Классификация конструкционных материалов

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ. МЕТОДЫ АНАЛИЗА СТРОЕНИЯ. ОЦЕНКА СВОЙСТВ

Классификация конструкционных материалов

При выборе материала для той или иной детали или конструкции учитывают экономическую целесообразность его применения (соответствие цены и качества), сохранениеконструкционных критериев (требуемые долговечность, прочность, надежность) и возможность переработки в изделие (технологические критерии – обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость и т.п.). С учетом данных критериев выбирают материал той или иной природы. Материалы делятся на металлические, неметаллические и композиционные (рис. 1.1).

Конструкционные материалы

Рис. 1.1. Схема классификации конструкционных материалов

Металлические материалы. К ним относятся все металлы и их сплавы. Среди них можно выделить несколько групп, отличающихся друг от друга по свойствам: 1.Черные металлы. Это железо и сплавы на его основе – стали и чугуны; 2. Цветные металлы. В эту группу входят металлы и их сплавы, такие как медь, алюминий, титан, никель и др.; 3. Благородные металлы. К ним относятся золото, серебро, платина; 4. Редкоземельные металлы. Это лантан, неодим, празеодим.

Неметаллические материалы.Среди них также можно выделить несколько групп: 1. Пластмассы. Это материалы на основе высокомоле-кулярных соединений – полимеров, как правило, с наполнителями;

2. Керамические материалы (керамика). Основой этих материалов являются порошки тугоплавких соединений типа карбидов, боридов, нитридов и оксидов. Например: TiC, SiC, Cr7C3, CrB, Ni3B, TiB2, BN, TiN, Al2O3, SiO2, ZrO2 и др.; 3. Металлокерамические материалы (металлокерамика). В этих материалах основой является керамика, в которую добавляется некоторое количество металла, являющегося связкой и обеспечивающего такие свойства, как пластичность и вязкость; 4. Стекло. Оно представляет собой систему, состоящую из оксидов различных элементов, в первую очередь оксида кремния SiO2; 5. Резина. Это материалы на основе каучука - углеродноводородного полимера с добавлением серы и других элементов; 6. Дерево. Сложная органическая ткань древесных растений.

Композиционные материалы.Они представляют собой композиции, полученные искусственным путем из двух и более разнородных материалов, сильно отличающихся друг от друга по свойствам. В результате композиция существенно отличается по свойствам от составляющих компонентов, т.е. получаемый материал имеет новый комплекс свойств. В состав композиционных материалов могут входить как металлические, так и неметаллические составляющие.

Удельная доля применения в технике этих материалов различна. Мировой объем производства в год основных материалов следующий: сталь – 700 млн. т., конструкционного чугуна – 46 млн. т., пластических масс – 100 млн. т., конструкционных стекла и керамики – 180 млн. т., алюминий – 12 млн. т., медь – 7 млн. т., никель – 0,5 млн. т. (данные 1998 г.). Как видно, наиболее широко применяются металлические материалы. Например, в машиностроении их доля достигает 95%. Однако наибольшие темпы роста производства у композиционных материалов.