Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Materiałoznawstwo i korozja - regulamin przedmiotu 1.Kierownik przedmiotu: dr inż. Andrzej Królikowski 2.Wykład: trzy części po 7 h - metale – dr inż.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Materiałoznawstwo i korozja - regulamin przedmiotu 1.Kierownik przedmiotu: dr inż. Andrzej Królikowski 2.Wykład: trzy części po 7 h - metale – dr inż."— Zapis prezentacji:

1 Materiałoznawstwo i korozja - regulamin przedmiotu 1.Kierownik przedmiotu: dr inż. Andrzej Królikowski 2.Wykład: trzy części po 7 h - metale – dr inż. A. Królikowski, GCh p. 42, polimery - dr inż. M. Tryznowski, GTCh p. 250, ceramika – dr inż. P. Bednarek, GTCh p. 315, Zaliczenie wykładu: egzamin pisemny – test. Do zdobycia 24 pkt. (po 8 pkt. z każdej części wykładu). Do zaliczenia potrzeba 12 pkt, ale min. 3 pkt z każdej części. Ilość punktów: 12-14,5 14, ,5 19, Ocena 3 3,5 4 4,5 5 4.Ćwiczenia laboratoryjne 3 x 3h: Zaliczenie na podstawie kolokwium wstępnego, aktywności i sprawozdania. 5.Ocena końcowa: 0,7 x ocena z wykładu + 0,3 x ocena z laboratorium.

2 Materiałoznawstwo i korozja cz. Metale Zakres: -Właściwości funkcjonalne materiałów / metali -Charakterystyka najczęściej stosowanych stopów metali i typowe zastosowania -Podstawy korozji metali i metody ochrony przed korozją -Ogólne zasady doboru tworzyw metalicznych

3 Literatura: - M. Blicharski, Wstęp do inżynierii materiałowej, WNT, Warszawa 2003, rozdz.: 4, 8,13 -J. Baszkiewicz, M. Kamiński, Korozja materiałów, OWPW, Warszawa 2006, rozdz.: 3, 11 Egzamin: test – uwzględniana aktywność na wykładach Kontakt: dr inż. Andrzej Królikowski, Gmach Chemii, p. 421, Konsultacje: czwartki lub w uzgodnionym terminie

4 Test umiejętności: -Właściwości mechaniczne stopów metali: -Wpływ dodatków stopowych: -Korozja elektrochemiczna: -Ochrona przed korozją: -Określenie na podstawie wykresów naprężenie - odkształcenie -Określenie właściwości stopów, dobór stopów do określonych zastosowań - Określenie przebiegu korozji na podstawie wykresów E-pH, dobór materiałów odpornych - Dobór metod ochrony na podstawie wykresów E-pH i warunków eksploatacji

5 Materiały metale ceramika tworzywa sztuczne pierwiastki związki nieorganiczne związki organiczne wielkocząsteczkowe Wiązanie metaliczne

6 Materiały metaleceramikapolimery kompozyty

7 Proteza stawu biodrowego metal: stop tytanu polimer: HDPE ceramika: Al 2 O 3

8 Metale = metale + stopy metali + kompozyty na osnowie metalu Klasyfikacja: metale żelazne metale nieżelazne / kolorowe Fe i jego stopy reszta

9 Metale w układzie okresowym

10 Atomy metalu stan metaliczny

11

12 Materiały metaliczne – budowa krystaliczna Węzły sieci obsadzone przez rdzenie atomów Uwspólnione elektrony walencyjne tworzą gaz elektronowy - ruchliwe

13 Materiały metaliczne – typowe właściwości Wiązanie metaliczne: niekierunkowe gęste upakowanie duża gęstość plastyczność silne duża wytrzymałość Gaz elektronowy: ruchliwe elektrony duże przewodnictwo elektryczne i cieplne wzrost rezystancji z temperaturą (rozpraszanie) łatwość tworzenia kationów podatność na korozję

14 Charakterystyczne właściwości metali materiały sprężysto-plastyczne; plastyczność i duża wytrzymałość (stopy), duże przewodnictwo elektryczne i cieplne, dodatni temperaturowy współczynnik rezystancji połysk metaliczny, nieprzeźroczystość, łatwość ulegania korozji w roztworach (elektrochemicznej)

