LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

Podobné dokumenty
12. Struktura a vlastnosti pevných látek

STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK

STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově. 06_4_ Struktura a vlastnosti pevných látek

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

2. Molekulová stavba pevných látek

Plastická deformace a pevnost

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově. 06_4_ Struktura a vlastnosti pevných látek

Nauka o materiálu. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

1. Měření hodnoty Youngova modulu pružnosti ocelového drátu v tahu a kovové tyče v ohybu

1 Krystalické a amorfní látky. 4 Deformace pevného tělesa 7. Základní stavební jednotkou krystalické látky jsou monokrystaly.

Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22

Struktura a vlastnosti pevných látek

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

Minule vazebné síly v látkách

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Poruchy krystalové struktury

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

Nauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

Elektrická vodivost - testové otázky:

Struktura a vlastnosti kovů I.

V. STRUKTRURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK

Požadavky na technické materiály

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

Seriál VII.III Deformace, elasticita

Dovolené napětí, bezpečnost Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Iva Procházková

Křehké materiály. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek, 2008

NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast. Termika Číslo a název materiálu VY_32_INOVACE_0301_0220 Anotace

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.9 Plasticita a creep

Téma 2 Napětí a přetvoření

TEORIE TVÁŘENÍ. Lisování

A mez úměrnosti B mez pružnosti C mez kluzu (plasticity) P vznik krčku na zkušebním vzorku, smluvní mez pevnosti σ p D přetržení zkušebního vzorku

Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

Namáhání na tah, tlak

Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření. Metody charakterizace nanomateriálů 1

měření teploty Molekulová fyzika a termika Teplotní délková roztažnost V praxi úlohy

ROZDĚLENÍ, VLASTNOSTI A POUŽITÍ MATERIÁLŮ

Příloha-výpočet motoru

Tváření. produktivní metody výroby polotovarů a hotových výrobků, které se dají dobře mechanizovat i automatizovat (velká výkonnost, minimální odpad)

1 ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI TECHNICKÝCH MATERIÁLŮ Vlastnosti kovů a jejich slitin jsou dány především jejich chemickým složením a strukturou.

Pružnost. Pružné deformace (pružiny, podložky) Tuhost systému (nežádoucí průhyb) Kmitání systému (vlastní frekvence)

POLOTOVARY VYRÁBĚNÉ TVÁŘENÍM ZA TEPLA

7 Lineární elasticita

2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA

Vnitřní stavba pevných látek přednáška č.1

Molekulová fyzika a termika:

Vlastnosti technických materiálů

TESTY Závěrečný test 2. ročník Skupina A

Nejpoužívanější podmínky plasticity

Vybrané okruhy znalostí z předmětů stavební mechanika, pružnost a pevnost důležité i pro studium předmětů KP3C a KP5A - navrhování nosných konstrukcí

Polotovary vyráběné tvářením za studena

SNÍMAČE PRO MĚŘENÍ DEFORMACE

Měření teplotní roztažnosti

Fyzika - Sexta, 2. ročník

Pevnost kompozitů obecné zatížení

Teplotní roztažnost. Teorie. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

- zabývá se pozorováním a zkoumáním vnitřní stavby neboli struktury (slohu) kovů a slitin

Stavební hmoty. Přednáška 3

pracovní list studenta Struktura a vlastnosti pevných látek Deformační křivka pevných látek, Hookův zákon

Měření teplotní roztažnosti

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Nauka o materiálu. Přednáška č.12 Keramické materiály a anorganická nekovová skla

Pružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14

Statika 1. Prostý tah & tlak. Prostý smyk. ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 1. M. Vokáč. Metody posuzování spolehlivosti

( r ) 2. Měření mechanické hysterezní smyčky a modulu pružnosti ve smyku

13.otázka. Tváření za tepla

DEFORMACE PEVNÉHO TĚLESA DEFORMACE PRUŽNÁ (ELASTICKÁ) DEFORMACE TVÁRNÁ (PLASTICKÁ)

Mechanika hornin. Přednáška 2. Technické vlastnosti hornin a laboratorní zkoušky

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Elektrický odpor TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

PRUŽNOST A PLASTICITA

Nejpoužívanější podmínky plasticity

Pružnost a pevnost (132PRPE) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady. Část 1 - Test

Kovy a kovové výrobky pro stavebnictví

VLASTNOSTI MĚDI Cu-DHP

České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. Příloha formuláře C OKRUHY

Navrhování konstrukcí z korozivzdorných ocelí

PRUŽNOST A PLASTICITA

PŘÍKLADY 1. P1.4 Určete hmotnostní a objemovou nasákavost lehkého kameniva z příkladu P1.2 21,3 %, 18,8 %

Struktura polymerů. Příprava (výroba).struktura vlastnosti. Materiálové inženýrství (Nauka o materiálu) Základní představy: přírodní vs.

