drėgmės iš aplinkos ir drėgmės pralaidumas, tie. gebėjimas praleisti vandenį per save. Atmosferos ore visada yra tam tikras vandens garų kiekis.
Medžiagos vandens absorbcijai didelę įtaką daro jos struktūra ir cheminė prigimtis. Svarbų vaidmenį vaidina medžiagos viduje esančių kapiliarų tarpų, į kuriuos prasiskverbia drėgmė, buvimas ir dydis. Labai porėtos medžiagos, ypač pluoštinės, pasižymi dideliu vandens sugeriamumu. Vandens sugėrimo nustatymas padidinus sudrėkinto mėginio masę suteikia tam tikrą supratimą apie medžiagos gebėjimą sugerti drėgmę.
Bet kokia poringa konstrukcinė medžiaga (metalinė, keramika, stiklo keramika ar polimeras) paprastai yra kietos medžiagos derinys su tuštumais - poromis. Porų tūris, jų dydžiai ir pasiskirstymo būdai turi didelę įtaką daugeliui gaminių ir medžiagų savybių. Pavyzdžiui, keramikos mechaninis stiprumas priklauso ne tik nuo bendro poringumo, bet ir nuo porų dydžio bei jų pasiskirstymo tolygumo. Neabejotina, kad didėjant poringumui, keramikos stiprumas mažėja, nes didėja konstrukcijų defektai ir mažėja sukibimo stiprumas.
Nustatyta, kad vandeniu užpildytų porų tūris lemia produktų atsparumą šalčiui; porų skaičius, dydis ir pasiskirstymo pobūdis daugiausia lemia krosnių įdėklų atsparumą šlakui; poringumas turi įtakos medžiagų šilumos laidumui.
Poros medžiagose yra įvairių formų, kontūrų, gali netolygiai pasiskirstyti visame tūryje, todėl net naudojant šiuolaikinius porometrus itin sunku išgauti pilną poringumo charakteristiką. Nepaisant formų įvairovės, poras galima suskirstyti į:
1. Uždarytos poros- skysčiai ir dujos, kurių negalima patekti į juos.
2. Atviras- poros, prieinamos prasiskverbimui.
Atviros poros savo ruožtu skirstomos į:
1) aklavietė- poros, užpildytos skysčiu ir dujomis, atviros iš vienos pusės;
2) kanalo formavimas- poros atsidaro abiejuose galuose, sukuriant porų kanalus.
Medžiagos pralaidumą drėgmei pirmiausia lemia kanalus formuojančios poros, esant slėgio skirtumams jų atviruose galuose. Poringumas ir pralaidumas yra svarbios visų tipų techninių medžiagų tekstūros savybės.
Kadangi tiesioginiai medžiagų akytumo matavimo metodai yra itin sudėtingi, šis rodiklis dažnai vertinamas nustatant kitas savybes, kurios tiesiogiai priklauso nuo poringumo. Šie rodikliai apima medžiagos tankį ir vandens sugėrimą.
Pažvelkime į kai kuriuos apibrėžimus.
Tikrasis tankis- medžiagos masės ir tūrio santykis, neatsižvelgiant į poras.
Tariamas tankis- tai yra kūno svorio ir viso jo užimamo tūrio santykis, įskaitant poras.
Santykinis tankis- tariamo tankio ir tikrojo tankio santykis. Tai reiškia kietųjų medžiagų tūrio dalį medžiagoje.
Vandens sugėrimas yra visiškai prisotintos medžiagos sugerto vandens masės ir sauso mėginio masės santykis (išreiškiamas procentais).
Išmatavus aukščiau nurodytas charakteristikas, galima įvertinti bendrą, atvirą ir uždarą keramikos poringumą.
Tikrasis (bendras) poringumas- bendras visų atvirų ir uždarų porų tūris, išreikštas procentais nuo bendro medžiagos tūrio. Ši reikšmė žymima P ir skaitine prasme yra lygi uždaro ir atviro poringumo sumai.
Tariamas (atviras) poringumas- tai visų atvirų kūno porų (užpildytų vandeniu verdant) tūrio santykis su visu medžiagos tūriu, įskaitant visų porų tūrį. Vertė žymima P 0 ir išreiškiama %.
Uždaras poringumas- tai visų uždarų kūno porų tūrio ir jo tūrio santykis, įskaitant visų porų tūrį, žymimas P 3 ir išreiškiamas %.
Polimerinių medžiagų vandens sugėrimas
Esant žemai temperatūrai ir trumpam vandens sąlyčiui su polimeru, brinkimas yra ribotas ir tęsiasi iki nedidelio... Kompozitinėse medžiagose, kurios yra plastikai, atsparumas vandeniui... Plastikai yra nemetalinės medžiagos, kurių pagrindą sudaro natūralūs arba sintetiniai didelės molekulinės masės junginiai...Plastikų klasifikacija
Plastikai gali būti klasifikuojami pagal įvairius kriterijus, pavyzdžiui, pagal sudėtį, ryšį su šiluma ir tirpikliais ir kt.
Pagal kompoziciją plastikai skirstomi į:
1) neužpildytas. Jie yra grynos formos derva.
2) užpildytas (sudėtinis). Be dervos, juose yra užpildų, plastifikatorių, stabilizatorių, kietiklių ir specialių priedų.
Užpildai pridedama 40-70% (pagal svorį), siekiant padidinti mechanines savybes, sumažinti susitraukimą ir sumažinti medžiagų sąnaudas (užpildo kaina yra mažesnė nei dervos kaina). Tačiau užpildas padidina plastiko higroskopiškumą ir pablogina elektrines charakteristikas.
