Презентация Материаловедение. Материалы онлайн

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: План лекции Введение Основные сведения о строении вещества Классификация электротехнических материалов Общие характеристики электротехнических материалов

Содержание слайда: 1. ВВЕДЕНИЕ Материаловедение - прикладная наука о связи состава, строения и свойств материалов. Теоретической основой материаловедения являются соответствующие разделы физики и химии. Материаловедение относится к числу основополагающих учебных дисциплин для студентов специальностей приборного и энергетического профиля. Это связано с тем, что применение и разработка новых материалов являются основой современного производства Целью изучения дисциплины «Электротехническое материаловедение» является формирование знаний и принципов использования электротехнических материалов в устройствах электротехники и электроэнергетики.

Содержание слайда: 1. ВВЕДЕНИЕ Задачей дисциплины является изучение современной классификации электротехнических материалов и взаимосвязи их основных характеристик со структурой и процессами, происходящими в них при воздействии электромагнитного поля, тепла, влажности, химически агрессивных сред и других технологических эксплуатационных факторов.

Содержание слайда: 1. ВВЕДЕНИЕ Перечень дисциплин, предшествующих изучению данной дисциплины: - химия; - физика; - математика; - электротехника.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Машиностроение

Содержание слайда: Строительство

Содержание слайда: Электротехника

Содержание слайда:

Содержание слайда: Строение вещества

Содержание слайда: Строение вещества

Содержание слайда: Виды связи

Содержание слайда:

Содержание слайда: Типы кристаллических решеток кубическая объемно центрированная, ее имеют α-железо, хром, вольфрам, ванадий; кубическая гранецентрированная, ее имеют γ-железо, медь, алюминий; гексагональная, ее имеют бериллий, кадмий, магний и другие металлы.

Содержание слайда: Виды связи

Содержание слайда: Электрический заряд

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов Металлические изделия являются поликристаллами

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов Атомная плоскость (111) золота Изображение получено в сканирующем туннельном микроскопе

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов Кончик заостренной вольфрамовой иглы. Изображение в автоионном микроскопе. Отдельные атомы видны как светлые пятна. Граница зерна показана стрелками. Увеличение X 3 460 000

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов Силы притяжения и отталкивания Энергия связи при расстоянии уравновешены при расстоянии между атомами d0 минимальна между атомами d0

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов Кубическая объемно- центрированная решетка (ОЦК)

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов Кубическая гране- центрированная решетка (ГЦК)

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов Гексагональная плотноупакованная решетка (ГПУ)

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов Плотная укладка атомов в металле (решетка ГПУ)

Содержание слайда: Кристаллическое строение металлов кубическая объемно центрированная, ее имеют α-железо, хром, вольфрам, ванадий; кубическая гранецентрированная, ее имеют γ-железо, медь, алюминий; гексагональная, ее имеют бериллий, кадмий, магний и другие металлы.

Содержание слайда: Атомиум в Брюсселе Это здание – гигантская модель объемно-центрированной решетки железа – главного металла цивилизации

Содержание слайда: Кристаллографические плоскости и их индексация

Содержание слайда:

Содержание слайда: Классификация конструкционных материалов Кривые нагрева и охлаждения: а) кристаллического вещества б) аморфного вещества (стекла)

Содержание слайда: Взаимосвязь структуры и свойств Монокристалл Al2O3 прозрачен. Плотный поли- кристалл Al2O3 полупрозрачен. Пористый поли- кристалл Al2O3 совершенно непрозрачен.

Содержание слайда: Взаимосвязь между структурой и свойствами

Содержание слайда: Взаимосвязь основных понятий

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Зонная теория твердых тел

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Металл – один из главных конструкционных материалов

Содержание слайда: Добыча и обогащение железной руды

Содержание слайда: Металлургический комплекс –производит разнообразные металлы

Содержание слайда: Металлургия состоит из двух отраслей – черной и цветной

Содержание слайда: Черная металлургия – производит сталь и ее сплавы.

Содержание слайда: Сортаменты конструкционных марок стали

Содержание слайда: Механические свойства проводниковых материалов.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: 3.1.Прочность материала 3.1.Прочность материала Прочность материала - это способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок. Материалы испытываются на сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг, кручение, истирание, а также совокупность этих нагрузок.      Прочность материалов характеризуется пределом прочности. Пределом прочности (МПа) называют напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение образца. Предел прочности определяют опытным путем, используя при этом гидравлические прессы или разрывные машины и стандартные образцы материала.