Přetváření a porušování materiálů

ZKOUŠKY MECHANICKÝCH. Mechanické zkoušky statické a dynamické

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Pružnost, pevnost, tvrdost, houževnatost. Jaký je v tom rozdíl?

TVÁŘENÍ ZA STUDENA LISOVÁNÍ

Elektronová struktura

Porušení hornin. J. Pruška MH 7. přednáška 1

Mol. fyz. a termodynamika

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

Statika 2. Vybrané partie z plasticity. Miroslav Vokáč 2. prosince ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

tuhost, elasticita, tvrdost, relaxace a creep, únava materiálu, reologické modely, zátěž a namáhání

III/2-1 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Transkript:

Struktura a vlastnosti pevných látek

Rozdělení pevných látek (PL): monokrystalické krystalické Pevné látky polykrystalické amorfní

Pevné látky Krystalické látky jsou charakterizovány pravidelným uspořádáním částic (atomů, molekul, iontů) na velkou vzdálenost. Amorfní látky mají částice uspořádané na krátkou vzdálenost. Kolem vybrané částice jsou částice k ní nejbližší rozloženy přibližně pravidelně, ale s rostoucí vzdáleností se tato pravidelnost porušuje.

Krystalické látky Většina krystalických látek se vyskytuje jako polykrystaly a skládá se z velkého počtu zrn. Pokud je ale těleso tvořeno jedním velkým krystalem, pak mluvíme o monokrystalu. Monokrystal diamantu o velikosti asi 2 cm Polykrystal diamantu, velikost zrna cca nm

Krystalické látky Krystaly selenitu (sádrovce) z mexické jeskyně Naica. Největší z nich dosahují délky až dvanácti metrů při tloušťce 2 m.

Krystalová mřížka Částice pevných látek jsou v prostoru uspořádány pravidelně a vytvářejí krystalovou mřížku, která se skládá z tzv. elementárních buněk. Obvyklým tvarem elementární buňky je krychle. 30 Rozeznáváme tyto typy elementárních buněk: 0,7 Prostá - např. Po Prostorově centrovaná - např. Li, Na, K, Cr, W, Fe Plošně centrovaná - např. Al, Ni, Cu, Au

Složitější buňky Sůl NaCl Na+ Cl- Diamant Tuha

Poruchy krystalové mřížky V každém reálném krystalu existuje mnoho odchylek od pravidelného uspořádání, které nazýváme poruchy. vakance Poruchy bodové intersticiální poloha příměsi čárové např. hranová dislokace aj.

Bodové poruchy vakance (chybějící atom) intersticiální poloha (stejný i rozdílný atom na nesprávném místě) příměs (cizí atom na správném místě i nesprávné m místě)

Poruchy ovlivňují vlastnosti mechanické snižují pevnost materiálu o dva až tři řády; příměsi v železe (Cr, V, Ni) modifikují jeho vlastnosti žádoucím způsobem, tzn.ovlivňují tvrdost, pružnost, ohebnost aj. (ocel) Elektrické příměsi zvyšují vodivost polovodičů (Si) Optické příměsi zabarvují sklo nebo bezbarvé krystaly

DEFORMACE PEVNÉHO TĚLESA

Deformace pevného tělesa Pevné těleso má stálý tvar i objem. Deformace je pak změna jeho rozměrů, tvaru nebo objemu způsobená vnějšími silami. Rozdělení deformací elastická (pružná) plastická (tvárná) Jestliže deformace vymizí, když přestanou vnější síly působit, jedná se o deformaci elastickou (pružnou). Deformace tělesa, která přetrvává, se nazývá plastická (tvárná). Žádný materiál není ani dokonale elastický, ani plastický.