Plastifikatoriai(glicerinas, ricinos arba parafino aliejus) įvedamas 10-20%, siekiant sumažinti trapumą ir pagerinti stuburo formą.
Stabilizatoriai(suodžiai, sieros junginiai, fenoliai) įvedami kelių procentų kiekiu, kad sulėtintų senėjimą, o tai stabilizuoja savybes ir pailgina tarnavimo laiką. Senėjimas – tai savaiminis negrįžtamas svarbiausių medžiagos eksploatacinių savybių pokytis eksploatacijos ir sandėliavimo metu, atsirandantis dėl sudėtingų fizinių ir cheminių procesų.
Kietikliai Jie taip pat įvedami kelių procentų kiekiu polimerų molekulėms sujungti su cheminiais ryšiais.
Specialūs priedai- tepalai, dažikliai, mažinantys statinius krūvius, mažinantys degumą, apsaugantys nuo pelėsio.
Gaminant putas ir porėtą plastiką, dedama porų formuotojų – medžiagų, kurios kaitinant suminkštėja, išskirdamos didelį kiekį dujų, kurios putoja dervą.
Kalbant apie šildymą ir tirpikliai, plastikai skirstomi į termoplastinius ir termoreaktyvius.
Termoplastiniai polimerai(termoplastikai) – polimerai, kurie gali pakartotinai suminkštėti kaitinant ir sukietėti vėsdami, nepakeisdami savo savybių. Šiuose polimeruose tarp molekulių veikia silpnos van der Waaps jėgos ir nėra cheminių ryšių. Termoplastikai taip pat tirpsta tirpikliuose.
Termoreaktyvūs polimerai(termoreaktingi) ištirpsta kaitinant iki tam tikros temperatūros ir dėl cheminių reakcijų toje pačioje temperatūroje, vėsdami, sukietėja (kaip sakoma, „iškepa“), virsta kieta, netirpstančia ir netirpia medžiaga. Šiuo atveju kartu su silpnomis van der Waals jėgomis tarp molekulių veikia stiprūs cheminiai ryšiai, vadinami skersiniais. Jų atsiradimas yra polimero kietėjimo proceso esmė.
Mažinant užpildo poveikį Plastikai skirstomi į šiuos tipus:
1) su lakštu užpildas (getinaksas, tekstolitas, stiklo pluoštas, medžiu laminuotas plastikas);
2) su pluošto užpildu(stiklo pluoštas, asbesto stiklo pluoštas, stiklo pluoštas);
3) su milteliniu užpildu(fenoplastai, aminoplastai,
epoksidiniai preso milteliai);
4) be užpildo(polietilenas, polistirenas);
5) su dujų-oro užpildu(putplastis).
Getinaksas susideda iš dviejų ar daugiau sluoksnių patvaraus, karščiui atsparaus, impregnuoto popieriaus, apdoroto termoreaktinga fenolio-formaldehido rezolio tipo derva (bakelite). Siekiant padidinti atsparumą karščiui, į kai kurių markių getinaksą papildomai dedama organinių silicio medžiagų, o lipnumui padidinti pridedama epoksidinių dervų. Getinax yra pigi medžiaga, naudojama elektroninėje įrangoje, gaminant įvairių tipų plokščias elektros izoliacines dalis ir spausdintinių plokščių pagrindus.
Getinax atsparumas karščiui yra 135°C. Trūkumai: lengvas sluoksniavimasis išilgai užpildo lakštų, higroskopiškumas (dėl to pablogėja elektros izoliacinės savybės). Siekiant apsaugoti nuo drėgmės, paviršius padengiamas laku.
Tekstolitas – presuota medžiaga medvilninio audinio lakštų pagrindu, impregnuota, kaip getinaksas, bakelitu. Jį lengviau apdoroti nei getinax, jis turi didesnį atsparumą vandeniui, atsparumą gniuždymui ir atsparumą smūgiams. Textolite yra 5-6 kartus brangesnis nei getinax. Atsparumas karščiui 150°C.
Stiklo pluoštas- medžiaga, sudaryta iš dviejų ar daugiau sluoksnių bešarminio stiklo audinio, impregnuoto įvairiomis termoreaktyviosiomis dervomis.
Stiklo pluoštas, palyginti su getinaksu ir tekstolitu, turi padidintą atsparumą drėgmei, atsparumą karščiui ir geresnius elektrinius bei mechaninius parametrus, tačiau yra mažiau mechaniškai apdirbamas. Stiklo pluoštas pasižymi geromis slopinimo savybėmis (gebėjimas slopinti vibracijas) ir šiuo atžvilgiu yra pranašesnis už plieną ir titano lydinius. Pagal šiluminį plėtimąsi jis artimas plienui. Atsparumas karščiui - 185°C. Stiklo pluoštas yra plačiai naudojamas, nes jis sujungia mažą svorį, didelį stiprumą, atsparumą karščiui ir geras elektrines savybes.
Medžiu laminuotas plastikas yra medžiaga, užpildyta pjuvenomis arba fanera.
Lakštinis folijos plastikas turi specialią paskirtį ir yra naudojami spausdintinių plokščių gamybai. Jie yra laminuotas plastikas, iš vienos arba abiejų pusių padengtas elektrolitiniu būdu pagaminta vario folija.
Šis folijos gamybos būdas užtikrina vienodą sudėtį ir grublėtą paviršių vienoje pusėje, o tai pagerina folijos sukibimą su dielektriku klijuojant. Sudėtiniai plastikai, užpildyti medvilnės pluoštais ir audiniais, taip pat medienos pagrindu pagamintos medžiagos, dėl užpildo gali turėti didelį vandens sugėrimą. Pagal GOST 4650-73 polimerinių medžiagų vandens įgeriamumas nustatomas 24 valandas laikant mėginį vandenyje kambario temperatūroje (arba verdant 30 minučių).
