Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.1 Konstrukční materiály

Podobné dokumenty
MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

2. Molekulová stavba pevných látek

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Fyzika je přírodní věda, která zkoumá a popisuje zákonitosti přírodních jevů.

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

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

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

Na Zemi tvoří vodík asi 15 % atomů všech prvků. Chemické slučování je děj, při kterém z látek jednodušších vznikají látky složitější.

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky


Opakování

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Uhlík a jeho alotropy

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

Vnitřní stavba pevných látek přednáška č.1

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Okruhy otázek ke zkoušce

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

Metalografie ocelí a litin

Nauka o materiálu typové otázky ke zkoušce

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.3 k prezentaci Křivky chladnutí a ohřevu kovů

Požadavky na technické materiály

Elektrická vodivost - testové otázky:

Chemické repetitorium. Václav Pelouch

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

Vlastnosti a zkoušení materiálů typové otázky ke zkoušce

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

Základní požadavky: mechanické a fyzikální vlastnosti materiálu

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

Seminář z anorganické chemie

Vlastnosti a zkoušení materiálu. Přednáška č.13 Část 1: Polymery

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

PERIODICKÁ TABULKA. Všechny prvky v tabulce můžeme rozdělit na kovy, nekovy a polokovy.

Struktura a vlastnosti pevných látek

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Chemická vazba. Příčinou nestability atomů a jejich ochoty tvořit vazbu je jejich elektronový obal.

Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1

Pevné skupenství. Vliv teploty a tlaku

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

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

Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.8. Laserové zpracování materiálu. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

FYZIKA 6. ročník 1_Látka a těleso _Vlastnosti látek _Vzájemné působení těles _Gravitační síla... 4 Gravitační pole...

ROZDĚLENÍ, VLASTNOSTI A POUŽITÍ MATERIÁLŮ

Číslo a název klíčové aktivity: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Vazby v pevných látkách

Nauka o materiálu. Přednáška č.13 Polymery

Předmět: CHEMIE Ročník: 8. ŠVP Základní škola Brno, Hroznová 1. Výstupy předmětu

Nauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

Test vlastnosti látek a periodická tabulka

Anotace: Materiál je určen k výuce přírodopisu v 9. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky s fyzikálními vlastnostmi nerostů. Materiál je plně funkční pouze s

6.3.2 Periodická soustava prvků, chemické vazby

Plasty v automobilovém průmyslu

Valenční elektrony a chemická vazba

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Úvod Vlastnosti materiálů a pojmy, které byste měli znát

3) Vazba a struktura. Na zaslal(a): Lenka

2. VNITŘNÍ STAVBA MATERIÁLŮ

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Identifikace zkušebního postupu/metody PP (ČSN ISO 9556, ČSN ISO 4935) PP (ČSN EN , ČSN )

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

Masarykova střední škola zemědělská a Vyšší odborná škola, Opava, příspěvková organizace

Minule vazebné síly v látkách

Biomateriály na bázi kovů. L. Joska Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

PETROLOGIE =PETROGRAFIE

Lepení materiálů. RNDr. Libor Mrňa, Ph.D.

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

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

Pracovní list: Opakování učiva 8. ročníku

1 Moderní nástrojové materiály

Uhlík Ch_025_Uhlovodíky_Uhlík Autor: Ing. Mariana Mrázková

1 Přednáška Konstrukční materiály

CHEMICKÁ VAZBA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Ročník VIII. Chemie. Období Učivo téma Metody a formy práce- kurzívou. Kompetence Očekávané výstupy. Průřezová témata. Mezipřed.

Katedra materiálu.

Netkané textilie. Materiály

Elektronová struktura

ROZDĚLENÍ CHEMICKÝCH PRVKŮ NA KOVY, POLOKOVY A NEKOVY

Ch - Elektronegativita, chemická vazba

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Elektrický proud stejnosměrný

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

Elektrické vlastnosti látek

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

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

MINERÁLY (NEROSTY) PROJEKT EU PENÍZE ŠKOLÁM OPERAČNÍ PROGRAM VZDĚLÁVÁNÍ PRO KONKURENCESCHOPNOST

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

A U T O R : I N G. J A N N O Ž I Č K A S O Š A S O U Č E S K Á L Í P A V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ _ N E K O V O V É T E C H N I C K É M A T

v, v LUDEK PTACEK A KOLEKTIV II. C-~ Akademické nakladatelství CERM, s.r.o.

