Контрольная работа по "Материаловедению. Технология конструкционных материалов"

Сплавы  с температурно-стабильным модулем упругости (элинвары).

Элинвары  делят на три группы:

- упрочняемые карбидами;

- дисперсионно-твердеющие;

- деформационно-твердеющие.

        Сплавы, упрочняемые карбидами, характеризуются таким содержанием углерода, которое обеспечивает образование необходимого количества карбидов. В их состав входит около 35-36 % никеля и различное количество карбидообразующих элементов. Сплавы, упрочняемые карбидами, обладают рядом существенных недостатков, ограничивающих их применение: сильной ферромагнитностью, трудностью изготовления деталей, плохой свариваемостью и недостаточной коррозионной стойкостью.

      Дисперсионно-твердеющие элинвары обязательно легируют титаном и алюминием, образующими интерметаллические соединения. Характерным для этих сплавов является низкое содержание углерода (< 0,05 %).

Деформационно-твердеющие элинвары представлены сплавами 36НХ11 и ЭП297. Их отличает температурная стабильность модуля упругости, которая сохраняется до 100 °С. Эти сплавы имеют наиболее высокую коррозионную стойкость из всех элинварных сплавов.

    Сплавы с эффектом памяти формы.

Наиболее  перспективными сплавами с эффектом памяти формы (ЭПФ) являются сплавы системы Ti-Ni-никелид титана (нитинол). Реже используют более дешёвые сплавы на основе меди Cu-Al-Ni и Cu-Al-Zn.

               Химический состав сплавов никелида титана, %(масс.)

       Из сплавов никелида титана производят листы толщиной до 10 мм, проволоку, прессованные прутки диаметром до 110 мм и трубы с наружным диаметром до 50 мм. Основным недостатком сплавов на основе меди является их высокая хрупкость. После холодной деформации на 2-3% происходит интеркристаллитное разрушение. Поэтому возможна только горячая их обработка. Кроме того, сплавы на основе меди характеризуются более низким сопротивлением усталости.

Применение  сплавов с эффектом памяти формы позволяет создавать принципиально новые конструкции в разных отраслях машиностроения, приборостроения, авиакосмической и ракетной техники, энергетики, медицины и др.

В авиации, космонавтике, при монтаже подводных  конструкций и многих других случаях  применяют муфты для термомеханического соединения труб. Преимуществом муфт, изготовленных из сплавов с памятью формы, помимо их высокой надёжности, является отсутствие высокотемпературного нагрева (в отличие от сварки). Поэтому свойства материалов вблизи соединения не ухудшаются.  

4. Охарактеризуйте высоконаполненные конструкционные  пластмассы. Укажите их механические свойства и области применения.

    К высоконаполенным конструкционным пластмассам относят материалы, у которых доля наполнителя доходит до 70-75 % от массы. В таких высокопрочных материалах армирующий наполнитель вводится в виде листов, тканей, непрерывных волокон.  Материалы, содержащие наполнители в виде листов, тканей, матов и т.п., уложенных послойно, называют еще слоистыми пластиками. Типичными представителями таких материалов являются древесно-слоистые пластики, гетенакс, текстолиты, стеклотекстолиты.

     Древесно-слоистые пластики (ДСП) представляют собой плиточные или листовые материалы, полученные горячим прессованием тонких листов древесного шпона, пропитанного синтетическим полимером.В качестве связующих применяют преимущественно резольные феноло-формальдегидные, карбамидные или смешанные феноло-карбамидные полимеры. Основным наполнителем в древесно-слоистых пластиках является древесный шпон — тонкие листы (толщиной 0,3—1,5 мм), получаемые лущением распаренных кряжей березы, ольхи, бука на специальных лущильных станках.

       Иногда для увеличения прочности между слоями шпона делают прослойки из ткани, бумаги и др. Такой древесно-слоистый пластик называют комбинированным. В зависимости от назначения ДСП используют шпон натуральный или выщелоченный (предварительно обработанный щелочью).       

Получают  последовательно пропиткой шпона толщиной 0,3—0,8 мм лиственных пород древесины (обычно березы) фенолоформальдегидной смолой в открытых ваннах или автоклавах (0,4—0,8 МПа), сушкой при ступенчатом нагревании до 90 °С, сборкой полученных препрегов ( композиционные материалы-полуфабрикаты) в пакеты и прессованием их на этажных прессах (до 15 МПа, 150 °С). Выпускают в виде листов и плит длиной 0,8—5 м, шириной 0,7—1,2 м, толщиной 1— 60 мм или восьмигранных заготовок с диаметром вписанной окружности 0,6 и 1 м, толщиной 15—60 мм.