5.1 lentelė.
Plastikų savybės
2. Plastikai yra atsparūs ilgalaikiam poveikiui pramoninėje agresyvioje aplinkoje ir naudojami metalų apsauginėms dangoms gaminti... 3. Aplinkos įtakoje plastikai lėtai sensta, tai yra... 4. Dauguma polimerų gali veikti ilgą laiką tik žemesnėje nei 100°C temperatūroje. Virš šios temperatūros, kaip...Porėtos keramikos ir stiklo keramikos medžiagos
1) pradinių miltelių gavimas, 2) miltelių konsolidavimas, t.y. kompaktiškų medžiagų gamyba; 3) produktų perdirbimas ir kontrolė.Akytos metalo medžiagos
Labai porėtos miltelinio metalo medžiagos dėl savo standaus erdvinio rėmo pasižymi didesniu stiprumu. Jie atlaiko... Metalinių poringų elementų gamybos technologija priklauso nuo formos ir...eksperimentinė dalis
1. Nustatykite polimerinių medžiagų vandens įgeriamumą.
1.1. Prieš bandymą pasverkite polimerinių medžiagų mėginius (masė m 1).
1.2. Mėginius sudėkite į stiklinę Su vandens, atneškite į. užvirinti ir palaikyti virimo temperatūroje 30 min.
1.3. Paimkite mėginius iš stiklinės, nuvalykite filtru
popieriaus ir pasverkite (masė m 2).
1.4. Įveskite matavimo rezultatus į lentelę. 5.2.
1.5. Pagal formulę nustatykite kiekvieno mėginio vandens absorbciją
5.2 lentelė
2. Nustatyti stiklo-I keramikos medžiagų vandens įgeriamumą ir atvirą poringumą.
2.1. Pasverkite stiklo keramikos medžiagų pavyzdžius. Išmatuokite mėginių, reikalingų tūriui apskaičiuoti, matmenis, naudodami suportą.
2.2. Mėginiai supilami į stiklinę, užvirinama ir palaikoma virimo temperatūroje 60 minučių.
2.3. Išimkite mėginius iš stiklinės ir pasverkite. Dėmesio! Mėginių nereikėtų kruopščiai nušluostyti, nes Vanduo bus pašalintas iš gana didelių urvų.
2.4. Pagal aukščiau pateiktą formulę nustatykite kiekvieno mėginio vandens absorbciją.
2.5. Pagal formulę nustatykite tariamąjį mėginių tankį
2.6. Apskaičiuokite tariamąjį (atvirą) poringumą Pc:
2.7. Įveskite skaičiavimo rezultatus į 5.3 lentelę.
5.3 lentelė
3. Remiantis eksperimento rezultatais, atlikti lyginamąją analizę ir suformuluoti išvadas.
Ką darysime su gauta medžiaga:
Jei ši medžiaga jums buvo naudinga, galite ją išsaugoti savo puslapyje socialiniuose tinkluose:
Specialybė „Medžiagų mokslas ir technologijos“ yra viena svarbiausių disciplinų beveik visiems mechanikos inžinerijos studentams. Naujų pokyčių, galinčių konkuruoti tarptautinėje rinkoje, sukūrimas neįsivaizduojamas ir neįgyvendinamas be išsamių šios temos žinių.
Medžiagotyros kurse nagrinėjamas įvairių žaliavų asortimentas ir jų savybės. Įvairios naudojamų medžiagų savybės lemia jų pritaikymo technologijoje spektrą. Metalo ar kompozicinio lydinio vidinė struktūra tiesiogiai veikia gaminio kokybę.
Pagrindinės savybės
Medžiagų mokslas ir inžinerinių medžiagų technologijos išryškina keturias svarbiausias bet kurio metalo ar lydinio savybes. Visų pirma, tai yra fizinės ir mechaninės savybės, leidžiančios numatyti būsimo gaminio eksploatacines ir technologines savybes. Pagrindinė mechaninė savybė čia yra stiprumas - tai tiesiogiai veikia gatavo produkto nesunaikinamumą, veikiant darbo apkrovoms. Įtrūkimų ir stiprumo tyrimas yra vienas iš svarbiausių pagrindinio kurso „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ komponentų. Šis mokslas naudojamas ieškant reikalingų konstrukcinių lydinių ir komponentų, skirtų norimų stiprumo charakteristikų dalių gamybai. Technologinės ir eksploatacinės savybės leidžia numatyti gatavo gaminio elgesį veikiant eksploatacinėms ir ekstremalioms apkrovoms, apskaičiuoti stiprumo ribas, įvertinti viso mechanizmo patvarumą.
Pagrindinės medžiagos
Per pastaruosius šimtmečius pagrindinė mašinų ir mechanizmų kūrimo medžiaga buvo metalas. Todėl disciplina „medžiagų mokslas“ didelį dėmesį skiria metalo mokslui – metalų ir jų lydinių mokslui. Prie jos kūrimo daug prisidėjo sovietų mokslininkai: P. P. Anosovas, N. S. Kurnakovas, D. K. Černovas ir kt.
Medžiagotyros tikslai
Būsimiems inžinieriams studijuoti reikalingi medžiagų mokslo pagrindai. Juk pagrindinis šios disciplinos įtraukimo į mokymo programą tikslas yra išmokyti technikos studentus tinkamai pasirinkti medžiagą projektuojamiems gaminiams, siekiant pailginti jų tarnavimo laiką.