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

3. Vlastnosti skla za normální teploty (mechanické, tepelné, optické, chemické, elektrické).

VLASTNOSTI LÁTEK. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Transkript:

Vlastnosti a zkoušení materiálů Přednáška č.1 Konstrukční materiály

Základní skupiny konstrukčních materiálů Materiál: Je každá pevná látka, která je určená pro další technologické zpracování ve výrobě. Vlastnosti materiálu spolu s výrobní technologií určují vlastnosti finálního výrobku. >> volba materiálu výrobku. 2 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Základní skupiny konstrukčních materiálů Materiál podléhá degradačním procesům (plastická deformace, lom, únava, tečení, opotřebení, radiační poškození, koroze) Pro každou skupinu materiálů je charakteristický možný rozsah vlastností, které jsou přímo dány vnitřní stavbou. Vnitřní stavba materiálu závisí kromě chemického složení, také na technologii výroby a zpracování materiálu. 3 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Vazby v pevných látkách Základní částicí hmoty je atom. Atom se skládá z jádra a obalu, přičemž téměř všechna hmota atomu je soustředěna v jádře. Jádro protony (kladný náboj), neutrony Obal elektrony (záporný náboj) Iontová vazba: Atomy jsou k sobě vázány především díky elektrostatické přitažlivé síle, jež působí mezi částicemi s opačným nábojem. Dochází k tomu, že jeden atom k sobě přitáhne od druhého atomu elektron příp. více elektronů, který potřebuje k dosažení stabilní elektronové konfigurace a stane se záporným iontem; druhý atom se po jeho/jejich ztrátě stane kladným iontem. Typickou vlastností sloučenin s iontovou vazbou je jejich dobrá rozpustnost ve vodě a křehkost (anorganické soli). 4 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Vazby v pevných látkách Kovalentní vazba: Je vnitromolekulární forma chemické vazby, kterou lze charakterizovat sdílením jednoho nebo více párů elektronů mezi dvěma prvky. Atomy účastnící se vazby si tímto způsobem zaplňují valenční vrstvu elektronového obalu. Tato vazba je velmi silná, takže ani táním nebo rozpouštěním se molekuly nemění. Příkladem této párové vazby elektronů je např. H 2 O, CO 2, Cl 2. Kovová vazba: Podobá se vazbě kovalentní. Jakmile se atomy kovů k sobě přiblíží a vytvoří krystalickou strukturu, valenční elektrony se jako plyn volně pohybují mezi ionty, kterými jsou kationy, čímž vyvolají vazebné síly. Projevuje se především u prvků, které mají nízký počet elektronů ve vnější sféře, což jsou právě především kovy. Van der Waalsova vazba: Van der Waalsovy síly jsou přitažlivé nebo odpudivé interakce (síly) mezi molekulami. Jsou slabší než kovalentní (Polymery). 5 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Krystalická a amorfní struktura Látky lze rozdělit na: Krystalické Amorfní Semikrystalické Krystalické látky: monokrystal polykrystalický amorfní Krystalický stav látky je takový, kdy jednotlivé molekuly a atomy jsou zákonitě uspořádány v prostoru (nerosty, led, kovy atd.) Amorfní látky: Amorfní stav látky je takový, kde jsou molekuly a atomy náhodně uspořádány v prostoru (některá skla a plasty, vosky atd.) Semikrystalické látky: Střídání krystalických oblastí s amorfními. 6 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Vlastnosti materiálů Chemické Chemické složení korozní namáhání Fyzikální elektrické magnetické tepelné optické atd. Mechanické všechny vlastnosti, které popisují chování materiálu jako odezvu na silové a deformační zatížení (pružnost, pevnost, tvrdost, tvárnost, houževnatost, křehkost, žáru pevnost, tečení, relaxace, únava) 7 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Vlastnosti materiálů - pokračování Technologické Další technologie zpracování materiálu od polotovaru po výrobek tření opotřebení odolnost vůči plynům a kapalinám atd. 8 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Základní skupiny konstrukčních materiálů Základní skupiny konstrukčních materiálů: Kovy a jejich slitiny Polymery Keramika Kompozity Technická skla Nové materiály uhlíková vlákna, nanotechnologie atd. 9 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Skupiny kovů Charakteristika kovů: - Z technického hlediska pořád nejvýznamnější skupina materiálů. - Vysoká pevnost - Přenos plastické deformace - Dobrá tažnost, tvárnost a tvrdost - Velká tepelná a elektrická vodivost - Kovový lesk - S výjimkou rtuti jsou všechny kovy při teplotě 20ºC v tuhém stavu (krystalický stav) 10 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Periodická tabulka prvků 11 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Alkalické kovy Kovová vazba je slabá Nízká teplota tání Špatné mechanické vlastnosti Tuto skupinu tvoří kovy: Lithium, Sodík, Draslík, Rubidium, Cesium, Francium 12 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Alkalické zemní kovy Kovová vazba je slabá Nízká teplota tání Špatné mechanické vlastnosti Tuto skupinu tvoří kovy: