Навигация
Твердые материалы и их соединения
39053
знака
0
таблиц
0
изображений
Реферат на тему:
ТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Введение
Исключительная твердость твердых материалов - отражение сильных сил связи между узлами атомной решетки. Это - причина, почему эта группа материалов обычно имеет высокую температуру плавления, малые коэффициенты теплового расширения и высокий модуль упругости [1 к 3]. Благодаря этой комбинации свойств, твердые материалы главным образом используются как износостойкие материалы и высоко жаростойкие материалы. Зона применения располагается от связанных и несвязанных порошков (шлифовальный состав) через спекаемые твердые материалы к спекаемым соединениям со связкой. Функция связующей фазы, использованной в этой последней группе, должна главным образом улучшить спекание и механические свойства, и понижать хрупкость. Хрупкость - характеристика всех твердых материалов; она имеет значительное влияние ограничающее их зону применения. Рисунок 17-1 дает краткий обзор прочности и твердостных свойств коммерчески важных твердых материалов.
1 Краткий обзор и характеристики твердых материалов
Твердые материалы могут быть разделены в две группы:
- Соединения переходных металлов периодической таблицы групп с IV до VIII с элементами B, N, C, Si или возможно P и С, и их моноокиси названы " металлическими твердыми материалами ".
- Соединения элементов B, C, N, Si друг с другом и некоторые оксиды типа Al2O3, ZrO2 или ThO2 классифицируется под термином " неметаллические твердые материалы ". "Сверхтвердые" материалы алмаз и нитрид бора - также часть этой группы.
1.1 Металлические твердые материалы
Группа твердых металлических материалов имеет хорошую электро- и теплопроводность, также как положительный температурный коэффициент (который является характеристикой для металлов). Располагаемые фазы главным образом однородны за границей расположения. Поэтому, это имеет смысл рассматривать эту группу на основе интерметаллических фаз. Пока отношение атомного радиуса неметаллических и металлических компонентов - в пределах амплитуды 0.41 < rx/rMe < 0.59 (как дано в соответствии с правилом Хагга), эта форма фтомная структура типа NaCl. В них, атомы металлоида занимают восьмигранные отверстия в гранецентрированной кубической решетке металлических атомов: дело обстоит так для большинства карбидов и нитридов металлов групп IVа и Va; зона гомогенности очень широка, например до TiC0,5 для карбида титана. В стехиометрически чистых соединениях, неметаллические атомые пустоты остаются свободными. Это - поразительное явление (верхний фазовый предел для карбида титана, например, является TiC0,98).
Карбид вольфрама - важный базис для твердых сплавов. Кристаллическая структура гексагональна; его модуль упругости очень высок (таблица 17-1). Его соотношение к кубическим твердым материалам иллюстрировано фактом, что WC был сформирован с кубической формы WC1-х при высоком давлении и высокой температуре (выше 25300 C [21]). Кубические карбиды могут принимать значительные количества WC, формируя кубический твердый раствор; TiC, например, может принимать то же самое количество WC в 14000 C (рис. 17-8).
Изоморфные кубические твердые материалы главным образом формируют полный диапозон твердых растворов друг с другом. Присутствие любых областей смешиваемости приводит к увеличению твердости. Зависимость между твердостью и концентрацией этих твердых растворов - кривая (рис. 17-2).
Компоненты от металлических твердых материалов могут быть произведены, спеканием или горячим прессованием. Из-за их свойственной хрупкости немногие из этих материалов используются без связующих фаз. Силицид молибдена используется как высокотемпературный проводник тепла, потому что он сопротивляется окислению до 17000 C (секция 6.1.2). Гексаборид лантана - полезный катодный материал, потому что в 2.5 eВ, он имеет низкую энергию выхода электрона (равный к значению у торированного вольфрама). Алюминиевые испарители, нагреваемые постоянным током, сделаны из борида титана или циркония. Спекаемые соединения, основанные на металлических твердых материалах коммерчески очень важны (секция 2).