Pasiekę šį tikslą būsimi inžinieriai padės išspręsti šias problemas:
- Teisingai įvertinkite technines medžiagos savybes, analizuodami gaminio gamybos sąlygas ir jo tarnavimo laiką.
- Turėti tinkamai suformuotas mokslines idėjas apie realias galimybes pagerinti bet kokias metalo ar lydinio savybes keičiant jo struktūrą.
- Žinokite apie visus medžiagų stiprinimo būdus, kurie gali užtikrinti įrankių ir gaminių ilgaamžiškumą ir našumą.
- Turėti naujausių žinių apie pagrindines naudojamas medžiagų grupes, šių grupių savybes ir taikymo sritį.
Reikalingos žinios
Kursas „Medžiagotyra ir konstrukcinių medžiagų technologija“ skirtas tiems studentams, kurie jau supranta ir gali paaiškinti tokių charakteristikų, kaip įtempis, apkrova, plastinė ir agregacinė medžiagos būsena, metalų atominė-kristalinė struktūra, cheminių medžiagų rūšys, reikšmę. ryšiai ir pagrindinės fizinės metalų savybės. Studijų metu studentai gauna pagrindinį mokymą, kuris jiems bus naudingas norint užkariauti specializuotas disciplinas. Vyresniuose kursuose nagrinėjami įvairūs gamybos procesai ir technologijos, kuriose medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos vaidina svarbų vaidmenį.
Su kuo dirbti?
Žinios apie metalų ir lydinių projektavimo ypatumus ir technines charakteristikas pravers dizaineriui, dirbančiam šiuolaikinių mašinų ir mechanizmų eksploatavimo srityje. Naujų medžiagų technologijų srities specialistai gali rasti savo darbo vietą mechaninės inžinerijos, automobilių, aviacijos, energetikos, kosmoso sektoriuose. Pastaruoju metu gynybos pramonėje ir komunikacijos plėtros srityje ėmė trūkti medžiagų mokslo ir technologijų diplomą turinčių specialistų.
Medžiagų mokslo raida
Medžiagų mokslas, kaip atskira disciplina, yra tipiško taikomojo mokslo pavyzdys, paaiškinantis įvairių metalų ir jų lydinių sudėtį, struktūrą ir savybes skirtingomis sąlygomis.
Gebėjimą kasti metalą ir gaminti įvairius lydinius žmogus įgijo primityvios bendruomeninės sistemos irimo laikotarpiu. Tačiau kaip atskiras mokslas, medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos buvo pradėti tyrinėti šiek tiek daugiau nei prieš 200 metų. XVIII amžiaus pradžia buvo prancūzų mokslininko enciklopedisto Reaumuro atradimų laikotarpis, pirmasis pabandęs ištirti vidinę metalų sandarą. Panašius tyrimus atliko anglų gamintojas Grignonas, kuris 1775 metais parašė trumpą ataskaitą apie jo atrastą stulpelinę struktūrą, kuri susidaro kietėjant geležiui.
Rusijos imperijoje pirmieji moksliniai darbai metalurgijos srityje priklausė M.V.Lomonosovui, kuris savo vadove bandė trumpai paaiškinti įvairių metalurgijos procesų esmę.
Metalo mokslas padarė didelį šuolį į priekį XIX amžiaus pradžioje, kai buvo sukurti nauji įvairių medžiagų tyrimo metodai. 1831 metais P. P. Anosovo darbai parodė galimybę tirti metalus mikroskopu. Po to keli mokslininkai iš daugelio šalių moksliškai įrodė metalų struktūrinius pokyčius nuolatinio aušinimo metu.
Po šimto metų optinių mikroskopų era nustojo egzistuoti. Konstrukcinių medžiagų technologija negalėjo padaryti naujų atradimų naudojant pasenusius metodus. Optiką pakeitė elektroninė įranga. Metalurgija pradėjo naudoti elektroninius stebėjimo metodus, ypač neutronų difrakciją ir elektronų difrakciją. Šių naujų technologijų pagalba metalų ir lydinių pjūvius galima padidinti iki 1000 kartų, vadinasi, yra kur kas daugiau pagrindo mokslinėms išvadoms.
Teorinė informacija apie medžiagų sandarą
Studijuodami discipliną studentai įgyja teorinių žinių apie vidinę metalų ir lydinių sandarą. Kurso pabaigoje studentai turėtų įgyti šiuos įgūdžius ir gebėjimus:
- apie vidinį;
- apie anizotropiją ir izotropiją. Kas sukelia šias savybes ir kaip jas galima paveikti;
- apie įvairius metalų ir lydinių struktūros defektus;
- apie medžiagos vidinės struktūros tyrimo metodus.
Medžiagotyros disciplinos praktiniai užsiėmimai
Kiekviename technikos universitete yra medžiagų mokslo skyrius. Kurso metu studentas mokosi šių metodų ir technologijų:
- Metalurgijos pagrindai - istorija ir šiuolaikiniai metalų lydinių gamybos būdai. Plieno ir ketaus gamyba moderniose aukštakrosnėse. Plieno ir ketaus liejimas, metalurgijos gaminių kokybės gerinimo metodai. Plieno klasifikavimas ir ženklinimas, jo techninės ir fizinės charakteristikos. Spalvotųjų metalų ir jų lydinių lydymas, aliuminio, vario, titano ir kitų spalvotųjų metalų gamyba. Šiuo atveju naudojama įranga.
