Презентация на тему "Лекция 1. Предмет “ Основы Материаловедения”. Классификация конструкционных материалов"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Лекция 1. Предмет “ Основы Материаловедения”. Классификация конструкционных материалов

  План 1.1. Предмет ОМ и его значение в профессиональной подготовке студентов ФТ и П. 1.2. Историческая справка. Значение КМ в жизни людей 1.3. Основные понятия и определения. 1.4. Классификация конструкционных материалов 1.5. Свойства КМ и методы их определения.

• 
  Слайд 2
  

  1.1. Предмет «Основы материаловедения» и его значение в системе профессиональной подготовки студентов

  Предмет «Основы материаловедения» изучает: Виды материалов: металлов, неметаллов. Вещества, в состав которых входят изготовленные из КМ детали. Структуру, строение и свойства материалов Области применения материалов. Материаловедение – наука, устанавливающая связь между составом, структурой и свойствами материалов и сплавов и изучающая закономерности их изменений при тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных воздействиях

• 
  Слайд 3

  Значение курса в системе профессиональной подготовки студентов

  1. Основы материаловедения относится к профессиональному циклу дисциплин, в ходе изучения которых формируются предметные компетенции у будущих бакалавров педагогического образования, инженеров. 2. Изучение учебной дисциплины «Основы материаловедения» закладываетнеобходимые профессиональные компетенции для преподавания в общеобразовательной школе соответствующих разделов программы образовательной области «Технология». 3. Способствует формированию технологической компетенции будущего бакалавра педагогического образования и инженера. 4. Дисциплина является пропедевтической по отношению к модулям "Машиноведения", "Современное производство« и позволяет успешно освоить эти и ряд специальных дисциплин. 5. Обеспечивает творческий подход к педагогической и инженерной деятельности, учит рационально выбирать материалы для решения различных практических задач в области трудовой и профессиональной деятельности людей.

• 
  Слайд 4

  Роль ученых в развитии науки о металлах

  М.В.Ломоносов (1711 -1765) – первый русский ученый – естествоиспы- татель мирового значения, создал русскую научно-техническую терминологию. П.П.Аносов(1799-1851) – заложил основы микроскопического анализа. Д.К. Чернов (1839-1921) - разработал теоретические основы современного металловедения, заложил фундамент научных основ термической обработки; Д.И.Менделеев(1834-1907)- открыл периодическую систему химических элементов

• 
  Слайд 5
  

  Н.С.Курнаков(1860-1941) создал отечественную школу физико-химического анализа, российскую научную школу химиков и металлургов. А.А.Байков(1870-1946) советский металлург и химик, заложил основы «химии высоких температур», положил начало физико-химическому обоснованию ряда производственных процессов. А.А.Бочвар (1902-1984) создал теорию эвтектической кристаллизации, а затем разработал технологию и внедрил в практику метод кристаллизации фасонных отливок под давлением. Г.В.Курдюмов(1902 - 1996)внёс крупный вклад в развитие физического металловедения, физики пластической деформации, упрочнения и разупрочнения, легирования. Зарубежные ученые: Б.Розебом (Голландия0, Р.Аустен (Англия), Ф.Осмонд (Франция), Г.Гоу (США0 и др.

• 
  Слайд 6

  История металлов

  Потребности людей в выживании или в улучшении условий жизни заставляли искать новые конструкционные материалы и технологии их обработки. На часах человеческой истории каменный век сменился веком медным, затем – бронзовым, далее – железным ….. Северная Америка, район Великих озер -сросток крупных медных глыб 400 тонн  следы каменных топоров В первобытную эпоху использовали метеоритное железо. Небесные камни (метеориты) Аральское море. > 1 мил. лет метеорит 400 м поперечнике. Кратер Ø > 6 км, h 750 м. Астероид: Fe и Ni: 1м3Fe на15 лет, Ni на 1000 лет. 1895 г. Американский полярный исследователь Роберт Пири нашел во льдах Гренландии метеорит массой 34 тНьюЙорк. Юго-Западная Африка. 1920 г. Метеорит ”Гоба” 60 тонн.

