Матеріалознавство

 

Рисунок 3. – Схеми структур однофазних сплавів. Форма зерен: а – поліедридна; б – рівноосна; в – витягнута; г – пластинчата .

 

Двохфазна чи багатофазна структура характерна для сплавів з обмеженою розчинністю компонентів. Якщо  в сплаві вміст розчиненого компоненту перебільшує  його граничну розчинність в основному металі (розчиннику) при певній температурі, то утворюється структура, що складається з матриці (основного твердого розчину) і виділених фаз другого твердого розчину. Таку структуру називають гетерогенною або матричною. Гетерогенна структура типова для сплавів на основі твердого розчину металу-розчинника і  розчиненої хімічної сполуки.

В твердому стані можуть відбуватися два типи фазових перетворень, які формують структуру сплаву. По-перше, твердий розчин потерпає вторинну кристалізацію гетерогенних зерен. По-друге, формування структури відбувається внаслідок зміни температури чи зменшення розчинності компонентів при зниженні температури. Тоді в сплавах вторинна  (надлишкова) фаза при повільному охолодженні виділяється по границям зерен у виді досить крупних новоутворень,  або при швидкому охолодженні у вигляді сітки (оболонки) виділеної фази  по границям матричних зерен  (рис.4).

 

 

Рисунок 4. – Схеми структур двохфазних сплавів: а – виділення всередині зерен; б – виділення по границям  зерен; в – виділення у вигляді сітки.

 

В певних умовах кристалізації при постійній температурі і заданій концентрації компонентів в самостійну  структурну складову  можуть виділитися  дві чи більші окремі фази, що являють собою механічну суміш. Такі механічні суміші утворюються шляхом зростання зерен між собою. При виділенні з рідкої фази механічну суміш називають евтектикою чи перетектикою, а при вторинній кристалізації – евтектоїд.

Евтектика представляє собою пластинки структурних компонентів, утворених з двох чи більше фаз, які  рівномірно чергуються. Інколи в евтектиці фази хаотично розмішені, або можуть бути присутні  окремі кристали твердого  розчина  чи  хімічних  сполук.  Структури  евтектики  і  евтектоїду схожі, але останній більш дисперсний.

 

Стан сплаву залежить від зовнішніх умов (температури, тиску) і характеризуються числом і концентрацією утворених фаз. Для опису фазового складу і процесів фазових перетворень в сплавах використовують діаграми стану.

 

Діаграма стану (фазової рівноваги) сплаву – графічне зображення співвідношення між параметрами стану (температурою, тиском, складом) термодинамічно рівноважної  системи.  Діаграма  стану характеризує  кінцевий або граничний стан сплавів, коли всі фазові перетворення повністю завершилися. Будують діаграми за результатами експериментальних досліджень, частіше аналізом критичних точок термодинамічних кривих охолодження сплавів.

Діаграми стану двохкомпонентних систем це плоске зображення в системі температура – концентрація. Лінії діаграми, що з’єднують характерні критичні точки, характеризують фазові перетворення в сплаві і відокремлюють області існуванні рівноважних фаз.

Вид діаграми компонентів визначається взаємодією її компонентів в рідкому і твердому стані, і наявністю поліморфних перетворень.   Виділено три основних типи діаграм:

• першого типу – компоненти необмежено розчинюються один в одному в рідкому стані і не розчиняються в твердому стані (рис. 5,  а);
• другого типу – компоненти сплаву необмежено розчиняються один в одному в рідкому і твердому стані (рис. 5, б);
• третього типу – компоненти необмежено розчиняються в рідкому стані і обмежено розчиняються в твердому стані, при цьому можуть утворюватися хімічні з'єднання (рис. 5, в).

 

Рисунок 5. – Діаграми стану сплавів: а – першого типу;  б – другого типу;

в – третього типу.

По діаграмі конкретного сплаву можна визначити температури криста-

лізації і перетворень в твердому стані і структуру при заданих умовах, що дозволяє оцінити механічні, фізичні, хімічні властивості сплаву і правильно призначити технологічні режими термічної обробки, обробки тиском, зварювання і в кінцевому, раціонально обрати матеріал для тих чи інших виробів в залежності від поставлених вимог.

 

 

 

При  класифікації  полімерів  враховують  походження,  фізичний  стан,

електричні властивості і відношення до нагріву.

За походженням однорідні полімерні речовини ділять на природні і штучні (синтетичні).

Природні полімери білки і нуклеїнові кислоти, з яких побудовані клітини живих організмів, природні смоли (янтар, копал, шелак), натуральний каучук, целюлоза, слюда, азбест, природний графіт і ін.

Синтетичні полімери утворюються в результаті хімічного синтезу. Існує два основні методи їх отримання полімеризація і поліконденсація.

За фізичним станом для полімерів виділяють скловидний, високо еластичний і в'язкотекучий стан. Через високу молекулярну масу полімери не здатні утворювати низько в'язкі рідини або переходити в газоподібний стан.

По електричним властивостям полімери діляться на полярні і неполярні. Полярність визначається наявністю диполів і несиметричністю їх в будові. В неполярних полімерах дипольні моменти зв'язків атомів компенсуються, тому вони є високо якісними діелектриками.

По відношенню до нагріву розрізняють термопластичні і термореактивні полімерні речовини.

Термопластичними називають такі полімери або пластмаси, які з під-

вищенням температури розм'якшуються, плавляться, при формуванні не зазнають ніяких   хімічних змін, у міру охолоджування тверднуть і зберігають здатність пластично деформуватися при повторному нагріві.

Термореактивними називають такі полімери і пластмаси, які при