![](https://i2.wp.com/fb.ru/misc/i/gallery/24864/963011.jpg)
Šiuolaikinė medžiagų mokslo raida
Pastaruoju metu medžiagų mokslas gavo stiprų postūmį vystytis. Naujų medžiagų poreikis privertė mokslininkus galvoti apie grynų ir itin grynų metalų gavimą, vyksta įvairių žaliavų kūrimas pagal iš pradžių apskaičiuotas charakteristikas. Šiuolaikinės konstrukcinių medžiagų technologijos siūlo naudoti naujas, o ne standartines metalines medžiagas. Daugiau dėmesio skiriama plastikų, keramikos, kompozitinių medžiagų naudojimui, kurių stiprumo parametrai suderinami su metalo gaminiais, tačiau neturi trūkumų.
Kryptis " Medžiagų mokslas ir technologijos»
Pagrindinės edukacinės programos:
Bakalauro laipsnis: „Medžiagų ir nanostruktūrų technologijos“
Nė viena šiuolaikinės gamybos sritis neapsieina be medžiagų ir technologijų jų gamybai, ypač aukštųjų technologijų srityje, kuri apima MIET veiklą. Pastaruoju metu visame pasaulyje didelis dėmesys skiriamas nanotechnologijų plėtrai, o tuo pat metu elektronikos plėtra įžengė ir į nanoskalės sritį. Taigi nanomedžiagos ir nanomedžiagų technologijos iškyla į pirmą vietą.
Vykdydama kryptį „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos“ (MMT), ji baigia šio profilio bakalaurus:
PMT instituto absolventai, įgiję bakalauro ir magistro kvalifikacijas „Medžiagų mokslo ir technologijų“ srityje, turi gerą gamtos mokslų disciplinų išsilavinimą, nuodugniai išmanydami nanomedžiagų tyrimo ir kūrimo ypatybes. ir nanostruktūros, kurios yra nanotechnologijų projektavimo ir plėtros pagrindas. Jie laisvai valdo vartotojo ir specialias kompiuterines programas ir geba naudoti šiuolaikines programavimo kalbas, kad sukurtų efektyvius sprendimus priskirtoms problemoms.
Institutas turi naujausią įrangą, leidžiančią atlikti mikro ir nanomedžiagų bei struktūrų tyrimus ir plėtrą bei jų tyrimo metodus. Studentai, besidomintys instituto dėstytojų darbu, jau nuo jaunystės visapusiškai dalyvauja mokslinių ir techninių grupių darbe, kuriant įvairius jiems skirtus įrenginius ir rašymo programinę įrangą, kuriant naujas technologijas ir atliekant mokslinius tyrimus. naujų medžiagų. Šio darbo rezultatai publikuojami gausiai cituojamuose žurnaluose ir rinkiniuose, pristatomi konferencijose ir seminaruose, dažnai apdovanojami diplomais ir sertifikatais. Sėkmingai baigę studijas daugelis studentų tęsia studijas aspirantūroje. Magistrantūros studijų studentai ir studentai aktyviai bendrauja su kolegomis iš pirmaujančių užsienio universitetų Europoje ir Amerikoje, o tai apima ne tik keitimąsi informacija, bet ir galimybę tęsti mokymus bei stažuotes studentams, magistrantams ir jauniesiems mokslininkams užsienyje.
Absolventai kartu su dėstytojais sukūrė unikalias puslaidininkinių energijos keitiklių formavimo technologijas, integruotas ir šviesolaidines technologijas, kurios sulaukia pasaulinio pripažinimo. Sukurti principai ir metodai naudojami įvairiuose užsienio universitetuose ir įmonėse. Instituto absolventai ne kartą gavo stipendijas ir stipendijas iš Rusijos Federacijos prezidento.
PMT instituto absolventai yra paklausūs daugelyje prioritetinių pasaulio ir Rusijos ekonomikos plėtros sričių, pavyzdžiui:
- nanoinžinerija ir nanomedžiagos;
- elektronika ir nanoelektronika;
- energijos taupymas ir alternatyvūs energijos šaltiniai;
- kosmoso technologijos;
- mikroelektromechaninės sistemos.
Aukštas instituto rengiamų mokymų lygis leidžia absolventams įsidarbinti įvairiose kitose ekonomikos srityse – nuo energetikos iki bankininkystės.
Medžiagų mokslas ir naujų medžiagų technologija
Profilio informacija
Atestuoto bakalauro mokymo kryptis 03/22/01 - „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ patvirtinta Rusijos Federacijos švietimo ministerijos 2015 m. lapkričio 12 d. įsakymu Nr. 1331. Standartinis laikotarpis pagrindinė bakalauro mokymo programa „Medžiagotyros ir medžiagų technologijos“ krypties dieninėms studijoms yra 4 metai.
Pagrindinės absolvento (kurio mokomasi) veiklos rūšys, ką gali veikti absolventas
Absolventų profesinės veiklos sritis:
- neorganinių ir organinių medžiagų kūrimas, tyrimas, modifikavimas ir naudojimas įvairiems tikslams; jų formavimosi, formos ir struktūros formavimosi procesai; transformacijos gamybos, perdirbimo ir eksploatavimo stadijose;
- medžiagų, ruošinių, pusgaminių, dalių ir gaminių gavimo, taip pat jų kokybės valdymo procesai įvairioms inžinerijos ir technologijų sritims (mechanikos ir prietaisų inžinerijai, aviacijai ir raketų bei kosmoso technikai, branduolinei energijai, kietojo kūno elektronikai, nanopramonė, medicinos įranga, sporto ir buitinė technika ir kt.)
