Projektowanie materiałów inżynierskich

Prezentacja na temat: "Projektowanie materiałów inżynierskich"— Zapis prezentacji:

1 Projektowanie materiałów inżynierskich
Dr inż. Krzysztof Widanka Zakład Materiałoznawstwa I-19 201/B1

2 Program wykładów Wstęp. Skład chemiczny i struktura a własności materiału: 2 godz. Rola wykresów równowagi w projektowaniu materiałów: 1 godz. Związki pomiędzy strukturą a własnościami materiału: 2 godz. Mechanizmy umocnienia metali i stopów cz I: 2 godz. Mechanizmy umocnienia metali i stopów cz II: 2 godz. Efekty zastosowania mechanizmów umocnienia: 2 godz. Kompozyty o osnowie metalicznej – podstawy projektowania: 2 godz. Dobór materiałów – metody ilościowe: 2 godz.

3 Źródła literaturowe O. H. Wyatt, D. Dew-Hughes: Wprowadzenie do Inżynierii Materiałowej, WNT, Warszawa 1978, M. F. Ashby, D. R. H. Jones: Materiały Inżynierskie t.1 i 2, WNT,1997 i 1998, J. Adamczyk: Metaloznawstwo Teoretyczne cz. 2 – Odkształcenie plastyczne, Umocnienie i Pękanie, Gliwice 2002, M.F. Ashby: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim, WNT, 1995. A. Boczkowska, J. Kapuściński, Z. Liderman, D. Witemberg-Perzyk, S. Wojciechowski: Kompozyty, OWPW, Warszawa 2003 S.G. Roberts: Microplasticity 5 - Strengthening, notatki z wykładów, Oxford. ASM Materials Information –ASM Handbooks online, baza materiałowa.

4 Historia i współczesność
Ewolucja materiałów inżynierskich na przestrzeni wieków. PE, polietylen; PMMA, polimetakrylan metylu; PC, poliwęglan; PS, polistyren; PP, polipropylen; CFRP, kompozyt polimerowy zbrojony włóknem węglowym; GFRP, kompozyt polimerowy zbrojony włóknem szklanym; PSZ, częściowo stabilizowane tlenki cyrkonu

5 Tetrahedron materiałowy

6 Materiały a nowe wyzwania

7 Materiały a wymagania

8 Ogólnie o materiałach Właściwość (wartości przybliżone) Metale i stopy
Ceramika inżynierska Polimery Gęstość, g/cm3 2 do 22 (średnia 8) 2 do 19 (średnia 4) 1 to 2 Temperatura topnienia Niska (Ga = °C) wysoka (W = 3410 °C) wysoka (do 4000 °C) Niska Twardość Średnia Wysoka Obrabialność Dobra Słaba Wytrzymałość na rozciąganie, MPa Do 2500 Do 400 Do 140 Wytrzymałość na ściskanie, MPa Do 5000 Do 350 Moduł Younga, GPa 15 do 400 150 do 450 0.001 do 10 Wytrzymałość na pełzanie Od słabej do średniej Bardzo dobra . . . Rozszerzalność cieplna Średnia i wysoka Niska i średnia Bardzo wysoka Przewodność cieplna Średnia, ale często obniża się z temperaturą Bardzo niska Odporność na szok cieplny Generalnie słaba Charakterystyka elektryczna Przewodniki Izolatory Odporność chemiczna Wyborna Odporność na utlenianie Tlenki wyborna; SiC and Si3N4 dobra

9 Mikrostruktura a wytrzymałość materiału w niskiej temperaturze (otoczenia)

10 Mikrostruktura a wytrzymałość materiału w niskiej temperaturze (otoczenia)

11 Mikrostruktura a wytrzymałość materiału w wysokiej temperaturze

12 Mikrostruktura a wytrzymałość materiału w wysokiej temperaturze

13 Mikrostruktura a odporność na pękanie w niskiej temperaturze

14 Mikrostruktura a odporność na pękanie w niskiej temperaturze
gdzie: KIc – krytyczny współczynnik intensywności naprężeń w płaskim stanie odkształcenia, F – minimalne naprężenie powodujące rozwój pęknięcia, c – wymiar szczeliny (wady),  - współczynnik zależny od kształtu szczeliny (najczęściej równy jedności)

15 Mikrostruktura a odporność na pękanie w niskiej temperaturze

16 Mikrostruktura a odporność na pękanie w niskiej temperaturze

17 Mikrostruktura a odporność na pękanie w wysokiej temperaturze

18 Mikrostruktura a odporność na pękanie w wysokiej temperaturze Parametr Larsona -Millera

19 Mikrostruktura a odporność na pękanie w wysokiej temperaturze Zastosowanie parametru LM

20 Mikrostruktura a odporność na pękanie w wysokiej temperaturze

21 Mikrostruktura a pękanie zmęczeniowe

22 Mikrostruktura a pękanie zmęczeniowe

23 Funkcja i zastosowanie ceramiki

24 Wytwarzanie a własności ceramiki inżynierskiej

25 Mikrostruktura a własności ceramiki Zmniejszenie kruchości

26 Mikrostruktura a własności ceramiki Zmniejszenie kruchości

27 Mikrostruktura a własności ceramiki

28 Mikrostruktura a własności ceramiki

29 Mikrostruktura a własności ceramiki Wytrzymałość a temperatura

30 Struktura a własności termoplastów

31 Struktura a własności termoplastów

32 Struktura a własności termoplastów
jak w przypadku

33 Struktura a własności termoplastów

34 Struktura a własności termoplastów Wpływ krystalizacji