Содержание слайда: Рис.3.1.Гидравлические стенды для испытания образцов Рис.3.1.Гидравлические стенды для испытания образцов

Содержание слайда: Рис.3.2. Испытание образца оконного блока Рис.3.2. Испытание образца оконного блока

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: К основным характеристикам предела прочности относятся : К основным характеристикам предела прочности относятся : разрушающее напряжение при растяжении σр. разрушающее напряжение при сжатии σс. разрушающее напряжение при статическом изгибе σи.

Содержание слайда: 3.2. Разрушающее напряжение при растяжении σр. Определяется на образцах определенной формы ( см. рис.3.4. ) Образец растягивают в специальной машине с гидравлическим приводом. При разрушении образца фиксируют разрушающее усилие Р На рисунке : 1 - образец. 2 - захваты.

Содержание слайда: Разрушающее напряжение подсчитывают по формуле : Где : σр- разрушающее напряжение при разрыве ( Н /м2 ) Рр - разрушающее усилие при разрыве образца ( Н ). S - площадь поперечного сечения образца ( м2 ).

Содержание слайда: Вид образцов при разрушении Вид образцов при разрушении

Содержание слайда: 3.3. Разрушающее напряжение при сжатии σс Определяется на образцах , имеющих форму цилиндра или куба. Обычно это цилиндр высотой 15 мм и диаметром 10 мм. Образец располагают между плитами испытательного пресса , к которым прикладывают сжимающую нагрузку до момента разрушения образца.

Содержание слайда: Разрушающее напряжение вычисляют по формуле : Где : σ с - разрушаюшее напряжение при сжатии ( Н /м2 ) Рс - разрушающее усилие при сжатии образца ( Н ) S - площадь поперечного сечения образца ( м2 )

Содержание слайда: Испытание бетона на сжатие. Испытание бетона на сжатие.

Содержание слайда: разрушенные образцы разрушенные образцы

Содержание слайда: 3.4. Разрушающее напряжение при статическом изгибе σи Определяется на образцах, представляющих собой бруски прямоугольного сечения. Образец в испытательной машине свободно опирается на две стальные опоры. Изгибающее усилие прикладывается к сере- дине образца через стальной наконечник .

Содержание слайда: Разрушающее напряжение изгиба определяется по формуле : Где: σи - напряжение при изгибе ( Н /м2 ) Р - разрушающее усилие при изгибе(Н) . L - расстояние между стальными опорами в испытательной машине ( м ). b - ширина образца ( м ). h - толщина образца ( м ). Для большинства материалов в качестве образца при меняют бруски сечением 10 на 15 мм. и длиной 120 мм.

Содержание слайда: Разрушение металлизированного шланга при изгибе Разрушение металлизированного шланга при изгибе

Содержание слайда: Действие разрушающих сил при изгибе кирпича Действие разрушающих сил при изгибе кирпича

Содержание слайда: Испытания металлов на твердость.

Содержание слайда: Испытание на твердость — простой и быстрый способ проверки прочности металлического материала в условиях сложно напряженного состояния. Испытание на твердость — простой и быстрый способ проверки прочности металлического материала в условиях сложно напряженного состояния. В производстве наиболее широко применяют метод Бринеля (вдавливание стального шарика), метод Роквелла (вдавливание алмазного конуса или стального шарика), метод Виккерса (вдавливание алмазной пирамиды), .

Содержание слайда: 9.1. Суть способа определения твердости методом Бринелля (твердость НВ) заключается в вдавливании стального закаленного шарика в испытуемый образец при заданной величине нагрузки. 9.1. Суть способа определения твердости методом Бринелля (твердость НВ) заключается в вдавливании стального закаленного шарика в испытуемый образец при заданной величине нагрузки. в поверхность испытуемого металла вдавливается под нагрузкой стальной шарик диаметром 10; 5 или 2,5 мм. Нагрузка Р принимается равной 3000, 1000, 750, 250 кГ. После окончания испытания определяют площадь отпечатка (лунки) от шарика и вычисляют отношение величины усилия, с которым вдавливался шарик, к площади отпечатка в испытуемом образце.