Absolvento profesinės veiklos objektai:
- pagrindiniai šiuolaikinių struktūrinių ir funkcinių neorganinių (metalinių ir nemetalinių) ir organinių (polimerų ir anglies) medžiagų tipai; kompozitai ir hibridinės medžiagos; itin kietos medžiagos;
- išmaniosios ir nanomedžiagos, plėvelės ir dangos;
- medžiagų, plėvelių ir dangų, pusgaminių, ruošinių, dalių ir gaminių, visų tipų tyrimų, kontrolės ir bandymo įrangos, analitinės tyrimo ir diagnostikos, tyrimų ir kokybės kontrolės metodai ir priemonės
- įranga, kompiuterių programinė įranga, skirta rezultatų apdorojimui ir gautų duomenų analizei, medžiagų elgsenos modeliavimui, jų eksploatacinių charakteristikų įvertinimui ir prognozavimui;
- medžiagų ir dangų, dalių ir gaminių gamybos, perdirbimo ir modifikavimo technologiniai procesai; įranga, technologinė įranga ir įrenginiai; procesų valdymo sistemos;
- normatyvinė ir techninė dokumentacija bei medžiagų ir gaminių sertifikavimo sistemos, jų gamybos ir perdirbimo technologiniai procesai; ataskaitų dokumentai, eksperimentų eigos ir rezultatų įrašai ir protokolai, saugos ir gyvybės saugos dokumentai.
Absolvento profesinės veiklos rūšys:
tyrimai ir skaičiavimai-analitiniai:
- duomenų apie esamas medžiagų rūšis ir markes, jų struktūrą ir savybes, susijusias su priskirtų problemų sprendimu, rinkimas naudojant duomenų bazes ir literatūros šaltinius;
- dalyvauti specialistų grupės darbe, atliekant eksperimentus ir apdorojant jų rezultatus kuriant, tiriant ir atrenkant medžiagas, įvertinant jų technologines ir aptarnavimo savybes, visapusiškai analizuojant jų struktūrą ir savybes,
- fizikiniai-mechaniniai, korozijos ir kiti bandymai;
- mokslinės ir techninės informacijos eksperimentų tema rinkimas apžvalgoms, ataskaitoms ir mokslinėms publikacijoms rengti, dalyvavimas rengiant ataskaitas apie atliktą užduotį;
- raštvedyba ir projektinės bei darbo techninės dokumentacijos, įrašų ir protokolų rengimas; parengtų projektų ir techninės dokumentacijos atitikties norminiams dokumentams tikrinimas.
gamyba ir projektavimas bei technologijos:
- dalyvavimas medžiagų, turinčių nurodytas technologines ir funkcines savybes, gamyboje, aukštųjų technologijų procesų projektavimas kaip pirminio projektavimo, technologinio ar tyrimų skyriaus dalis;
- darbo vietų, jų techninės įrangos organizavimas, technologinės įrangos priežiūra ir diagnostika, technologinės drausmės laikymosi ir aplinkosaugos saugos kontrolė gamybos padalinyje perdirbant ir perdirbant medžiagas, gaminamos produkcijos kokybės kontrolę;
- atskirų įrenginių, įrangos ir specialių įrankių, numatytų medžiagų gavimo ir apdorojimo technologijoje, projektavimo techninių specifikacijų kūrimas;
- dalyvavimas procesų, įrangos ir medžiagų standartizavimo, rengimo ir sertifikavimo darbuose, dokumentų rengimas kuriant kokybės vadybos sistemą įmonėje ar organizacijoje.
organizacinis ir vadybinis:
- technologinių procesų valdymas, užtikrinant techninę ir aplinkosauginę gamybos saugą savo profesinės veiklos srityje;
- techninės dokumentacijos (darbų grafikų, instrukcijų, planų, sąmatų, medžiagų ir įrangos užklausų ir kt.) rengimas, nustatytų ataskaitų rengimas pagal patvirtintas formas;
- traumų, profesinių ligų prevencija, aplinkosaugos pažeidimų prevencija savo profesinės veiklos srityje.
Trumpas mokymo profilio aprašymas
„Medžiagų mokslas ir naujų medžiagų technologija“ yra šiuolaikinių technologijų pagrindas: lėktuvai ir raketos, automobiliai ir laivai, pastatai ir statiniai, mikroelektronika ir kompiuteriai, mobilieji telefonai ir navigatoriai. Tai konstrukcinės medžiagos (stiprios, lengvos, atsparios korozijai) ir funkcinės medžiagos (turinčios specialias magnetines, elektrines, optines ir kitas savybes). Naujos medžiagos vis dažniau patenka į mūsų kasdienį gyvenimą ir radikaliai keičia jo kokybę. Tačiau vis dar yra daug neišspręstų problemų, kurias jūs, šiandieniniai pretendentai, turite išspręsti. Pavyzdžiui, šimtmečio problema, su kuria susiduria medžiagų mokslininkai, yra keraminio variklio sukūrimas. Toks variklis bus lengvas, aukštos temperatūros, didelio efektyvumo, mažomis degalų sąnaudomis ir mažomis išmetamųjų dujų emisijomis į aplinką. Tačiau kol kas keramika yra labai trapi medžiaga, iš kurios negalima pagaminti variklio.
Pagrindinės disciplinos
- Įvadas į medžiagų mokslą ir naujų medžiagų technologijas.
- Detalių gamyba iš kompozitinių medžiagų.
- Nanomedžiagų tyrimo instrumentai ir metodai.
- Kietieji lydiniai ir danga.
- Nanomedžiagų savybės ir pritaikymas.
- Medžiagų ir nanomedžiagų tyrimas.
- Keraminės medžiagos ir stiklas.
Galimos absolventų veiklos sritys
- Medžiagų cheminės ir spektrinės analizės inžinierius.
- Radiologijos inžinierius.
