Матеріалознавство

сок).

Пористість (П) – співвідношення щільності матеріалу до його об'ємної маси:

П = ( 1 ρо ) ∙100 / ρ, [%]

Від пористості матеріалу залежать водопоглинання, морозостійкість, те-

плопровідність, міцність.

 

Велика кількість матеріалів здатні взаємодіяти з потоками мас (повітря, газу, пару) та випромінювань (світла, звуку). При цьому проявляється їх відбивна здатність, проникність і поглинання.

Розглянемо деякі з цих властивостей.

Водопроникність характеризує здатність матеріалу пропускати воду при певному тиску.

Паропроникність характеризує здатність матеріалу пропускати пар з середовища з меншою до середовища з більшою вологістю.

Повітропроникність (газопроникність) – здатність матеріалу пропускати повітря при різному тиску по обидві сторони.

 

Пилопроникність характеризує здатність пропускати дисперсні частки пилу.

Кількісно ці властивості характеризуються відповідними коефіцієнтами. Вони в основному залежать від будови і структури матеріалу і тісно пов'язані з відношенням матеріалу до води.

Вологість характеризується кількістю води, що вміщується в матеріалі.

Гігроскопічність – здатність матеріалу поглинати вологу з навколишнього середовища.

Водопоглинення (водонасичення) – властивість матеріалу при безпосередній взаємодії з водою, всмоктувати та утримувати її в своїх порах.

Водостійкість – відношення матеріалу до дії вологи при різних темпе-

ратурах і тиску, зберігаючи при цьому свою міцність.

Морозостійкість характеризує здатність матеріалу насиченого водою, зберігати свої властивості без ознак руйнування при поперемінному заморожуванні.

Звукопоглинання – здатність матеріалу поглинати звук. Різновидами звукових властивостей є звукоізоляція та звукопроникність.

 

Електричні властивості – це сукупність властивостей, що характеризують здатність матеріалу проводити електричний струм в електричному полі. До електричних властивостей (особливо металевих) відносять:

• електропровідність (γ) – здатність матеріалу пропускати електричний струм під дією електричного поля. Визначається наявністю рухливих носіїв зарядів. За цією ознакою матеріали поділяють на провідники, напівпровідники та діелектрики;
• електричний опір (ρ) – властивість матеріалу протидіяти електричному струму при заданій напрузі електричного поля;
• магнітність  –  здатність  матеріалу намагнічуватись.  В  залежності  від орієнтації магнітних моментів матеріали можуть бути феромагнетиками (магнітними), парамагнетиками (слабо магнітними) та діамагнетиками (немагнітними).

 

 

В процесі експлуатації матеріали піддаються стискуванню, розтяганню, згинанню, крученню, удару та іншим навантаженням.  Під механічними властивостями розуміють характеристики матеріалу, які визначають його поведінку під дією прикладених зовнішніх механічних сил.

Механічні властивості визначають зміну форми, розмірів і суцільності матеріалів при механічному впливі, а значить, і результат надійності   при використанні чи експлуатації.

 

Механічний вплив характеризують по направленню, тривалості та області дії.

По направленню розрізняють лінійні навантаження (розтяг, стискання)

кутові чи дотичні (згинання, кручення, зсув, зріз).

По тривалості, в залежності від характеру прикладання навантаження розрізняють механічні властивості, що визначаються при статичних  та динамічних навантаженнях. Статичними називають випробування, при яких навантаження, що прикладається до матеріалу, зростає поступово. При динамічних випробуваннях навантаження прикладається раптово з максимальним значенням.

По області дії – об'ємні та поверхневі навантаження.

Основними  механічними властивостями матеріалів є міцність, пластичність, еластичність, жорсткість, твердість, пружність, крихкість, в'язкість.

Міцність – це здатність матеріалу опиратися дії навантаження без руйнування. Міцність матеріалу обумовлена силами взаємодії між їх структурними складовими елементами (атомами, молекулами). Міцність оцінюється показником – границя міцності. Визначається границя міцності відношенням руйнуючого навантаження Р до первісної площі перерізу Fo  зразка. При випробуваннях на розтяг  границя міцності (границя тимчасового опору) позначається σт.о. (МПа):

Р

 т.о.  .

Fo

Границю міцності розрізняють при випробуваннях на стискання (σс), згинання (σзг), кручення (σкр) тощо.

Пластичність – це здатність матеріалу деформуватися без руйнування, з подальшим збереженням  набутої форми та розмірів, при зовнішніх навантаженнях. Пластичність може оцінюватись різними показниками. Так для випробувань на розтяг визначається відносне подовження:

  lk   lo  100%

lo

 

та відносне звуження:

 

 

  Fo   Fk  100% .

Fo

 

Еластичність – здатність матеріалу потерпати значні зміни розмірів і форми без руйнування при досить слабких діючих силах.

Пружність – це здатність деформованого матеріалу відновлювати первісну форму, розміри  після припинення дії зовнішнього навантаження. Обумовлена пружність взаємодією між атомами (молекулами матеріалу та їх тепловим рухом. Характеризується пружність матеріалу показниками:

модулем поздовжньої пружності Е (Модуль Юнга), який ще визначає жорсткість матеріалу і характеризує опір матеріалу пружній деформації;

 

модулем зсуву G – характеристикою зсуву кристалографічних площин твердих тіл при появі дотичних напружень;

коефіцієнт Пуассона μ – відношення зміни поперечного перерізу до зміни довжини зразка.

Жорсткість – здатність матеріалу до найменших змін розмірів і форми при заданому значенні та типі навантаження.

В'язкість (внутрішнє тертя) – здатність матеріалів опиратися внутрішнім змінам при зовнішньому впливі.

Ударна в’язкість – здатність матеріалу поглинати механічну енергію в процесі деформації або руйнування при динамічних навантаженнях. Зазвичай

оцінюється роботою до руйнування   надрізаного зразка при ударному згинанні, віднесеній до площі перерізу при надрізі. навантаження.

Для рідких та