Содержание слайда:

Содержание слайда: На практике используют таблицы перевода диаметра отпечатка в число твердости НВ. На практике используют таблицы перевода диаметра отпечатка в число твердости НВ. Данный способ определения твердости имеет ряд недостатков: отпечаток шарика повреждает поверхность изделия; сравнительно велико время измерения твердости; невозможно измерить, соизмеримую с твердостью шарика (шарик деформируется); затруднительно измерить твердость тонких и мелких изделий (происходит их деформация).

Содержание слайда: 9.2. При определении твердости методом Роквелла используется прибор, в котором индентор - твердый наконечник 6 (рис. 9.2.) под действием нагрузки проникает в поверхность испытуемого металла, но измеряется при этом не диаметр, а глубина отпечатка. 9.2. При определении твердости методом Роквелла используется прибор, в котором индентор - твердый наконечник 6 (рис. 9.2.) под действием нагрузки проникает в поверхность испытуемого металла, но измеряется при этом не диаметр, а глубина отпечатка. Прибор настольного типа, имеет индикатор 8 с тремя шкалами — А. В, С для отчета твердости соответственно в диапазонах 20... 50; 25... 100; 20...70 единиц шкалы.

Содержание слайда:

Содержание слайда: За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению индентора на 2 мкм. За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению индентора на 2 мкм. При работе со шкалами А и С наконечником служит алмазный конус с углом 120° при вершине или конус из твердого сплава. Алмазный конус применяют при испытаниях твердых сплавов, а твердосплавный конус — для деталей неответственного назначения твердостью 20...50 единиц. При работе со шкалой В наконечником служит маленький стальной шарик диаметром 1,588 мм Шкала В предназначена для измерения твердости сравнительно мягких металлов.

Содержание слайда: Твердость по Роквеллу обозначают символом НR с указанием шкалы твердости, которому предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр. Твердость по Роквеллу обозначают символом НR с указанием шкалы твердости, которому предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр. Например: 61,5 НRС - твердость по Роквеллу 61,5 единиц по шкале С при нагрузке 150 кгc, индентор - алмазный конус; 45 НRВ твердость по Роквеллу 45 единиц по шкале В при нагрузке 100 кгс, индентор - стальной шарик d - 3,588 мм.

Содержание слайда:

Содержание слайда: 9.3. При определении твердости способом Виккерса в качестве вдавливаемого в материал индентора используют четырехгранную алмазную пирамиду с углом при вершине 136°. 9.3. При определении твердости способом Виккерса в качестве вдавливаемого в материал индентора используют четырехгранную алмазную пирамиду с углом при вершине 136°. Метод Виккерса применяют при испытании твердости деталей малой толщины или тонких поверхност­ных слоев, имеющих высокую твердость. Число твердости по Виккерсу - это условное среднее удельное давление на поверхности отпечатка

Содержание слайда:

Содержание слайда: Твердость по Виккерсу обозначается символом HV, причем единицы измерения опускаются. Стандартными условиями испытания по Виккерсу являются: нагрузка Р =30 кгс, время выдержки 10-15 с. Твердость по Виккерсу обозначается символом HV, причем единицы измерения опускаются. Стандартными условиями испытания по Виккерсу являются: нагрузка Р =30 кгс, время выдержки 10-15 с. Пример обозначения: 500 HV. Если условия испытания отличаются от стандартных, то в этом случае указывают нагрузку и время выдержки. Пример обозначения: 260 HV10/40, где 260 - твердость, полученная при нагрузке 10 кгс и выдержке 40 с.

Содержание слайда: Цветные металлические материалы.

Содержание слайда: Цветные металлы в промышленности

Содержание слайда: Классификация цветных металлов Тяжелые (медь, свинец, олово, никель, цинк, ртуть, хром и т.д.) сырьевой фактор Легкие (алюминий, титан, магний, натрий, калий и т.д.) энергетический фактор Драгоценные (золото, серебро, платина)

Содержание слайда: Значение России в цветной металлургии мира

Содержание слайда: Авиастроение

Содержание слайда: Кораблестроение

Содержание слайда: Военная промышленность

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Электрический ток в металлических материалах.

Содержание слайда: а) Электронная теория строения металлов Представление об электронной структуре атомов послужило основанием для классической теории строения металлов. Валентные электроны наружного слоя атома слабо связаны с ядром. а) Электронная теория строения металлов Представление об электронной структуре атомов послужило основанием для классической теории строения металлов. Валентные электроны наружного слоя атома слабо связаны с ядром.