- Elektronų mikroskopijos inžinierius.
- Metalografijos inžinierius.
- Medžiagų ir dangų bandymų inžinierius.
- Defektų nustatymo inžinierius.
- Medžiagų sunaikinimo priežasčių tyrimo inžinierius.
- Kompozitinių medžiagų technologijos inžinierius.
- Apsauginių dangų proceso inžinierius.
- Medžiagų tiekimo inžinierius.
- Medžiagų ir dangų rinkodaros inžinierius.
- Igolkina Nadežda - UAB "Gidroavtomatika", inžinierius,
- Kondratjevas Valerijus - FSUE GNP RKT "TsSKB-Progress", suvirinimo sektoriaus vadovas,
- Aleksandras Podkatovas - Volgaburmash OJSC, meistras,
- Shibanov Denis - Volgaburmash OJSC, projektavimo inžinierius,
- Shuldeshov Dmitry - SPRP ORC NK CHPP-1, Novokuibyshevskas, suvirinimo meistras.
Įmonės, su kuriomis departamentas bendradarbiauja, bendravimas su įmonėmis, kuriose vyksta praktika
- OJSC „Volgaburmash“;
- UAB „Volzhskaya teritorinė gamybos įmonė“;
- UAB "VNIIT NEFT";
- OJSC Samaros naftos perdirbimo gamykla;
- FSUE BNP RKT „TSSKB – pažanga“;
- OJSC "Metalistas - Samara";
- OJSC "Orlaivių guolių gamykla";
- ZAO Alcoa-SMZ;
- UAB „Aviaagregat“;
- UAB "KOTROKO";
- UAB "IDC "AE-Systems";
- Valstybės įmonė „Samaros instrumentų gamykla – Reidas“;
- OJSC "AVTOVAZ" (Togliatti);
- OJSC "DAAZ" (Dimitrovgradas);
- OJSC "Tyazhmash", (Syzran)
- Rusijos mokslų akademijos (ISMAN) Struktūrinės makrokinetikos ir medžiagų mokslo problemų institutas, Černogolovka, Maskvos sritis.
Kontaktai
Metalurgijos, miltelinės metalurgijos, nanomedžiagų katedros telefonai: 242-28-89Metalurgijos, miltelinės metalurgijos, nanomedžiagų katedra
G. Samara, šv. Molodogvardeyskaya, 133
Nanotechnologijos
Polimerų, kompozitinių medžiagų ir apsauginių dangų technologijos
Informacija apie edukacinę programą
Pagrindinis katedros tikslas – rengti aukštos kvalifikacijos darbuotojus plastikų, kompozitinių medžiagų ir apsauginių dangų apdirbimo srityje.
skyrius „Polimerinių ir kompozitinių medžiagų chemija ir technologija“ rengia ir baigia bakalaurus kryptimi 03/22/01 „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologijos“ pagal programą „Polimerų, kompozitinių medžiagų ir apsauginių dangų technologija“.
Absolventų veiklos rūšys
Absolventai įgyja žinių, įgūdžių ir gebėjimų, leidžiančių įsisavinti pažangius gamybos metodus bei šiuolaikinius plastikų ir kompozicinių medžiagų apdirbimo būdus bei pavyzdžius.
Pagrindinės disciplinos
- Kompozitinės medžiagos
- Kompiuterinė grafika kompiuterinio projektavimo sistemose
- Kompiuterinio projektavimo pagrindai
- Plastikų apdirbimo teoriniai pagrindai
- Polimeriniai klijai ir dangos
- Elastomerai. Ugdymo chemija ir apdorojimo technologija
- Nano dydžio medžiagų savybės ir technologijos
- Plastiko apdirbimo gamyklų projektavimo pagrindai
- Mechaniniai procesai
- Įpurškimo liejimo įranga, technologija ir skaičiavimai
- Ekstruzijos įranga, technologija ir skaičiavimai ir kt.
Absolventų užimtumo pavyzdžiai
Tokia specialybė kaip „Medžiagų mokslas ir technologijos“ pastaruoju metu tapo paklausi tarp pretendentų. Panagrinėkime pagrindines šios krypties ypatybes ir jos ypatybes.
Specialistų profesinės veiklos sritis
Kryptis „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ apima:
- įvairių krypčių organinių ir neorganinių medžiagų tyrimai, kūrimas, naudojimas, modifikavimas, eksploatavimas, šalinimas;
- jų kūrimo, struktūros formavimo, apdorojimo technologijos;
- instrumentų gamybos ir mechaninės inžinerijos, raketų ir aviacijos technologijų, buitinės ir sporto įrangos, medicinos įrangos kokybės valdymas.
Meistrų veiklos objektai
Specialybė „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ siejama su šiais veiklos objektais:
- su pagrindinėmis funkcinių organinių ir neorganinių medžiagų rūšimis; hibridinės ir kompozitinės medžiagos; nanodangos ir polimerinės plėvelės;
- plėvelių, medžiagų, dangų, ruošinių, pusgaminių, gaminių, visų tipų bandymo ir valdymo įrangos, analitinės įrangos, kompiuterinės programinės įrangos rezultatams apdoroti, taip pat duomenų analizei, diagnostikos ir bandymo, tyrimo ir kokybės kontrolės priemonės ir metodai ;
- technologiniai gamybos procesai, dangų ir medžiagų apdirbimas ir modifikavimas, įranga, technologinė įranga, gamybos grandinės valdymo sistemos.
Specialybė „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ reikalauja gebėjimo analizuoti norminę ir techninę dokumentaciją, gaminių ir medžiagų sertifikavimo sistemas, ataskaitų dokumentaciją. Meistras turi žinoti gyvybės saugos ir saugos priemonių dokumentus.
