Kompozyt- materiał utworzony z co najmniej dwóch komponerów (faz) o różnych własnościach taki sposób ,że ma własności lepsze od możliwych do uzyskania w każdym z komponerów osobno i lepsze z prostego sumowania tych własności. Kompozyty naturalne (drewno(włókna celulozy w osnowie ligniny-chemicelulozy ; kości). Kompozyty sztuczne ( własności szklane w osnowie polimerów; beton (żwir, piasek w osnowie cementu). Własności kompozytów zależą od własności osnowa i fazy umacniającej oraz:
Względnej ilości osnowy i fazy umacniającej
Geometrii cząstek (wielkość, kształt)
Rozmieszczenia fazy umacniającej w osnowie
Orientacji fazy umacniającej w osnowie
Wytrzymałości granic międzyfazowych
Orientacjo obciążeń względem działającej siły.
Kompozyty włókniste są najważniejszą grupą kompozytów, charakteryzuje się dużą sztywnością i wytrzymałością: -polimerowe z włóknami szklanymi; - polimerowe z włóknami węglanowymi. Materiały na włókna : włókna szklane, włókna aramidowe, polimery, włókna węglowe, ceramika, metale. Wiskery - monokrystaliczne długie włókna o bardzo małej gęstości defektów sieci krystalicznej (grafit, węglik krzemu, azotek krzemu, tlenek aluminium);- drogie ale najlepsze materiały na kompozyty, gdyż ich wytrzymałość jest bliska teoretycznej. Funkcje osnowy.
Spajanie włókien i przekazywanie obciążeń na włókna , osnowa przenosi jedynie mały ułamek przenoszącego obciążenia
Ochrona włókien przed uszkodzeniami powierzchniowymi lub reakcjami chemicznymi z otoczeniem.
Rozdzielanie włókien
Zapobieganie rozprzestrzenianiu się kruchych pęknięć we włóknach.
Kompozyty ulegają zniszczeniu dopiero wówczas, gdy duża liczba sąsiednich włókien pęknie i powstanie skupisko pękniętych włókien o krytycznej wielkości. Zapewnia to kompozytom dużą wytrzymałość i odporność na pękanie. Drewno. Naturalny kompozyt włóknisty. Elementy struktury drewna: długie puste w środku komórki; ścianki komórek - kompozyt z krystalicznej celulozy osnowie ligniny i hemicelulozy; woda; żywica, garbniki, tłuszcze , sole mineralne. Kompozyty drzewne. Najczęściej składają się z rozdrobnionego drewna jako składnika głównego oraz spoiwa, które zwykle są syntetyczne żywice z grupy duroplastów :aminowe lub fenolowe oraz niektóre spoiwa nieorganiczne.
Wytwarzane z forniru- otrzymywanych przez sklejenie cienkich warstw uzyskanych przez mechaniczne skręcanie drewna (sklejka)
Wytwarzane z wiórów otrzymywanych poprzez mechaniczne skręcanie drewna, sklejonych syntetyczną żywicą lub spoiwem mineralnym.
Wytwarzane z masy włóknistej- wytwarzane z rozdrobnionego drewna w obecności pary wodnej do postaci masy
Mieszane- mają strukturę wielowarstwową. Uzyskuje się ją poprzez połączenie warstw drewna warstw drewna o różnym stanie rozdrobnienia. Można także kombinować je z innymi materiałami (metale, tworzywa syntetyczne, płyty mineralne). Zastosowanie w budownictwie.
Stale. Stal jest , przerobionym plastycznie, technicznym stopem żelaza z węglem zawierającym do 2,11% C oraz inne pierwiastki pochodzące z surowców i paliw lub dodawane celowo. Pierwiastki występujące w stalach można podzielić na 3 grupy:1). Konieczne ze względów metalurgicznych, zwane składnikami zwykłymi: są to mangan, krzem, a niekiedy aluminium. Pierwiastki te są dodawane w celu odtlenienia stali.2).te których usuwanie poniżej pewnych granic jest ekonomiczne nieopłacalne lub w ogóle niemożliwe., zwane zanieczyszczeniami. Są to siarka, fosfor, tlen, azot i wodór.3). wprowadzane do stali celowo, dla nadania jej własności , związanych z zawartością danego pierwiastka, zw. Pierwiastkami stopowymi. Najczęściej stosowane w tym celu są: mangan, krzem, chrom, molibden, wolfram, wanad, miedź i bor .Klasyfikacja stali .kryterium podziału: 1.skład chemiczny[niestopowe(węglowe), stopowe]; sposób odtleniania[uspokojone, półuspokojone, nieuspokojone], sposób wytwarzania[konwektorowa, elektryczna, martenowska], stopień czystości[zwykłej jakości wyższej, najwyższej], zastosowanie[konstrukcyjne, narzędziowe o szczególnych własnościach], stan(postać)[lane, kute, walcowane na gorąco, walcowane na zimno, ciągliwe]; rodzaj wyborów[blachy, pręty, druty, rury, odkuwki].Pierwiastki występujące w stalach:
Składniki zwykłe (pierwiastki konieczne ze względów metalurgicznych :mangan, krzem, aluminium)
Zanieczyszczenia ( pierwiastki, których usunięcie ze stali poniżej pewnej granicy jest ekonomicznie nieopłacalne lub technologicznie niemożliwe:siarka, fosfor, tlen, azot i wodór.)