   Применяют ДСП в качестве конструкционных материалов в автомобилестроении, вагоностроении, авиации, а также для частей лодок в судостроении. ДСП являются хорошим облицовочным материалом и применяются в качестве стеновых панелей на судах, в вагонах, в жилых и промышленных зданиях. Также применяется в качестве электроизоляционных материалов для изготовления панелей и плат электротехнического назначения. Хорошие антифрикционные свойства позволяют использовать ДСП для изготовления зубчатых колес и вкладышей подшипников скольжения. 

       Гетинакс- это слоистый пластик, основу которого составляют параллельно уложенные слои бумаги, пропитанной феноло-формальдегидными и другими смолами. Используется как материал для изоляции в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды и в трансформаторном масле при напряжении до 1000В. Гетинакс можно длительно эксплуатировать при рабочей температуре от -65°С до +120°С.

      Существуют несколько разновидностей гетинакса, они различаются между собой условиями эксплуатации и составом, из которого они изготовлены. 

     Гетинакс I: производится из состава на основе фенолформальдегидной смолы, толщина листа от 0,4 до 50 мм. Имеет высокие механические свойства, хорошо поддается механической обработке резкой и сверлением. Отличается низким водопоглощением и сохранением электроизоляционных свойств при изменении влажности. Предназначен для работы на воздухе, рекомендуется к применению в низковольтной технике до 1000В  в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды и в трансформаторном масле. 

   Гетинакс V: изготавливается на основе совмещенных эпоксидной и фенолформальдегидной смол, толщиной от 1,0 до 50,0 мм. Помимо хороших механических показателей, имеет отличные электроизоляционные свойства: высокая электрическая прочность вдоль слоев и низкое значение тангенса угла диэлектрических потерь. Используется как электроизоляционный материал в условиях нормальной относительной влажности воздуха и в трансформаторном масле при напряжении свыше 1000В и частоте тока до 106 Гц. 

  Гетинакс ЛГ (лавсановый электротехнический). Представляет собой слоистый прессованный материал, состоящий из нескольких слоев полиэфирной бумаги, пропитанной термореактивным связующим. Диапазон рабочей температуры при длительной эксплуатации составляет от -65°С до +150°С. Применяется как материал для электроизоляции, при работе на воздухе в условиях нормальной относительной влажности, а также в условиях повышенной влажности 93% при температуре  40°С.

         Гетинакс марки X. Его основу составляет модифицированная фенолформальдегидная смола. Возможная толщина этого материала составляет от 0,4 до 2,5 мм. Также как и вышеперечисленные марки, хорошо поддается механической обработке и к тому же его можно штамповать при низких температурах.  Как и Гетинакс марки I Гетинакс марки X применяется в устройствах, работающих на напряжении не более 1000 В, на воздухе при условии нормальной относительной влажности воздуха, а также в трансформаторном масле.  

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: 

Текстолит - это слоистый листовой и фасонный материал на основе хлопчатобумажной ткани, пропитанной термореактивным связующим. Хорошо обрабатывается всеми видами механической обработки. Применяется для изготовления шестерен, втулок, подшипников скольжения, панелей, прокладок для амортизационных изделий технического назначения. Изделия из текстолита обеспечивают бесшумность в работе, значительно большой срок службы, меньший удельный вес по сравнению с металлическими материалами. Текстолит различают по назначению на конструкционный (поделочный), электротехнический и специальный. Как конструкционный материал общетехнического назначения нашел широкое применение текстолит марки ПТК (плиточный текстолит конструкционный) с низким коэффициентом трения и высокой износостойкости. СПТК изготавливают бесшумные зубчатые и червячные колеса, подшипники скольжения и т.п. Электротехнический текстолиты по сравнению с ПТК имеет более низкую механическую прочность, но хорошие диэлектрические свойства. Он идет на изготовление различных электротехнических изделий, которые в зависимости от марки материала можно эксплуатировать в трансформаторном масле и на воздухе при температурах от -60 до +125 °С. Примером специальных текстолитов является графитизированный текстолит с хорошими антифрикционными свойствами. Из него изготавливают вкладыши подшипников прокатных станов, центробежных насосов и другие детали, работающие в условиях трения.  

                      Свойства конструкционного текстолита :