• 
  Слайд 7

  История металлов

  Корея- VIII век отлит колокол из бронзы 48 тонн Американские и турецкие археологи. Верховья р. Тигр. Поселение на 5 веков старше. Следы меди. и медной руды. Наиболее древние из найденных золотых изделий изготовлены восемь тысяч лет назад. К более позднему времени относят изделия из самородного серебра и меди Первые изделия из рудного железа были получены около трех тысяч лет назад 1958 г. Турция. Англ. археол. Джемс Меллард на холме Чатал-Хююк (6500-5700до.н.э.) обнаружил медеплавильный шлак: бытовые приборы.

• 
  Слайд 8

  Царь - пушка

  Царь – пушка отлита из бронзы в 1586 г. 40 тонн (2400 пудов), длина–5,34м., калибр-890 мм., нар. диам. 1200 мм., заряд 480 кг. 1588 г.-медная пищаль-100 стволов, калибр 50 мм.

• 
  Слайд 9

  Царь-колокол

  26 июля 1730 г. указ имп. Анны Ивановны – механик франц. короля Жермин отказался. 1733 г. Иван Федорович Маторин начал подготовку на Ивановской пл. Кремля в яме глубиной 10 м.. Его сын Михаил – 24.11.1735 г. произвел отливку колокола с 83 мастеровыми, а всего 200 человек. ; 4 плавильные печи, заливка 36 мин по 7 тонн сплава в мин. Диаметр наибольший 6,6 м. , высота 6,14 м. Вес: 201924 кг. (12327 пудов). Компоненты: 84,5% Cu; 13,21% Sn; 1,25% S; 72 кг Au; 525 кг. Ag. Масса осколка – 123 кг.

• 
  Слайд 10

  1.3. Основные понятия и определения

  Конструкционные материалы. Физические, химические, механические, технологические свойства конструкционных материалов. Цвет, плотность, электропроводность, теплопроводность, магнитность, температура плавления, теплоёмкость конструкционных материалов. Обрабатываемость конструкционных материалов. Испытания конструкционных материалов.

• 
  Слайд 11
  

  В широком понимании материалы – это исходные вещества для производства различной продукции. Различают: сырье, подлежащее дальнейшей переработке (Железные руды, нефть, газ и пр.) полуфабрикат - переработанный материал, прошедший несколько стадий обработки, для того чтобы стать изделием, годным к потреблению. Конструкционные материалы – это материалы, применяемые для изготовления конструкций (деталей машин: гайки, болты, валы и т.д., сооружений, зданий, приборов) и воспринимающие силовую нагрузку. 95 % конструкционных и инструментальных материалов состоят из железа.

• 
  Слайд 12
  

  Металлы и их сплавы – тела кристаллические, атомы (ионы) в них расположены закономерно. Неметаллы – аморфные вещества, в них атомы расположены хаотично. Сплавы металлов – сложные вещества, в состав которых может входить несколько элементов – металлов. Металловедение – наука изучающая строение и свойство металлов и их сплавов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами, а также разрабатывающая технологии воздействия на свойства с целью их улучшения. Железные металлы: железо, кобальт, никель, марганец. Тугоплавкие металлы – их температура плавления выше 1539°С. Урановые металлы –преимущественно применяются в сплавах для атомной энергетики (торий, уран, плутоний) Редкоземельные металлы – лантан, церий, неодим, празеодим и др. Щелочно-земельные металлы в свободном металлическом состоянии не применяются, за редким исключением в атомных реакторах (литий, натрий, барий и др.)

• 
  Слайд 13
  

  Цветная группа металлов подразделяется: Легкие металлы – бериллий, магний, алюминий, обладающие малой плотностью. Благородные металлы – серебро, золото, платина, палладий и др. Лекгоплавкие металлы - цинк, ртуть, олово, свинец, сурьма и др. По степени очистки: Технически чистые металлы – содержание примесей до 0,1 …0,5%. Химически чистые – содержащие примесей 0,01 …0,1% Сверхчистые (ультрачистые) – менее 0, 001% Свойства – признаки, по которым различают вещества.