Pierwiastki stopowe ( pierwiastki wprowadzane do stali celowo, dla nadania im określonych własności : mangan, krzem, nikiel, chrom, wolfram, Wand, bor)
Pierwiastki stopowe:
Węgiel- zwiększa twardości wytrzymałość, zmniejsza ciągliwość ciągliwość powolność, zwiększa hartowność
Mangan- odtlenia stal, zwiększa hartowność, ogranicza kruchość
Krzem- odtlenia stal , umacnia ferryt, zwiększa odporność elektryczną, zmniejsza stratność magnetyczną, zwieksza żaroodpornośc.
Nikiel - zwiększa hartowność, stabilizuje austenit w stal odpornych na korozję
Chrom- zwiększa hartowność, odpornośc na ścieranie, zapewnia odpornośc na korozję i utlenianie.
Molibden- zwiększa hartowność, zapewnia hartowność wtórną przy odpuszczaniu, zapobiega mięknięciu w podwyższonych temperaturach
Wolfram- zwiększa odporność na ścieranie, zwiększa hartownoś
Bor- zwiększa hartowność.
Korozja. Jest to zjawisko niezamierzonego niszczenia materiałów w wyniku ich chemicznej lub elektrochemicznej reakcji z otaczającym środowiskiem. korozja chemiczna. Chemiczne utlenianie metali w suchych gazach oraz w cieczach nie będących elektrolitami (ciecze organiczne). Szybkość korozji suchej jest uzależniona od:1).dyfuzji jonów przez utworzoną na powierzchni warstwie tlenu ;2). Temperatury środowiska korozyjnego. Sposoby ochrony przed korozją
PROJEKTOWANIE:unikanie bezpośrednich połączeń różnych metali; unikanie tworzenia miejsc, w których może zbierać się elektrolit; projektowe ułatwianie wymiany elementów najszybciej ulegających korozji.
POWŁOKI OCHRONNE : czasowe(smary, oleje); trwałe(farby lub pokrywa emaliowa); ochronne powłoki metalowe: wprowadzenie do środowiska korozyjnego substancji chemicznych
OCHRONA KATODOWA: polega na doprowadzeniu do metali elektronów i uczynieniu z niego katody. Stosowane dla zabezpieczeń rurociągow, zbiorników.
PASYWACJA: pokrycie szczelną warstwą tlenku lub innego związku zabezpieczającą przed zastępem korozji.
Rodzaje korozji:
k. elektrochemiczna- następuje rozpuszczanie atomów w postaci jonowej w środowisku wilgotnym. Potrzebna jest do tego aby różniące się między sobą metale były w kontakcie elektrycznym równoczesnym zanużeniem w elektrodzie.
elektrodzie. Równomierna- polega na prawie równomiernym niszczeniu materiału na całej powierzchni w miarę upływu czasu. Szybkość korozji równomiernej podaje się w mm/rok lub mg/ dm kw.na dobę. Metale i stopy cechują się szybkością korozji równomiernej mniejszą niż 0,15 mm/rok
k. wierowa - charakteryzuje się zróżniczkowaniem szybkości zniszczenia w rożnych obszarach materiału. Może to wynikać z wybiórczego ataku korozyjnego zachodzącego na nieciągłościach warstwy tlenowej
k. selektywna - polega na zniszczeniu jednaj lub kilku faz w stopniu większym niż pozostałych składników (faz)
k. międzykrystaliczna- polega na korozji na granicach ziaren metali i stopów, postępuje bardzo szybko i sięga na dużą głębokość. Jest to szczególnie niebezpieczna ze wzgleu na zmniejszenie wytrzymałości bez widocznych oznak zewnętrznych (stale chromowe)
k. naprężeniowa- spowodowana równoczesnym działaniem środowiska korozyjnego korozyjnego naprężeń(mosiądz w środowisku zacierającym amoniak . niektóre stopy Ti i Al.) w słonej wodzie. Może mieć charakter międzykrystaliczny lub poprzez ziarna.
k. mieszna - spowodowaa równoczesnym działaniem środowiska korozyjnego korozyjnego zmiennych naprężeń.
UDARNOŚĆ. Polega na zlamaniu jednym uderzeniem młota wahadłowego Charpy ego próbki z karbem podpartej swobodnie na obu końcach pomiarze energii i jej załamania.Próbka jest ułożona tak aby uderzenie młota nastapiło z przeciwległej strony karbu. .. Udarność jest to praca potrzebna na złamanie probki przez jej przekroj w miejscu złamania. Jest bardzo czuła na warunki temperaturowe w których przeprowadzana jest proba.
Zmęczenie. Nazywane są zmiany zachodzące w metalu pod wpływem zmiennyh, niekiedy okresowo naprężeń lub odkształceń, ujawniające się albo przez zniszczenie w wyniku pęknięcia. Próby zmęczenia metali polegają na wielokrotnym obciążeniu próbki , wywołującym zmienny stan naprężenia.
Zużycie trybologiczne. W skali światowej ok. 30-40% energii produkowanej pochłaniają opory tarcia. Na skutek zużycia wynikającego z procesów tarcia corocznie eliminowane są setki tysięcy maszyn.
Trybologia. Nauka zajmująca siezjawiskami zachodzącymi między powierzchniami trącymi elementów maszyn i urządzeń. Obejmuje problemy tarcia, zużycia i smarowania . podstawy teorii stworzyli m In. Newton.Rodzaje…
Zużycie trybologiczne-rodzaj zużycia materiału spowodowanych procesami tarcia, w których następuje