Beryllium, Hořčík, Vápník, Stroncium, Baryum, Radium 13 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Přechodové kovy Dobré mechanické vlastnosti Malá stlačitelnost Vysoká teplota tání Významné kovy z hlediska technického použití Tuto skupinu tvoří kovy: Skandium, Titan, Vanad, Chrom, Mangan, Železo, Kobalt, Nikl, Měď, Zinek atd. 14 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Jiné kovy Kovalentní vazba Tuto skupinu tvoří kovy: Hliník, Gallium, Indium, Cín, Thallium, Olovo, Bismut 15 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Polymery - Polymery jsou tvořeny makromolekulárními řetězci, které vznikají polymerizací základních konstitučních jednotek, monomerů. - Ve srovnání s kovy a keramikou menší hustota, velké elastické deformace. Snadná zpracovatelnost. - Stav: amorfní nebo semikrystalický - Dělení: - reaktoplasty např. epoxidy,, - termoplasty polyetylen, polypropylen,, - kaučuky a pryže (elastomery) přírodní kaučuk, polyuretan, - polymerní pěny 16 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Keramika - Keramické materiály jsou nekovové polykrystalické látky, které se vyrábějí z práškových surovin a zhutňují se žárovým procesem. Dělení: - skelná porézní keramika (tradiční keramické materiály, porcelán, cementová pojiva, některé přírodní horniny) - konstrukční keramika (na bázi uhlíku, karbidů, kysličníků, nitridů, ) Před finálním lomem žádná plastická deformace.(ve srovnání s kovy křehké.). Pevnost v tahu nízká. Vysoká pevnost v tlaku (až 15x oproti tahu). Velmi málo odolné působení koncentrátorů napětí). 17 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Kompozity - Nejmladší skupina. Za každý kompozitní materiál lze považovat každý strukturní systém, který je složen nejméně ze dvou fází, se zřetelným fázovým rozhraním. Dělení (dle dělení základní fáze): - s kovovou matricí - s keramickou matricí - s polymerní matricí Sekundární fáze může existovat v kompozitu: - ve formě dispergovaných jemných částí - granulí pravidelného nebo nepravidelného tvaru - krátká (neuspořádaná) nebo dlouhá (uspořádaná) vlákna 18 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Krystalová stavba kovů Podle stupně krystalografických elementů rozlišujeme 7 krystalových soustav. Celkem existují 4 typy základních prostorových mřížek: primitivní (a), bazálně centrovaná (b), prostorově centrovaná (c) a plošně centrovaná (d). Ne v každé krystalografické soustavě mohou existovat všechny 4 typy prostorových mřížek. Většina kovů krystaluje v soustavě, krychlové plošně středěné, krychlové prostorově středěné a šesterečné. Prostorové mřížky jsou uvedeny na příkladu ortorombické soustavy viz. obrázek. níže. 19 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Přehled krystalových soustav Triklinická (trojklonná) pouze primitivní mřížka Monoklinická (jednoklonná) primitivní a bazálně centrovaná Ortorombická (kosočtverečná) všechny 4 mřížky Hexagonální (šesterečná) bazálně centrovaná Trigonální (klencová) pouze primitivní mřížka Tetragonální (čtverečná) primitivní a prostorově centrovaná Kubická (krychlová) primitivní, prostorově a plošně centrovaná Pozn: V sedmi krystalových soustavách existuje 14 mřížek. 20 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Triklinická (trojklonná) mřížka 21 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Monoklinická (jednoklonná) mřížka 22 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Ortorombická mřížka 23 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Hexagonální (šesterečná) mřížka 24 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Trigonální (klencová) mřížka 25 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Tetragonální (čtverečná) mřížka 26 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Kubická (krychlová) mřížka 27 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Značení rovin a směrů MILLEROVY Indexy Poloha roviny je určena třemi číselnými indexy h,k,l zapsanými v kulaté závorce (hkl). Platí: 1 1 1 h : k : l = : : a b c Př. Rovinu ρ = ( 112) je uvedena na obrázku. Je li rovina v záporné části je označena následující způsobem: h _ kl Př. Rovina λ = 10 je uvedena na obrázku. 1 _ 28 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Značení směrů Ke značení směru se používají indexy u,v,w zapisované v hranaté závorce. [ uvw] [ 111] Př. Vektor označený je uvedený na obrázku. 29 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály

Další zdroje informací 1) Silbernagel, A.: Nauka o materiálu I, skripta FS VŠB TU Ostrava, 2000, 150 s. 2) Strnadel, B.: Řešené příklady a technické úlohy z materiálového inženýrství, VŠB TU Ostrava, 1998, 334 s. 3) Silbernagel, A.: Programy do cvičení z nauky o materiálu I, skripta VŠB TU Ostrava, 1999, 120 s. 4) University of Cambridge. Dissemination of IT for the Promotion of Materials Science (DoITPoMS). Animace pro podporu výuky Nauky o materiálu (Materials Science), 2010. http://www.doitpoms.ac.uk/index.html 5) 30 Přednáška č. 1 Konstrukční materiály