Další rozdělení deformací Tahem Tlakem Smykem Ohybem Kroucením

deformace v tahu

deformace v tlaku

deformace ve smyku

deformace v ohybu

deformace kroucením

Deformace v tahu, napětí Síla deformující těleso tahem se materiálem tělesa šíří a vyvolává v něm určitý stav napjatosti napětí (σ) S -F F F N m 2 Pa S σ napětí, S obsah kolmého průřezu

Hookův zákon umožňuje určit prodloužení tělesa, např. drátu, namáhaného v tahu. Prodloužení tělesa (Δl) závisí: původní délce tělesa (l 0 ) obsahu kolmého průřezu (S) deformující síle (F) materiálu (E) -45 S F l 0 l

Hookův zákon Hookův zákon tedy můžeme napsat: E modul pružnosti, [E] = Pa l F l 0 E S Předešlý vztah pak můžeme upravit: F S l E l 0 ε relativní prodloužení, [ε] = 1

Grafem závislosti σ na ε je přímka Neboli relativní prodloužení je přímo úměrné napětí, tzn.: ε ~ σ s/mpa Hookův zákon pro ocel, měď a hliník 400 350 300 250 200 150 Ocel ( E = 220 GPa) Měď (E = 125 GPa) Hliník (E = 74 GPa) 100 50 0 /1 0 0,0005 0,001 0,0015 0,002

Mez pružnosti Hookův zákon samozřejmě neplatí pro jakákoliv prodloužení, ale pouze pro ta, při nichž napětí nepřekročí tzv. mez pružnosti (σ E ). V opačném případě zůstane těleso již trvale zdeformováno. Např. pro určitý druh oceli je mez pružnosti 330 MPa, pro měď pak 22 MPa, čemuž odpovídá relativní prodloužení asi 0,15%.

Mez pevnosti, dovolené napětí Pokud překročíme tzv. mez pevnosti (σ p ) v tahu nebo tlaku, dojde k přetržení tělesa nebo jeho zborcení. Např. pro určitý druh oceli je mez pevnosti 600 MPa. V praxi pak materiál můžeme namáhat pouze dovoleným napětím, které je k krát menší než mez pevnosti. Číslo k je tzv. bezpečnostní koeficient (pro kovy 4 8, dřevo a kámen 10, řemeny a provazy 4 6).

TEPLOTNÍ DÉLKOVÁ A OBJEMOVÁ ROZTAŽNOST PEVNÝCH LÁTEK

Teplotní délková roztažnost Délkovou roztažností pevného tělesa rozumíme změny jeho délky (l) způsobené změnami teploty (T). Změna délky tělesa (l) závisí na: původní délce (l 0 ) změně teploty (ΔT) materiálu (a) l o l

Teplotní délková roztažnost Změnu délky tělesa tedy můžeme vyjádřit: l a l0 T a materiálová konstanta a součinitel teplotní délkové roztažnosti; [a] = K -1 Délku tělesa (l) po změně teploty pak můžeme napsat: l l o l l l 0 a l 0 T l l 0 1 a T

Součinitele teplotní délkové roztažnosti některých kovů: materiál a.10-5 /K -1 hliník 2,4 měď 1,7 stříbro 1,9 wolfram 0,4 železo 1,2 Tzn. 100 m hliníkového drátu se při zvýšení teploty o 100 o C prodlouží o 24 cm, zatímco stejný drát z wolframu o pouhé 4 cm.

Závislost prodloužení drátu na změně teploty Dl/mm 2,2 l 0 = 1 m hliník stříbro 1,7 měď 1,2 železo 0,7 0,2 wolfram -0,3 0 20 40 60 80 100 DT/K

Bimetal Změny délky tělesa způsobené teplotní roztažností nejsou mnohdy patrné. Proto vyrábíme tzv. bimetal (tj. dvojkov), což jsou dva spojené plátky kovů s různou teplotní roztažností, který se při změně teploty výrazně deformuje. Využívá se v regulační a měřící technice (termostat).

teplotní objemová roztažnost S teplotou se mění i ostatní dva rozměry tělesa a tudíž i jeho objem. Tento jev nazýváme teplotní objemová roztažnost. Výpočet objemu po změně teploty V V 0 1 3 a T 3 a V V 0 1 T teplotní součinitel objemové roztažnosti

Teplotní roztažnost v praxi Bereme ji v úvahu u těles vystavených změnám teploty, jejichž rozměry jsou značné. A proto: podkládáme mostní konstrukci ocelovými válci dáváme kovovým lanům a drátům dostatečný průvěs dáváme pístům ve válcích motorů dostatečnou vůli horkovody a parovody vybavíme pružnými koleny mezi kolejnicemi nebo betonovými deskami necháme dilatační spáry