15 Otrzymywanie materiałów metalicznych metalurgia: proces hutniczy + odlewanie + formowanie metalizacja: osadzanie elektrochemiczne, chemiczne, fizyczne (naparowanie próżniowe, rozpylanie katodowe, zanurzeniowe, natryskowe,…) materiały objętościowe w tym folie powłoki (cienkie, µm) na różnych podłożach

16

17 Alfa Romeo 8c Spider

18 materiał właściwości gęstość temperatura topnienia mechaniczne elektryczne magnetyczne korozyjne skład chemiczny: główny składnik, dodatki, zanieczyszczenia, warstwa wierzchnia struktura: fazowa, krystaliczna (wielkość i orientacja krystalitów, defekty) otrzymywanie zastosowania materiał

19 materiał właściwości gęstość temperatura topnienia mechaniczne elektryczne magnetyczne korozyjne skład chemiczny: główny składnik, dodatki, zanieczyszczenia, warstwa wierzchnia struktura: fazowa, krystaliczna (wielkość i orientacja krystalitów, defekty) zastosowania

20 Właściwości materiałów metalicznych zależne od składu chemicznego zależne od struktury

21 Budowa metali Metale polikrystaliczne: zbiór krystalitów / ziaren

22 Budowa metali Metale polikrystaliczne pod mikroskopem Wielkość krystalitów od mm (struktura grubokrystaliczna) do nm (struktura nanokrystaliczna)

23 Wielkość krystalitów a właściwości 1 µm 1 nm 1 mm d1/d mono- grubo- drobno- nano- amorf-

24 Stopy metali Stop = substancja o właściwościach metalicznych (dominuje wiązanie metaliczne) wieloskładnikowa: główny składnik (metal) + składniki stopowe (metale i niemetale) + przypadkowe dodatki (zanieczyszczenia)

25 Krystalit metal M 1 stop: M 1 + M 2

26 Właściwości metali: gęstość Gęstość metali zależy od: - promienia atomu (r a ), - masy atomowej (M), - gęstości upakowania atomów + rara - Model atomu

27 Budowa metali gęste upakowanie atomów

28 Metale lekkie (d 4,5 g/cm 3 ) Metale ciężkie (d 4,5 g/cm 3 )

29 uporządkowany nieuporządkowany Właściwości metali: temperatura topnienia Topnienie: przejście ze stanu stałego w stan ciekły materiał krystalicznystopiony metal - ciecz Topnienie: zerwanie wiązań metalicznych

30 Metale łatwotopliwe (t t 700 °C ) i trudnotopliwe (t t °C ) 3420ºC

31 Właściwości metali: rozszerzalność cieplna Zależna od energii wiązań między atomami (im większa tym mniejsza rozszerzalność) Skutek coraz większych drgań rdzeni atomowych przy wzroście temperatury

32 Właściwości metali: rozszerzalność cieplna

33 Współczynnik rozszerzalności cieplnej a temperatura topnienia

34 Właściwości metali: mechaniczne Naprężenie odkształcenie przyczyna skutek Naprężenia rozciągające, ściskające, ścinające: zginające, skręcające…

35 Właściwości metali: mechaniczne L F L odkształcenie: [%] naprężenie: [Pa]

36 Właściwości metali: mechaniczne

37 Sprężystość: zdolność materiału do powracania do pierwotnego kształtu po ustaniu naprężenia L Odkształcenie sprężyste: przemijające, tylko podczas działania naprężenia Odkształcenie sprężyste jest proporcjonalne do naprężenia (prawo Hookea): = E tg = E – moduł Younga (sprężystości wzdłużnej)

38 Sprężystość

39 Moduł Younga: łatwość odkształceń sprężystych L F L 1 2 duży E mały E

40 Sprężystość: jaki E?

41

42 Metale o dużej wartości E

43 F Większe naprężenie? przewężenie

44 Odkształcenie plastyczne przewężenie Odkształcenie plastyczne: trwałe, nieodwracalne przy naprężeniach powyżej granicy sprężystości / plastyczności R e ReRe nieodwracalne odkształcenie