Treniruočių sritys
Specialybė „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ yra susijusi su šių rūšių profesinės veiklos mokymu:
- Tyrimas, skaičiavimas ir analitinis darbas.
- Gamybos ir projektavimo bei technologinė veikla.
- Organizacinė ir vadybinė kryptis.
Kokį darbą turėtum dirbti, gavus specialybę „medžiagų mokslas ir medžiagų technologija? Sėkmingai išlaikęs baigiamąjį atestatą absolventas įgyja inžinieriaus magistro kvalifikaciją. Jis gali įsidarbinti įvairiose įmonėse, vykdyti skaičiavimo, analitinę ir tyrimų veiklą.
Be to, specialybė „Medžiagų mokslas ir naujų medžiagų technologija“ suteikia galimybę atlikti mokslinius ir taikomuosius eksperimentus, dalyvauti inovatyvių medžiagų ir naujų gaminių kūrimo ir testavimo procesuose.
Panašios kvalifikacijos meistrai užsiima darbo planų, programų, metodų, skirtų sukurti technologines rekomendacijas naujovių diegimui į gamybos procesą, rengimu, ruošia tam tikras užduotis paprastiems darbuotojams.
Krypties specifika
Specialybė „Medžiagų mokslas ir konstrukcinių medžiagų technologija“ apima publikacijų, apžvalgų, mokslinių ir techninių ataskaitų rengimą remiantis tyrimų rezultatais. Tokie specialistai sistemina mokslinę, inžinerinę, patentinę informaciją apie tyrimo problemą, apžvalgas ir išvadas apie įgyvendintus projektus.
„Medžiagotyros ir medžiagų technologijos“ sritį įvaldę inžinieriai užsiima ne tik projektavimo ir technologine veikla, bet ir gamybine veikla.
Krypties ypatybės
Šią specializaciją įgiję inžinieriai rengia projektinės dokumentacijos rengimo užduotis ir atlieka patentinius tyrimus, kuriais siekiama sukurti inovatyvias sritis. Ieškoma optimalių įvairių medžiagų, prietaisų, instaliacijų, jų technologinės įrangos apdirbimo ir apdirbimo galimybių naudojant automatines projektavimo sistemas.
Atestuoti specialistai vertina tam tikro technologinio proceso ekonominį pelningumą, dalyvauja alternatyvių gamybos būdų analizėje, organizuoja produkcijos perdirbimą ir perdirbimą, dalyvauja gaminių ir technologijų sertifikavimo procese.
Treniruočių specifika
Šio profilio bakalaurai mokomi šių įgūdžių:
- pasirinkti informaciją apie turimą medžiagą naudojant duomenų bazes, taip pat įvairius literatūros šaltinius;
- analizuoti, atrinkti, vertinti medžiagas pagal jų eksploatacines charakteristikas, kartu atliekant išsamią konstrukcinę analizę;
- bendravimo įgūdžiai ir gebėjimas dirbti komandoje;
- rinkti informaciją vykdomų eksperimentų srityje, rengti ataskaitas, apžvalgas, tam tikras mokslines publikacijas;
- surašyti dokumentus, protokolus, eksperimento protokolus.
Bakalaurai turi įgūdžių patikrinti, ar sukurti projektai visiškai atitinka visus teisės aktų standartus. Jie projektuoja aukštųjų technologijų procesus, skirtus pirminiams tyrimams ir projektuoja-technologines struktūras, organizuoja ir aprūpina darbo vietas reikiama įranga.
Pareigos
Medžiagotyros ir technologijos krypties diplomą turintys asmenys privalo atlikti įrangos diagnostiką. Ypatingą dėmesį jie skiria aplinkos saugai darbo vietoje. Kurdami technines specifikacijas tam tikrų komponentų kūrimui sudėtinguose mechanizmuose, inžinieriai atsižvelgia į jų veikimo ypatybes.
Baigę darbą jie patikrina gautų rezultatų atitiktį nurodytoms sąlygoms ir sukurtų mechanizmų saugumą. Būtent šie specialistai rengia naujų vaizdų registravimo dokumentus ir surašo specialią techninę dokumentaciją.
Labai dažnai absolventai savo profesinį kelią pradeda eidami „cheminės ir spektrinės analizės inžinieriaus“, taip pat „dangų ir medžiagų bandymo inžinieriaus“ pareigas.
Išvada
Gavęs specialybę „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“, naujai nukaldintas specialistas neturės problemų įsidarbinti. Jis gali tapti inžinieriumi bet kurioje didelėje gamykloje ar gamykloje. Termotechnologo ir defektų detektoriaus pareigas gali tikėtis tie specialistai, kurie turi tam tikrų žinių metalo apdirbimo srityje ir turi aukštojo mokslo diplomą.
Pakankamai daugybei pramonės įmonių ir sunkiosios pramonės organizacijų reikia metalurgų ir metalografų. Jei iš pradžių įgyjate teorines žinias metalo apdirbimo srityje, tokiu atveju pirmiausia galite susirasti inžinieriaus darbą ir tęsti mokslus, gaudami specializaciją „cheminės ir spektrinės analizės inžinierius“ arba „dangų bandymo inžinierius“.
Specialybė „Medžiagų mokslas ir medžiagų technologija“ dabar tapo viena pagrindinių disciplinų tiems studentams, kurie užsiima mechanikos inžinerija.
Studentai tiria medžiagų, kurios jau naudojamos sunkiojoje pramonėje, spektrą, taip pat prognozuoja naujų medžiagų, skirtų metalurgijos pramonei, kūrimą.