• 
  Слайд 14
  

  Физические свойства металлов характеризуются вполне определенными числовыми значениями – «физическими постоянными». Например, алюминий – плотность – 2,7 г/см³, температура плавления 660º С и т.д. Механические свойства металлов и сплавов – способность сопротивляться деформациям (изменению формы и размеров) под действием внешних нагрузок. Оцениваются численным значением напряжения (мера внутренних сил, возникающих в образце под влиянием внешних нагрузок). Химические свойства характеризуются способностью металлов взаимодействовать с внешней средой и окисляться. Технологические свойства характеризуются способностью металлов и сплавов подвергаться различным видам технологической обработки.

• 
  Слайд 15

  1.4. Классификация конструкционных материалов

  Конструкционные материалы Металлы и сплавы Неметаллы Черные Сталь Чугун Цветные Алюминий и его сплавы Медь и ее сплавы Магний и его сплавы Титан и его сплавы Никель и его сплавы Благородные Au, Ag, Pt, Pd, Os, Ir, Ru, Rh Тугоплавкие W, Re, Nb, Nf, Mo Композитные Волокнистые Порошковые Слоистые Дисперсно упрочненные Твердые сплавы, электротехнические, фрикционные и антифрикционные, пористые, жаропрочные и жаростойкие. Кирпич Цемент Древесные Бетон Керамика Камень Полимеры– высокомолекулярные соединения Природные Синтетические Органические Неорганические Линейные Развернутые Сетчатые Термопласты Реактопласты Строительные материалы Изоляционные материалы Текстильные Картон Резина Эбонит Лакокрасочные Защитные покр Бумажные и др. Карбо, боро и орговолокниты Fe Co, Ni, Mn

• 
  Слайд 16

  1.5. Свойства конструкционных материалов и методы их определения

  Металлы и их сплавы – тела кристаллические , атомы (ионы) в них расположены закономерно 4.1. Основные свойства металлов и сплавов

• 
  Слайд 17

  1.4.2.Методы определения свойств конструкцион-ных материалов

• 
  Слайд 18

  Методы определения свойств КМ

  Наиболее распространенными испытаниями механических свойств являются статическое растяжение, динамические испытания, испытания на твердость. Статическое нагружение– характеризуется медленным возрастанием нагрузки от нуля до некоторого максимального значения. В зависимости от характера действия внешних сил различают прочность на: растяжение (разрыв), сжатие, кручение, изгиб, ползучесть, усталость и сдвиг. Динамическое нагружение – кратковременное (ударное) приложение нагрузки. (ударная вязкость, вязкость разрушения). На практике твердость образца определяют на приборах Бриннеля (НВ), Роквелла (НRC) и Виккерса (HV). Технологические свойства определяют с помощью специальных проб: на выдавливание, на перегиб, на осадку, пробы труб на сплющивание, бортование и пр.

• 
  Слайд 19

  Физические и механичес-кие свойства чистых металлов

  В отожженном состоянии В деформиро-ванном состоянии Железо 7,68 1539 25 50 80 80

• 
  Слайд 20

  Набор параметров выбора конструкционного материала

  Прочность Твёрдость Удельная масса Электропроводность Теплопроводность Теплостойкость Износостойкость Технологичность, обрабатываемость Вид и условия поставки Условия транспортировки и хранения Стоимость Дефицитность Используемость отходов Утилизация

• 
  Слайд 21

  Задание на дом

  Рассмотрите два-три изделия и постарайтесь отгадать, из какого материала они выполнены. Перечислите их основные свойства и попробуйте оценить в каждом случае используемые ресурсы: материал, энергия, производство, а также отходы, воздействие на окружающую среду. Попробуйте подготовить сообщение для старшеклассников на тему: «Конструкционные материалы XXI века». Составьте кроссворд (не менее 13 вопросов) по изученной теме. Желаю успехов на ниве просвещения!

• 
  Слайд 22

  1.6. Основытеории сплавов. 1.6.1. Кристаллическое строение металлов