45 Plastyczność: zdolność materiału do ulegania trwałemu odkształceniu przed zerwaniem

46 Odkształcenie sprężyste i plastyczne przewężenie Odkształcenie plastyczne: trwałe, nieodwracalne przy naprężeniach powyżej granicy sprężystości / plastyczności R e ReRe nieodwracalne odkształcenie - plastyczne odwracalne odkształcenie - sprężyste

47 Niepożądane w trakcie eksploatacji produktu (uszkodzenie, awaria) Pożądane na etapie wytwarzania (obróbka plastyczna: kucie, walcowanie, gięcie, …) Odkształcenie plastyczne

48 Kształtowanie konstrukcji metalowych odlewanietłoczeniekucie

49 Obróbka plastyczna

50 Większe naprężenie? F zerwanie RmRm doraźna wytrzymałość na rozciąganie

51 Właściwości mechaniczne RmRm ReRe Odkształcenie sprężyste Odkształcenie plastyczne Sztywność - eksploatacja Plastyczność - obróbka Zerwanie / pęknięcie - awaria A wydłużenie przed zerwaniem

52 Właściwości mechaniczne metali: -czyste metale: mała wytrzymałość, duża plastyczność -stopy metali: większa wytrzymałość, mniejsza plastyczność

53 Własności mechaniczne: gdzie więcej dodatków stopowych? wzrost wytrzymałości (R m ) spadek plastyczności (R e, A)

54 Własności mechaniczne: gdzie wyższa temperatura? mniejsza wytrzymałość, a większa plastyczność

55 Kruchość F RmRm ReRe Zerwanie / pękanie bez wyraźnych odkształceń plastycznych brak plastyczności: A 0 Niektóre stopy metali

56 Kruchość

57 Właściwości mechaniczne: twardość

58 Właściwości metali: twardość Odporność na odkształcenie plastyczne przy nacisku na małą powierzchnię Miara: stosunek obciążenia do odkształcenia (pola powierzchni) Proporcjonalna do wytrzymałości na rozciąganie HB = kR m

59 Skala twardości Mohsa: 1.talk 2.gips 3.kalcyt 4.fluoryt 5.apatyt 6.ortoklaz 7.kwarc 8.topaz 9.korund 10.diament paznokieć szkło, nóż stalowy papier ścierny

60 Właściwości mechaniczne metali: -czyste metale: mała wytrzymałość i twardość, duża plastyczność -stopy metali: większa wytrzymałość i twardość, mniejsza plastyczność

61 Właściwości elektryczne

62 Właściwości metali: rezystywność Ruch nośników ładunku (swobodnych elektronów) w polu elektrycznym

63 Właściwości metali: rezystywność -czyste metale: duża przewodność: przewody elektryczne, ścieżki przewodzące w elementach elektronicznych -stopy metali: duża rezystywność: elementy oporowe, np. spirale grzejne

64 Krystalit metal M 1 stop: M 1 + M 2 Atomy dodatków stopowych wbudowują się w sieć krystaliczną metalu utrudniając: - ruch elektronów w polu elektrycznym

65 Rezystywność materiałów metalicznych materiał metaliczny (20 ° C) uwagi funkcjawymaganiametal m x10 9 przewod- niki mała rezystywność, duża wytrzymałość materiały rezys- tywne znaczna rezystywność, duża wytrzymałość Ni-Cr-Fe Fe-Cr-Al Ag 16 Cu 17 Au 23 czyste metale po przeciąganiu (umocnione) Al 28 stopy

66 Właściwości materiałów metalicznych właściwość wytrzymałość twardość plastyczność przewodność elektryczna / cieplna gęstość temperatura topnienia odporność korozyjna dodatki stopowe ? ? ? wzrost temperatury ?

