Materiałoznawstwo Chemiczne, studia, III rok, korozja

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Materia
ł
oznawstwo chemiczne (metale, ceramiki i szk
ł
a)
1. Wybór materia
ł
u in
ż
ynierskiego – istotne w
ł
a
ś
ciwo
ś
ci,
2. Rodzaje materia
ł
ów in
ż
ynierskich i ich g
ł
ówne w
ł
a
ś
ciwo
ś
ci,
Wyró
ż
nia si
ę
5 grup materia
ł
ów stosowanych w technice: metale (i ich stopy), ceramiki (i szk
ł
a),
polimery, kompozyty i pó
ł
przewodniki. Pierwsze 4 grupy materia
ł
ów s
ą
stosowane na wszelkiego
rodzaju konstrukcje, natomiast cech
ą
charakterystyczn
ą
ostatniej grupy materia
ł
ów s
ą
wyj
ą
tkowe
w
ł
asno
ś
ci elektryczne.
Metale i ich stopy maja dobr
ą
wytrzyma
ł
o
ść
mechaniczn
ą
i ci
ą
gliwo
ść
, dobr
ą
wytrzyma
ł
o
ś
ci
ą
, mechaniczn
ą
i ci
ą
gliwo
ś
ci
ą
, dobr
ą
przewodno
ść
elektryczn
ą
i ciepln
ą
,
natomiast ich niedostatkiem jest wzgl
ę
dnie ma
ł
a odporno
ść
korozyjna,
Ceramiki i szk
ł
a s
ą
wytrzyma
ł
e na dzia
ł
anie obci
ąż
e
ń
ś
ciskaj
ą
cych, s
ą
dobrymi izolatorami
elektryczno
ś
ci i ciep
ł
a, maj
ą
dobr
ą
odporno
ść
korozyjn
ą
i na dzia
ł
anie wysokich temperatur,
natomiast ich niedostatkiem jest to,
ż
e s
ą
kruche,
Polimery charakteryzuj
ą
si
ę
wzgl
ę
dnie ma
łą
wytrzyma
ł
o
ś
ci
ą
mechaniczn
ą
, s
ą
izolatorami
elektryczno
ś
ci i ciep
ł
a podobnie jak ceramiki, natomiast nie nadaj
ą
si
ę
do zastosowa
ń
wysokotemperaturowych. Polimery termoplastyczne s
ą
ci
ą
gliwe, natomiast termoutwardzalne
s
ą
kruche,
Kompozyty s
ą
kompozycja uprzednio wymienionych materia
ł
ów, charakteryzuj
ą
si
ę
wyj
ą
tkowymi w
ł
asno
ś
ciami mechanicznymi niespotykanymi w pojedynczych materia
ł
ach,
Pó
ł
przewodniki charakteryzuj
ą
si
ę
wyj
ą
tkowymi w
ł
asno
ś
ciami elektrycznymi co powoduje,
ż
e s
ą
szczególnie u
ż
yteczne w urz
ą
dzeniach elektronicznych i telekomunikacji.
3. Zale
ż
no
ść
mi
ę
dzy w
ł
a
ś
ciwo
ś
ciami materia
ł
u, jego struktur
ą
i procesem wytwarzania,
Istniej
ą
zale
ż
no
ś
ci mi
ę
dzy struktur
ą
, procesem wytwarzania i w
ł
asno
ś
ciami pozwalaj
ą
, przez
w
ł
a
ś
ciwy dobór sk
ł
adu chemicznego i sposób wytwarzania, na uzyskanie struktury zapewniaj
ą
cej
żą
dane w
ł
asno
ś
ci u
ż
ytkowe materia
ł
u,
4. Budowa atomu w
ś
wietle odkry
ć
ostatnich lat,
W prostym planetarnym modelu struktury atomu przyjmuje si
ę
,
ż
e atom sk
ł
ada si
ę
z protonów i
neutronów tworz
ą
cych dodatnio na
ł
adowane jadro atomu, w których jest skupiona prawie ca
ł
a masa,
oraz elektronów kr
ążą
cych wokó
ł
j
ą
dra o ujemnym na
ł
adowaniu. Najmniejszym elementem, który
buduje wszystkie elementy atomu jest kwark. Liczba protonów w j
ą
drze atomu decyduje o tym, jakiego
pierwiastka jest atom, natomiast o tym, jakiego typu wi
ą
zania tworzy dany atom, decyduje jego
struktura elektronowa
Warto
ść
n
1
2
3
4
5
6
7
Symbol pow
ł
oki
K
L
M
N
O
P
Q
Liczba elektronów
2
8
18
32
50
72
98
Symbole podpow
ł
ok
s
p
d
f
g
h
i
Proton
( + )
1,672 * 10
-24
g
Neutron
( - )
1,675 * 10
-24
g
Elektron
9,1067 * 10
-28
g
5. Rodzaje wi
ą
za
ń
mi
ę
dzy atomami; orientacyjne warto
ś
ci energii ( w kJ/mol lub eV/atom),
S
ą
dwa g
ł
ówne rodzaje wi
ą
za
ń
mi
ę
dzy atomami, a mianowicie mocne wi
ą
zania pierwotne oraz s
ł
abe
wi
ą
zania wtórne. W
ś
ród wi
ą
za
ń
pierwotnych wyró
ż
nia si
ę
wi
ą
zania jonowe, kowalencyjne i
metaliczne, natomiast wi
ą
zania wtórne mog
ą
si
ę
tworzy
ć
mi
ę
dzy atomami lub cz
ą
steczkami
charakteryzuj
ą
cymi si
ę
trwa
ł
ymi lub chwilowymi dipolami elektrycznymi.
