Матеріалознавство

Склоподібний стан – метастабільний. При нагріві, коли рухливість атомів

зростає,  протікає  процес  кристалізації,  що  поступово  приводить  метал

(сплав) через ряд метастабільних в стабільний кристалічний стан.

Металеве скло володіє високою твердістю, великою міцністю і зносостійкістю. Так, для сплаву Fе80Р13С σт..о.  = 3100 МПа, НV=760МПа; для сплаву Fе80В20  σт.о. = 3700 МПа, НV=1100МПа. Аморфні сплави Fе, Co, Ni з добавками аморфоутворювальних елементів В, C, Si, Р (15—25 %)  можуть бути вельми ефективно використані як магнітно-м'які матеріали.

Магнітні властивості аморфного сплаву Fе80Р13С7 перевищують властивості навіть кращих магнітно-м'яких матеріалів на основі нікелю (Нс = 6,37 А/м μ   = 163000). Із-за дуже високого питомого електроопору аморфні сплави

 

характеризуються дуже низькими втратами на вихрові струми — це їх головне достоїнство.

Область застосування металевих стекол поки що обмежена тим, що їх швидким охолоджуванням (гартом) з рідкого стану вдається отримати тільки у вигляді тонких стрічок (до 60 мкм) або дроту діаметром 0,5—20 мкм. Проте є широкі перспективи розвитку цієї групи матеріалів.

 

 

Лекція 18

 

22. Полімери та пластмаси.

 

22.1. Загальні відомості

Полімерні пластичні матеріали штучні матеріали, що отримують на

основі природних або синтетичних високомолекулярних полімерів шляхом формування  тиском,  при нагріві в розм'якшеному стані з подальшим переходом в твердий стан, сформованої маси при подальшому її нагріванні (термореактивні)  або  охолоджуванні  (термопластичні).  У  інженерній  практиці такі матеріали отримали найменування "пластмаси".

Пластмаса матеріал, що є композицією полімеру або олігомеру різними інгредієнтами, що знаходиться при формуванні виробів у в'язкотекучому або пластичному станах, а при експлуатації в скловидному або кристалічному станах.

Широке розповсюдження пластмас зумовили наступні їх достоїнства:

необмежені запаси сировини;

легкість переробки у вироби з невеликими трудовими витратами;

комплекс цінних властивостей;

мала собівартість.

Основні корисні властивості пластмас:

невелика плотность10...20 кг/м3900 кг/м 3;

низька теплопровідність;

задовільна конструктивна міцність;

хороші фрикційні і антифрикційні властивості;

низька стиранність;

діелектричні властивості;

високі,  оптичні  властивості  (безбарвність  і  прозорість  органічних стекол);

висока хімічна стійкість у ряді середовищ і несхильність корозії;

хороші декоративні властивості (пластмаси забарвлюються в будьякі кольори і довго зберігають довговічність).

Цінною властивістю пластмас є легкість їх обробки для додання їм різноманітної, навіть найскладнішої форми за допомогою різних технологічних прийомів  (литво, пресування, екструзія і ін.), які можуть бути механізовані і

 

автоматизовані. Велика група пластмас дозволяє зварювати їх між собою і, таким чином, виготовляти складної форми труби і різні місткості.

До шкідливих властивостей пластмас слід віднести наступні:

низька ударна в'язкість; підвищена повзучість;

високий температурний коефіцієнт лінійного розширення;

низька теплостійкість;

здатність запалати або піддаватися деструкції під дією вогню;

накопичення зарядів на поверхні виробів (потрібні антистатики);

старіння;

токсичність;

пожежна небезпечність.

Загальна класифікація пластмас може бути дана за наступними ознаками: походженню полімерів, по складу і структурі, за походженням наповнювачів і  їх вигляду, по пружних властивостях при нормальній температурі, по відношенню до нагріву і області  застосування.

За походженням полімери, використовувані для виготовлення пластмас, діляться на природні і синтетичні. Природні полімери, у свою чергу, можуть бути: органічними і неорганічними.

По складу пластмаси можуть бути простими ненаповненими (чистий полімер) і  складними наповненими, зокрема газонаповненими.

По структурі пластмаси ділять на гомогенні (однорідні) і гетерогенні

(неоднорідні). Структура пластмас в першу чергу визначається їх складом.

Наповнювачі для пластмас за походженням розрізняють як органічні (бавовняні очоси, тканини, папір і ін.), неорганічні (слюда, кварц, скловолокно, мінеральна мука і ін.) так і  газоповітря. По вигляду наповнювачі для пластмас діляться на порошкоподібних, волокнистих і  листових.

По пружних властивостях при нормальній температурі розрізняють жорсткі (Е>1ГПа),  напівжорсткі (Е = 1 ...0,4 Гпа), м'які (Е = 0,02...0,1 ГПа) і еластичні (Е < 0,02 ГПа).  Прикладом жорстких пластмас є феноі амінопласти; напівжорстких – поліаміди і пропилен; м'яких – полівініл і поліетилен, до еластичних відносять каучук.

По відношенню до нагріву пластмаси можуть бути термореактивними (реактопласти) і термопластичними (термопласти). До основних термопластичних полімерів відносяться поліетилен, полістирол, полівінілхлорид (вінілпласт) і ін. Термопластичні полімери, як правило, не поєднують з наповнювачами. Недоліком цих пластмас є незначна міцність і теплостійкість. Серед термореактивних полімерів найбільшого поширення набули фенолформальдегід, а також полиефирні та полісиліконові (кремнійорганічні) полімери. Термореактивні полімери володіють підвищеною теплостійкістю, проте для них характерні крихкість, велика усадка при виготовленні виробів (10... 15%).

По застосуванню пластмаси можна підрозділити на конструкційні загального і спеціального (фрикційні і антифрикційні, ущільнювачі, теплоі електроізоляційні, хімічно стійкі, декоративні та інш.) призначення і з особли-

 

вими фізико-хімічними властивостями (наприклад, оптично прозорі). Проте це ділення умовне, так одна та ж пластмаса може володіти різними властивостями.

Загальноприйнятої єдиної наукової класифікації пластмас не існує, один і той же вид пластмаси може мати різні фірмові назви, які не дають ніяких уявлень про властивості матеріалу.

Відповідно до ГОСТ 5752-51 пластмаси прийнято розділяти на 4 класи залежно