Металтануға жалпы сипаттама

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Іс-тәжірибеден есеп беру
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Металтану-металдардың және қорытпалардың электронды құрылымы, құрылымының металдың құрамымен, физикалық, химиялық, технологиялық және т. б. қасиеттермен өзара байланысы туралы ғылым.

Металтану ғылыми негіздерін Д. К. Чернов қалаған, ол болаттағы фазалық ауысымдардың критикалық температурасын және олардың болаттағы көміртегі мөлшерімен байланысын орнатқан.

Осымен металтануда маңызды темір көміртекті қорытпалардың күй диаграммасының негіздері қаланды.

Металды зерттеуге үлкен үлес Д. И. Менделеевтің периодты заңының ашылуы болды. Металтанудың дамуына үлкен әсер еткен Н. С. Курнаков, А. М. Бочвар, А. А. Бочвар, А. А. Байков, С. С. Штейнберг, Н. Г. Гудцов, Г. В. Курдюмов еңбектері. Шет ел ғалымдары ішінде металтану дамуына зор үлесті Ле Шателье, Аустен, Осмонд, Юм-Розери, Кортрелл және т. б. қосты.

Соңғы онжылдықта металтану қарқынды дамуда. Бұл космосты зерттеу, электроника, атом энергетиканың дамуына жаңа материалдардың қажеттілігінен туды. Ол үшін өнеркәсіптік материалдар санына периодтық жүйе элементтерінің барлық элементтерінің қосылуы керек болды.

Жақын оңжылдықта теориялық металтану дамуының негізгі бағыттары техникалық таза металдар қасиетінен ерекшеленетін таза және өте таза металдар өндіру әдістерін жасау болып табылады.

Қысылтаяң жағдайларда (өте төмен және өте жоғары температура мен қысым) металдарды зерттеуге үлкен көңіл бөлінеді.

Осы уақытқа дейін машина құрылысының негізгі материалды базасы болат пен шойын өндіретін қара металлургия болып табылады. Бұл материалдар көп жақсы қасиеттерге ие және ең алдымен машина бөлшектерінің жоғары конструкциялы беріктігін қамтамасыз етеді. Бірақ бұл классикалық материалдар үлкен тығыздық, төмен коррозиялы тұрақтылық сияқты кемшіліктерге ие. Болат пен шойыннан жасалған өнімдердің жылдық өндірісінің 20% коррозиядан шығыны болып табылады. Сондықтан, ғылыми зерттеулер мәліметтері бойынша 20-40жылдан соң барлық дамыған елдер титан, алюминий, магний базасындағы металл қорытпаларды жапай қолдануға көшеді.

Бұл жеңіл және берік қорытпалар машиналар мен станоктарды 2-3есе жеңілдетеді, жөндеуге шығынды 10 есе азайтады.

Машина құрылысында көптеген әр түрлі материалдар қолдағанымен, негізгі конструкциялы материал металдар болып табылады.

2. Металтануға жалпы сипаттама

Ең алғаш рет орыстың ұлы металлургі П. П. Аносов металдардың құрылысын зерттеу үшін микроскоп пайдаланды. Ол құрышты болаттан сына дайындаудың теория мен технологиясын өңдеді. Аносов жұмыстарынан болат бетіндегі құрышты өрнек оның ішкі құрылысына байланысты екені түсінікті болды.

1873-1876ж. ж. Гиббс фазалықтепе-теңдіктіңнегізгі заңдарын, фаза ережесін термодинамика заңдарына сүйене отырып баяндады. Практикалық есептерді шығару үшін фазалықтепе-теңдіктібілу керек, бірақ құрамын, салыстырмалы фаза санын анықтау үшін бұл білім жеткіліксіз. Қорытпалардың құрылысын, яғни фазаның атомдық құрылысын, сонымен қатар әр фазаның кристалдарының көлемі мен пішінін білу қажет.

Фазаның атомдық құрылысын анықтау Лауэның жаңалығынан кейін мүмкін болды. Ол кеңістік дифракциялық торды құра отырып, атомдар үнемі кеңістікті толтыратынын және рентгендік сәулелер толқынды табиғатқа ие екенін көрсетті. Мұндай тордағы рентгендік сәулелердің дифракциясы кристалдардың құрылысын зерттеуге мүмкіндік береді.

Соңғы кездерде құрылымдық талдау үшін рентгендік сәулелерден басқа электрондар мен нейтрондар қолданылады. Соған сәйкес зерттеу әдістері электронография және нейтронография деп аталады. Электрондық оптика микроскопияны жетілдіруге мүмкіндік берді. Қазіргі кезде электрондық микроскоптарда пайдалы максималды үлкейту1-ғадейін жетті.

Зерттеле келе, металдық материлдардың қасиеттері, соның ішінде, пластикалығы, деформацияның кедергісі, турлі жағдайлардағы жүктелудің булінуі жұқа кристалдық құрылыстың ерекшеліктеріне тәуелді екені белгілі болды. Дислокация теориясының арқасында пластикалық деформация кезіндегі металдардың өзгеруі туралы мәлімет алуға мүмкіндік алдық.