1.2 Неметаллические твердые материалы
В неметаллических твердых материалах, существуют связи, которые ранжируют от чисто ковалентной связи (алмаз), через ковалентную связь с частью ионной связи, к исключительно ионной связи (Al2O3) (рис. 17-3). Металлическая связь, достопримечательно, отсутствует. Таким образом, эти материалы не показывают высокую проводимость металлов. Некоторые из этих твердых материалов (SiC) имеют полупроводниковые свойства (отрицательный коэффициент удельного удельного электрического сопротивления). Эти свойства могут быть воспроизведены в алмазах, добовлениями элементов групп III и V. Остаточный член от неметаллических твердых материалов – изолятор. Таблица 17-2 подводит итог свойств важных неметаллических твердых материалов. Должно быть отмечено, что твердость этих материалов в ообщем уменьшается более медленно с увеличением температуры, чем таковая металлических твердых материалов, особенно в случае кубических твердых материалов (рис. 17-4).
Кристаллические структуры неметаллических твердых материалов очень различны. Только твердые материалы, сделанные от элементов группы IVb имеют упорядоченную кристаллическую структуру. Для первого важного элемента этой группы, углерода, увеличение давления преобразовывает обычно устойчивое слоистое строение графита в алмазное строение с тетрагональным расположением атомов (координационое число K = 4). Дальнейшее увеличение давления ведет к увеличению этого числа; число металлических связей увеличивается. Для элементов последовательных периодов, переход к строениям с более высоким координационным числом происходит при более низких давлениях. Для SiC, например, тетрагональное, подобное алмазу расположение атомов (K = 4) устойчив даже в атмосферном давлении, и различная последовательность четырехгранников ведет к ряду кристаллографических форм (кубическая, гексагональная, ромбическая). Кремний и последовательные элементы (Ge, Sn) более не рассматривается как твердые материалы. Они кристаллизуются с более высокой координацией, и поэтому имеют увеличивающейся металлический характер, также как более низкую твердость.
Разработка прижимных технологий сверхвысокого давления и генерации диаграмм состояния давление-температура были оба важные предварительные условия для более широкого использования сверхтвердых спекаемых материалв. Нитрид бора (BN), который не встречаться в виде самородка, является исходом этих разработок; как межэлектронное соединение, он очень подобен углероду. От графитового строения, под давлением атомы формируют четырехгранники и затем гексагональную решетку (строение вюртцита). Далее увеличение давления ведет к простой кубической ячейке (типа цинк). Две сверхтвердые фазы (вюртцит и типа цинк) более подробно расмотренны в секции 2.6.4, как - " синтетические алмазы". По сравнению с алмазом, BN имеет большее сопротивление окислению и более высокую термодинамическую стабильности в отношении черных металлов; это означает что, он более соответствует для механической обработки этих материаллов, чем алмаз (секция 3). Коммерчески важные спекаемые материалы, сделанные из неметаллических твердых материалов (керамика) здесь не описываются, с тех пор уж есть всесторонне изданная информация в этой области.
Похожие работы
... , водостойкость удовлетворительная. Более теплостоек клей ВС-10Т, который отличается высокими характеристиками длительной прочности, выносливости и термостабильности при склеивании металлов и теплостойких неметаллических материалов. Фенолокремнийорганические клеи содержат в качестве наполнителей асбест, алюминиевый порошок и др. Клеи являются термостойкими, они устойчивы к воде и тропическому ...
... раствора K4[Fe(CN)6]. Появление красно-бурого осадка свидетельствует о наличии урана в навеске руды. В отчете о выполнении качественного определения урана представить все реакции по ходу работы, в которых участвует уран. определение тория Реактивы: 1) серная кислота, концентрированная; 2) соляная кислота, концентрированная; 3) аммония фторид, кристаллический; ...
... при изучении синтеза новых материалов и процессов ионного транспорта в них. В чистом виде такие закономерности наиболее четко прослеживаются при исследовании монокристаллических твердых электролитов. В то же время при использовании твердых электролитов в качестве рабочих сред функциональных элементов необходимо учитывать, что нужны материалы заданного вида и формы, например в виде плотной керамики ...
... обеспечению развития экономики, а с другой - осуществлению гарантий прав человека в сфере труда. В лаборатории производятся исследования зависимости прочности клеевых соединений от технологических параметров склеивания при изготовлении верхней одежды. При исследовании используются электромеханическое оборудование. По степени опасности поражения людей электрическим током в окружающей среде, ...
0 комментариев