67 Charakterystyka podstawowych metali metalbarwagęstość g/cm 3 t. topn. C właściwościrelacja cen Fe15357,9 mała odporność na korozję 1 (sw) Cu czerwonawa 9,0 2,7 4,5 1,7 Al Mg Sn Ti W Ag Au srebrzysta srebrna złota srebrzysta jasno- srebrzysta szaro- srebrzysta 7, , duża przewodność elektryczna i cieplna, odporność na korozję b. lekki, biokompatybilny, b. mała odporność na korozję duża odporność na korozję w agresywnych środowiskach niska temperatura topnienia, lutowność dużą żarowytrzymałość odporność na korozję, połysk, plastyczność, łatwe ścieranie dobra odporność na korozję, połysk

68 Stopy Fe stopskładwłaściwościzastosowania żelazo technicz. czyste stale węglowe stale stopowe <0,1% zanieczyszczeń automatyka, elektrotechnika konstrukcyjne, narzędziowe <2% C (zwykle < 0,6%) celowe dodatki inne niż C %Cwytrzymałość, twardość, kruchość żeliwa korpusy maszyn, armatura, żeliwa szare+ Si, Ni, Al obróbka cieplnamniejsza kruchość rury, samochody, kolej konstrukcyjne, narzędziowe, o specjalnych właściwościach plastyczność, ferromagnetyzm łatwa spawalność, słaba odporność na korozję, lepsza wytrzymałość niskostopowedo 4 % Cu,Ni,Cr,Si wysokostopoweponad 4 % Cr,Ni,Mo,Al,Si, Mn,V,W, lepsza wytrzymałość, odporność na korozję, na ścieranie, także sprężystość, biodegradowalność, żarowytrzymałość

69 Stopy Cu stopskładwłaściwościzastosowania miedź technicz. czysta czerwona brązy <1% zanieczyszczeń elektrotechnika, powłoki na stali, rury części maszyn, armatura, przemysł okrętowy większa wytrzymałość, odporność na korozję morską mosiądze żółte>2% Zn >2% Niodporność na korozję i ścieranie, ferromagnetyzm monety, wtyki, przełączniki miedzionikle srebrne + Sn, Al, Si, Beodporność na korozję i ścieranie najstarsze znane stopy; pomniki, armatura, łożyska b. duża przewodność elektryczna i cieplna, plastyczność

70 Monety Cu75Ni25 CuZn20Ni5 CuZnMn CuNi

71 Stopy Al stopskładwłaściwościzastosowania aluminium technicznie czyste Al-Mg <1% zanieczyszczeń b. duża przewodność elektryczna i cieplna, plastyczność aparatura chem., elektrotechnika, farby, naczynia kuchenne części silników i maszyn, przemysł okrętowy mały skurcz odlewniczy siluminydo 30% Si do 5% Cumały skurcz odlewniczy, twardość części maszyn, galanteria stołowa durale do 12% Mgmała gęstośćlotnictwo Al-Lido 5% Li b. mała gęstośćlotnictwo

72 Stopy Al

73 Stopy Mg stopskładwłaściwościzastosowania Mg-Al Mg-Li do 11% Alwiększa wytrzymałość i twardość korpusy pomp, armatura, lotnictwo lotnictwo, motoryzacja, kardiochirurgia większa wytrzymałość i twardość, biodegradowalność Mg-Zndo 7% Zn do 5% Mnwiększa odporność na korozję zbiorniki paliwaMg-Mn do 20% Lib. mała gęstośćlotnictwo, kosmonautyka

74 Stopy Au stopskładwłaściwościzastosowania Au 24 karatowe Au 12 karatowe (czwarta próba) mała wytrzymałość i twardość, duża ścieralność, przewodność elektryczna, odporność na korozję biżuteria, elektronika, medale, powłoki, stomatologia, większa wytrzymałość i twardość, Au 22 karatowe (pierwsza próba) do 8% dodatków: Cu, Ag, Ni, Zn, Pd, Pt do 25% dodatków Au 18 karatowe (druga próba) do 50% dodatków większa wytrzymałość i twardość,


Pobierz ppt "Materiałoznawstwo i korozja - regulamin przedmiotu 1.Kierownik przedmiotu: dr inż. Andrzej Królikowski 2.Wykład: trzy części po 7 h - metale – dr inż."

Podobne prezentacje


Reklamy Google