Содержание слайда: Электроны, потерявшие связь со своим ядром называются свободными. Электроны, потерявшие связь со своим ядром называются свободными. Атомы, потерявшие электроны из валентного слоя, становятся положительными ионами. Общий заряд свободных электронов в кристалле равен положительному заряду ионов, поэтому кристалл остается электрически нейтральным.

Содержание слайда: б) Определение электрического тока. Если в металлах находится большое число свободных электронов, то при соединении металлического проводника с источником электрической энергии свободные электроны будут двигаться к положительному полюсу источника, а положительные ионы – к отрицательному полюсу источника.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Упорядоченное движение электрических зарядов называется электрическим током. Упорядоченное движение электрических зарядов называется электрическим током. Признаки, по которым легко судить о наличии тока: ток, проходя через растворы солей, щелочей, кислот, а также через расплавленные соли, разлагает их на составные части; проводник, по которому проходит электрический ток, нагревается; электрический ток, проходя по проводнику, создает вокруг него магнитное поле.

Содержание слайда: в) Сила тока. Плотность тока. Силой тока называется величина численно равная отношению количества электрических зарядов q , прошедших через поперечное сечение проводника за время t .

Содержание слайда: Плотностью тока называется отношение силы тока к площади поперечного сечения проводника . Плотностью тока называется отношение силы тока к площади поперечного сечения проводника .

Содержание слайда: Чтобы обеспечить продвижение электрических зарядов вдоль электрической цепи, то есть создать электрический ток, необходима сила, которая бы двигала эти заряды. Чтобы обеспечить продвижение электрических зарядов вдоль электрической цепи, то есть создать электрический ток, необходима сила, которая бы двигала эти заряды.

Содержание слайда: Эта сила действует внутри источника и называется электродвижущая сила (ЭДС). Эта сила действует внутри источника и называется электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС численно равна разности потенциалов на полюсах источника.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Потенциалом  данной точки поля называется работа, которую затрачивает электрическое поле, когда оно перемещает положительную единицу заряда из данной точки поля в бесконечность. Потенциалом  данной точки поля называется работа, которую затрачивает электрическое поле, когда оно перемещает положительную единицу заряда из данной точки поля в бесконечность.

Содержание слайда: Если переместить заряд из одной точки поля с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2 , то необходимо совершить работу Если переместить заряд из одной точки поля с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2 , то необходимо совершить работу

Содержание слайда: б) Разность потенциалов. б) Разность потенциалов. Практическое значение имеет не сам потенциал в точке, а изменение потенциала, которое не зависит от выбора нулевого уровня отсчета потенциала. Разность потенциалов называют также напряжением. Единица разности потенциалов – Вольт (В)

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Электрические конденсаторы.

Содержание слайда: Диэлектрики Диэлектриками называются материалы, в которых нет свободных электрических зарядов.

Содержание слайда: Электрические конденсаторы E

Содержание слайда: а) Электроемкость а) Электроемкость Физическая величина, характеризующая способность двух проводников накапливать электрический заряд называется электроемкостью. На рисунках показано устройство, состоящее из двух пластин, разделенных диэлектриком и свернутых в спираль. При подаче на пластины напряжения U, на них накапливается электрический заряд, величина которого определяется формулой Коэффициент пропорциональности С называется электроемкостью

Содержание слайда: Электроемкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним: Электроемкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним: Единицей является - Фарад. Это очень большая величина. На практике применяются дольные единицы электроемкости 1 мкФ =10-6 Ф, 1пФ = 10-12 Ф.

Содержание слайда: б) Емкость плоского конденсатора. Электроемкость конденсатора вычисляют по формуле Где:C – емкость конденсатора (Ф) ε – относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε 0 = 8,85∙ 10-12 Ф\м – электрическая постоянная. S – площадь пластин конденсатора. (м2) d – толщина диэлектрика (м)

Содержание слайда: в) Энергия заряженного конденсатора Энергия заряда конденсатора определяется уравнением: Где: W - энергия заряженного конденсатора (Дж) С – емкость плоского конденсатора (Ф) U - напряжение на пластинах конденсатора (В) q – электрический заряд на пластинах конденсатора (Кл)

Содержание слайда: