Курсовая работа. Курсовая работа 3 курс. 1 Физические свойства металлов и сплавов 4 2 Химические свойства металлов и сплавов 9 1 Взаимодействие с простыми веществами 9
 Скачать 72.77 Kb.
|
СодержаниеВведение 2 1 Физические свойства металлов и сплавов 4 2 Химические свойства металлов и сплавов 9 2.1 Взаимодействие с простыми веществами 9 2.2 Взаимодействие со сложными веществами 10 2.3 Коррозия 12 3 Механические свойства металлов и сплавов 17 4 Технологические и эксплуатационные свойства металлов и сплавов 19 4.1 Технологические свойства 19 4.2 Эксплуатационные свойства 21 5 Методы выявления дефектов без разрушения деталей 23 Заключение 27 Список использованных источников 29 ВведениеВ природе имеется более 100 химических элементов, которые подразделяются на две группы: металлы и неметаллы (металлоиды). Металлами называются вещества, обладающие характерными признаками: хорошей проводимостью тепла и электричества, ковкостью, особым металлическим блеском. Наука о металлах развивается широким фронтом во вновь созданных научных центрах с применением электронных микроскопов и другой современной аппаратуры, с использованием достижений рентгенографии и физики твердого тела. Все это позволяет более глубоко изучить строение металлов и сплавов и находить новые пути повышения механических и физико-химических свойств. В технике в большинстве случаев применяют не чистые металлы, а сплавы, состоящие из двух или нескольких элементов. Широкое применение сплавов обусловлено их свойствами, которые можно направленно изменять, вводя разные компоненты в различном количестве в основной металл сплава. При выборе материала для изготовления деталей машин исходят из комплекса свойств, которые подразделяют на механические, физико-химические, технологические и эксплуатационные. Металлы – наиболее распространенные и широко используемые материалы в производстве и в быту человека. Особенно велико значение металлов в наше время, когда большое их количество используют в машиностроительной промышленности, на транспорте, в промышленном, жилищном и дорожном строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства. Актуальность курсовой работы заключается в том, что металлы занимают существенное место среди современных материалов, а также имеют важное значение для применения в промышленности и научных исследованиях. Объект исследования: металлы и сплавы. Предмет исследования: механические, физические и химические свойства металлов и сплавов. Цель исследования: более полное изучение основных свойств металлов и сплавов. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: Изучить физические, химические и механические свойства металлов и сплавов. Изучить технологические и эксплуатационные свойства. Рассмотреть методы выявления дефектов без разрушения деталей. Работа содержит содержание, введение, 5 глав, заключение и список литературы. 1 Физические свойства металлов и сплавовФизические свойства – свойства конструкционных материалов, которые определяют состояние вещества при определенных условиях (нормальной или повышенной температуре, нагревании до жидкого и охлаждении до кристаллического состояния), поведение в электрическом или магнитном поле, при пропускании электрического тока или теплоты и т. д. К физическим свойствам относятся цвет, плотность, плавкость (температура плавления), линейное и объемное расширение при нагревании, электро- и теплопроводность, теплоемкость, способность намагничиваться. Цвет и блеск. Электронный газ отражает практически все световые лучи, что приводит к наличию металлического блеска у металлов. Большинство металлов имеют серебристо-белый или серый цвет. Это связано с тем, что большинство металлов в равной степени рассеивают все лучи видимой части спектра. А золото и медь в большей степени поглощают лучи с короткой длиной волны и отражают лучи с большой длиной волны, поэтому и окрашены в желтый и красный цвета. Плотность одна из важнейших характеристик металлов и сплавов. По плотности металлы делятся на следующие группы: легкие (плотность не более 5 г/см3) магний, алюминий, титан и др.; тяжелые – (плотность от 5 до 10 г/см 3) железо, никель, медь, цинк, олово и др. (это наиболее обширная группа); очень тяжелые (плотность более 10 г/см 3) молибден, вольфрам, золото, свинец и др. Значения плотности некоторых металлов приведены в таблице 1. Таблица 1 Плотность металлов