Соңғы он жылдықта металтану қарқынды дамып келеді. Бұл жаңа материалдардың космос зерттеулеріне, электроника дамуына, атомдық энергетикаға қажеттілікпен түсіндіріледі.

Таза және аса таза металдарды өндіру әдістерін өңдеу металтанудың дамуының негізгі бағыты болып табылады. Олардың қасиеттері техникалық таза металдардың қасиеттерінен ерекшеленеді. Металтанудың бас міндеті - бұл алдын-алақасиеттері есептелген материалдарды шығару.

Қазіргі уақытқа дейін машина жасауда материалдық негізгі базасы шойын мен болат өндіретін қара металлургия болып саналады. Бұл материалдар бірінші кезекте машина бөлшектерінің жоғары конструкционды беріктігін қамтамасыз етеді. Дегенмен, бұл классикалық материалдардың кемшіліктері бар: жоғары тығыздық, коррозияға төзімділігі төмен. Коррозиядан шығыны болат пен шойынның жылдық өнімнен 20%-тықұрайды. Ғылыми зерттеулерге сүйенсек, 20-40ж кейін барлық дамыған елдер Ti, Al, Mg негізді металдардың қорытпаларын пайдалануға көшеді. Бұл жеңіл әрі берік қорытпалар машиналарды2-3есе жеңілдетеді және 10 есе жөндеуге шығынды азайтады.

Елімізде металдық материалдардың орнына жаңа материалдарпластмасс, керамика т. б. қолдануды арттыру керек. Бұл тапшы металдарды үнемдейді, энергия шығынын азайтады, заттардың массасын кішірейтеді.

Металдық бөлшектерді жаңа материалдармен ауыстыруы машинаның массасын40%-ғатөмендетеді, беріктігін, коррозияға төзімділігін жоғарылатады, отынның шығынын азайтады.

2. Металдар, атомдық -кристалдыққұрылысының ерекшеліктері.

Металдар адам өмірінде үлкен орын алады. Дәуірдің аталуы (алтын, күміс, қола, темір ғасырлары) да бұған дәлел бола алады.

Металдар-бұлконструкциондық материалдардың бір тобы. Оның мынадай ерекшеліктері бар:

●«металдық жылтыр»(жақсы шағылдырғыш қасиеті)

●пластикалығы

●жоғары жылу өткізгіштігі

●жоғары электр өткізгіштігі

Бұл қасиеттер металдардың құрылысының ерекшеліктерімен түсіндіріледі. Металдық күй теориясына сәйкес, металл бұл оң зарядталған ядролардан тұратын зат, айналасында орбита бойымен қозғалатын электроны бар. Бұл электрондар металдың барлық көлемі бойымен қозғала алады.

Пластикалық, жылу өткізгіштік, электр өткізгіштік электрондық газдардың болуымен қамтамасыз етіледі.

Қалыпты жағдайда қататын металдар кристалдық заттар болып табылады. Олардағы атомдар белгілі бір ретпен периодтық орналасады.

Кристалдық тор - бұл түйіндерінде бөлшектер орналасқан кеңістік тор. Элементар ұяшық - минималды атом санының көлем элементі.

Элементар ұяшық кристалл құрылысының ерекшеліктерін сипаттайды. Кристалдың негізгі параметрлері:

элементар ұяшықтың қабырғаларының өлшемі, а, b, с - атомдар центрлерінің арасындағы қашықтық.

ось арасындағы бұрыш (α, β, γ)

координациялық сан тордағы кез-келгенатомнан жақын маңда, бірдей қашықтықта орналасқан атомдар санын көрсетеді

тордың бір элементар ұяшығына келетін атом саны -торнегізі

кристалдық тордағы атомның орналасуының тығыздығы. Ол атом орналасқан көлем мен ұяшық көлеміне қатынасымен анықталады. ( Көлемдік кубтық центрілгенүшін-0, 68. Қырлық кубтық центрілген үшін - 0, 74 )

Сур. 1. 1. Кристалды тордың схемасы

Кристалдық ұяшықтарды француз ғалымы О. Браве жіктеді. Соған байланысты «Браве ұяшығы» деген атау иемденді. Кристалдық денелер үшін 14 ұяшық түрі бар. Олар 4 типке бөлінеді:

●қарапайым - тор түйіндері элементар ұяшықтың төбелерімен сәйкес келеді ●негіздік центрілген - атомдар ұяшықтың төбелерінде және қарама-қарсы2 орнында орналасады.

●көлемдік центрілген - атомдар ұяшықтың төбелері мен центрлерінде орналасады

●қырлық центрілген - атомдар ұяшықтың төбелерінде және 6 қырының центрлерінде орналасады Кристалдық тордың негізгі типтері:

1. Көлемдік кубтық центрілген (ОЦК) (1. 2а сур), атомдар кубтың төбелері мен центрлерінде орналасады (V, W, Ti, )