Wi
ą
zania Metaliczne – wi
ą
zania chemiczne w metalach, które SA rezultatem przekszta
ł
cenia
atomów tego samego metalu lub atomów ró
ż
nych metali w zbiór kationów i swobodnie
poruszaj
ą
cych si
ę
mi
ę
dzy nimi elektronów,
Wi
ą
zania Jonowe – wi
ą
zania chemiczne miedzy dwoma atomami ró
ż
nych pierwiastków
utworzone wówczas, gdy jeden z atomów oddaje swoje elektrony staj
ą
c si
ę
kationem, a drugi
przy
łą
cza je staj
ą
c si
ę
anionem; wi
ą
zanie jest rezultatem przyci
ą
gania kulombowskiego
jonów o przeciwnych
ł
adunkach,
Wi
ą
zania kowalencyjne ( atomowe, walencyjne ) – wi
ą
zania chemiczne mi
ę
dzy dwoma
atomami utworzone dzi
ę
ki uwspólnieniu elektronów warto
ś
ciowo
ś
ci,
Wi
ą
zanie pierwotne – nazwa okre
ś
laj
ą
ca wi
ą
zania jonowe, kowalencyjne lub metaliczne,
Wi
ą
zania poprzeczne – wi
ą
zania miedzy s
ą
siednimi
ł
a
ń
cuchami polimeru,
Wi
ą
zania van der Waalsa – wi
ą
zania wtórne miedzy atomami lub cz
ą
steczkami, które s
ą
indukowanymi lub trwa
ł
ymi dipolami,
Wi
ą
zania wodorowe - rodzaj stosunkowo s
ł
abego wi
ą
zania chemicznego polegaj
ą
cego
g
ł
ównie na przyci
ą
ganiu elektrostatycznym mi
ę
dzy atomem wodoru i atomem
elektroujemnym zawieraj
ą
cym wolne pary elektronowe. Oprócz przyci
ą
gania
elektrostatycznego, zachodzi przeniesienie
ł
adunku z akceptora na atom wodoru i zwi
ą
zane z
nim atomy, a tak
ż
e polaryzacja chmury elektronowej zarówno akceptora, jak i donora
wi
ą
zania wodorowego,
Wi
ą
zania wtórne – s
ł
abe wi
ą
zania mi
ę
dzyatomowe, których energia jest mniejsza ni
ż
40 kJ/
mol; wyst
ę
puje dzi
ę
ki temu,
ż
e atomy lub cz
ą
steczki s
ą
dipolami; wi
ą
zaniami wtórnymi s
ą
wi
ą
zania van der Waalsa i wi
ą
zania wodorowe,
Wi
ą
zania
Energia wi
ą
zania kJ/mol
Jonowe
600 - 1550
Kowalencyjne
500 - 1250
Metaliczne
100 - 850
Van der Waalsa
< 40
6. Geometria komórki elementarnej,
Komórka elementarna to wybrany w sieci punktowej, zwykle najmniejszy równoleg
ł
o
ś
cian o symetrii
takiej samej jak symetria ca
ł
ej sieci, którego powtarzanie w trzech wymiarach
ś
ciana do
ś
ciany,
odtwarza ca
łą
sie
ć
punktow
ą
.
Sieci Bravais’go (sieci punktowe) –
czterna
ś
cie mo
ż
liwych sieci przestrzennych we których punkty sieciowe maj
ą
identyczne otoczenie
atomów, jonów lub cz
ą
steczek w strukturze krystalicznej.