Температура плавления температура, при которой твёрдое кристаллическое тело совершает переход в жидкое состояние и наоборот. Одно из главных и основных свойств металлов. Плавкость показывает, как быстро металл из твердого состояния, может превратиться в жидкое и наоборот. И какие температуры при этом нужны. Температуру при плавлении разных металлов часто меняют с определенными интервалами. Иногда, чтобы расплавить металл, нужно постепенно повышать температуру. Если это сделать сразу, качество изделия из этого металла может быть на низком уровне. Знание характеристик плавкости того или иного металла позволяет применять сплавы для создания специальных матриц, которые защищают различные приборы от возгорания 4. Температуры плавления и кипения металлов представлены в таблице 2. Таблица 2 Температура кипения и плавления металлов
Теплопроводность. Передача теплоты от одного тела к другому это переход энергии беспорядочного движения от одних молекул к другим. Металлы проводят тепло очень быстро. В пространственной решётке металлических кристаллов находятся положительно заряженные атомы металлов ионы. Они более или менее прочно удерживаются на своих местах. Вокруг ионов беспорядочно движутся свободные электроны. Их можно представить в виде «электронного газа», омывающего кристаллическую решётку. Свободные электроны легко перемещаются внутри решётки и служат хорошими переносчиками тепловой энергии от нагретых слоёв металла к холодным. Лучше всех других металлов проводят тепло серебро и золото, затем идут медь, алюминий, вольфрам, магний, цинк и другие. Самые плохие металлические проводники тепла свинец и ртуть. Чем больше теплопроводность металла, тем быстрее и равномернее он нагревается. Благодаря своей высокой теплопроводности металлы широко используются в тех случаях, когда необходимо быстрое нагревание или охлаждение.23, с. 32 Коэффициент теплопроводности некоторых металлов представлен в таблице 3. Таблица 3 Коэффициент теплопроводности металлов при 20 ℃
Электропроводность. Самые лучшие проводники электричества металлы. Поток электронов движется по металлу не беспрепятственно он встречает на своём пути ионы. Движение отдельных электронов тормозится. Электроны передают часть своей энергии ионам, благодаря чему скорость колебательного движения ионов увеличивается. Это приводит к тому, что проводник нагревается. Ионы разных металлов оказывают движению электронов неодинаковое сопротивление. Если сопротивление мало, металл нагревается током слабо, если же сопротивление велико, металл может раскалиться. Наиболее высокой электропроводностью отличаются серебро и медь, затем следуют золото, хром, алюминий, марганец, вольфрам и т. д. Плохо проводят ток железо, ртуть и титан. Наилучшие проводники электрического тока, как правило, являются и наилучшими проводниками тепла. Между теплопроводностью и электропроводностью металлов существует определённая связь, и чем выше электропроводность металла, тем обычно выше и его теплопроводность. Чистые металлы всегда проводят электрический ток лучше, чем их сплавы. Это объясняется следующим образом. Атомы элементов, составляющих примеси, вклиниваются в кристаллическую решётку металла и нарушают её правильность. В результате решётка становится более серьёзной преградой для электронного потока. Электропроводность металла зависит также и от характера его обработки. После прокатки, волочения и обработки резанием электропроводность металла понижается. Это связано с искажением кристаллической решётки при обработке, с образованием в ней дефектов, которые тормозят движение свободных электронов 29. Удельная теплоемкость. Это количество энергии, необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус. Удельная теплоемкость уменьшается с увеличением порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Зависимость удельной теплоемкости элемента в твердом состоянии от атомной массы описывается приближенно законом Дюлонга и Пти: ma cm = 6. где, ma атомная масса; cm удельная теплоемкость (Дж/кг ∙ ℃). Тепловое расширение металла. Известно, что все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Степень увеличения или уменьшения первоначального размера металла при изменении температуры на один градус характеризуется коэффициентом линейного расширения. Способность намагничиваться. Намагничиваться способны все металлы, но в разной степени. Очень сильно намагничиваются только четыре чистых металла – железо, кобальт, никель и гадолиний. Хорошо намагничиваются также сталь, чугун и некоторые сплавы, не содержащие в своем составе железа, например сплав никеля и кобальта. Все эти металлы и сплавы называют ферромагнитными. Совсем слабо притягиваются к магниту аллюминий, платина, хром, титан, ванадий, марганец. Они получили название парамагнитных. Висмут, олово, свинец, медь, серебро, золото намагничиваются тоже очень слабо, но они не притягиваются магнитом, а наоборот, очень слабо отталкиваются от него и называются диамагнитными 23. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