7. Rodzaje struktury krystalicznej metali (oznaczenia),
Wi
ę
kszo
ść
metali ma jedn
ą
z trzech struktur krystalicznych:
Struktur
ę
regularn
ą
ś
ciennie centrowan
ą
( RSC , cF4 A1 ). Tak
ą
struktur
ę
krystaliczn
ą
maj
ą
mi
ę
dzy innymi: Cu, Al, Ni, Fe-
γ
, Ag, Au i Pb,
Struktur
ę
regularn
ą
przestrzenie centrowan
ą
( RPC , cI2 , A2 ). W tej strukturze krystalizuj
ą
:
Mo, W, V, Nb, Fe-
α
i Cr-
α
,
Struktur
ę
heksagonaln
ą
zwart
ą
( HZ , hP2 , A3 ). Tak
ą
struktur
ę
krystaliczn
ą
maj
ą
: Zn, Mg,
Cd, Ti-
α
i Zr-
α
Uk
ł
ad krystalograficzny
Oznaczenie
Regularny
c
Heksagonalny i trygonalny
h
Tetragonalny
t
Rombowy
o
Jednosko
ś
ny
m
Trójsko
ś
ny
a
Rodzaj sieci przestrzennej
Oznaczenie
Prymitywna
P
Przestrzenie Centrowana
I
Ś
ciennie Centrowana
F
Centrowana na Podstawie
C
Romboedryczna
R
cF4
( c
Regularna; F
Ś
ciennie Centrowana; 4
4 atomy PS przypadaj
ą
ce na komórk
ę
)
PS – Punkt sieciowy: punkt tworz
ą
cy sie
ć
krystalograficzn
ą
; punkt o identycznym otoczeniu atomów,
jonów lub cz
ą
steczek w strukturze krystalicznej.
A – Pierwiastki
B – Zwi
ą
zki typu AB
C – Zwi
ą
zki typu AB
2
Liczby oznaczaj
ą
natomiast typ struktury w grupie: B1 – NaCl
Metale o strukturach krystalicznych RSC i HZ charakteryzuj
ą
si
ę
najg
ę
stszym u
ł
o
ż
eniem atomów w
przestrzeni materia
ł
u.
8. Wspó
ł
czynnik Poissona,
Liczba (wspó
ł
czynnik) Poissona (v) – stosunek wywo
ł
anego przez napr
ęż
enia rozci
ą
gaj
ą
ce
odkszta
ł
cenia poprzecznego do odkszta
ł
cenia wzd
ł
u
ż
nego w zakresie odkszta
ł
cenia spr
ęż
ystego,
podawany ze znakiem ujemnym.
En – nominalne odkszta
ł
cenie liniowe
Ep – odkszta
ł
cenie poprzeczne
V – wspó
ł
czynnik Poissona
Odkszta
ł
cenie – zmiana kszta
ł
tu cia
ł
a sta
ł
ego,
Odkszta
ł
cenie nominalne (En) – stosunek przyrostu d
ł
ugo
ś
ci pod wp
ł
ywem obci
ąż
enia do
d
ł
ugo
ś
ci pocz
ą
tkowej,
Odkszta
ł
cenie poprzeczne – zmniejszenie przekroju poprzecznego podczas wyd
ł
u
ż
ania
materia
ł
u,
Odkszta
ł
cenie rzeczywiste (odkszta
ł
cenie logarytmiczne) – odkszta
ł
cenie wzgl
ę
dne
odniesione do rzeczywistego przekroju; jest ono wyra
ż
one przez logarytm naturalny stosunku
d
ł
ugo
ś
ci po odkszta
ł
ceniu do d
ł
ugo
ś
ci pocz
ą
tkowej,
9. Modu
ł
Younga,
Modu
ł
Younga E (wspó
ł
czynnik spr
ęż
ysto
ś
ci wzd
ł
u
ż
nej) – stosunek napr
ęż
enia normalnego do
wywo
ł
anego odkszta
ł
cenia spr
ęż
ystego w zakresie odkszta
ł
cenia spr
ęż
ystego.
Napr
ęż
enie – si
ł
a przypadaj
ą
ca na jednostk
ę
powierzchni, napr
ęż
enie nominalne (
σ
n
) jest
odnoszone do przekroju poprzecznego próbki rozci
ą
ganej w stanie wyj
ś
ciowym napr
ęż
enie
rzeczywiste (
σ
) odnosi si
ę
do aktualnego przekroju.
E – Modu
ł
Younga,
σ
– Napr
ęż
enie,
ε
– Odkszta
ł
cenie liniowe
Modu
ł
spr
ęż
ysto
ś
ci i temperatury topnienia rosn
ą
wraz ze wzrostem si
ł
wi
ą
za
ń
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • mement.xlx.pl

    • Tematy