 |
Основные характеристики магнитных материалов.
|
|
|
|
Все вещества в природе являются магнетиками в том понимании, что они обладают определенными магнитными свойствами и определенным образом взаимодействуют с внешним магнитным полем.
Магнитными называют материалы, применяемые в технике с учетом их магнитных свойств. Магнитные свойства вещества зависят от магнитных свойств микрочастиц, структуры атомов и молекул.
Классификация магнитных материаловМагнитные материалы делят на слабомагнитные и сильномагнитные. К слабомагнитным относят диамагнетики и парамагнетики.
51. Общие сведения о магнитных свойствах материалов. Все материалы по их магнитным свойствам принято разделять на парамагнетики, диамагнетики и ферромагнетики.
Парамагнетики усиливают внешнее магнитное поле, поскольку молекулярные токи в веществе ориентируются так, что создаваемое ими магнитное поле совпадает с внешним. К парамагнетикам относят олово (µ = 1,000004), марганец (µ = 1,0037), платину (µ = 1,000364), алюминий (µ = 1,000023) и др.
Диамагнетики — это вещества, молекулярные токи которых ориентируются так, что создаваемое ими магнитное поле ослабляет внешнее магнитное поле. К ним можно причислить медь (µ = 0,999991), серебро (µ = 0,999981), графит (µ = 0,999895), цинк, кадмий, висмут, сурьму, воду и др.
Ферромагнетики значительно усиливают внешнее магнитное поле, причем магнитная проницаемость меняется в зависимости от напряженности поля и рт характера обработки материала. Ферромагнетики — это железо, никель, кобальт, а также сталь, чугун и некоторые другие сплавы.
54. Магнитомягкие ферромагнетики. ферромагнетик (англ. ferromagnetic) — вещество или материал, в котором наблюдается явление ферромагнетизма, т. е. появление спонтанной намагниченности при температуре ниже температуры Кюри. Ферромагнетики подразделяют на магнитомягкие и магнитотвердые. обладают малой коэрцитивной силой (напряженность поля, необходимая для изменения намагниченности тела до нуля) и остаточной намагниченностью (намагниченность в нулевом поле). Магнитомягкие ферромагнетики используют в электротехнике (трансформаторы, электромоторы, генераторы и др.), в устройствах преобразования электромагнитной энергии в механическую и наоборот.
|
|
|
55.Магнитотвёрдые ферромагнетики. ферромагнетик (англ. ferromagnetic) — вещество или материал, в котором наблюдается явление ферромагнетизма, т. е. появление спонтанной намагниченности при температуре ниже температуры Кюри. Ферромагнетики подразделяют на магнитомягкие и магнитотвердые. характерны большие значения коэрцитивной силы и остаточной намагниченности. Магнитотвердые ферромагнетики служат в основном для изготовления постоянных магнитов.
56.теромагнитные материалы. Т. м. обычно подразделяют на две группы: термомагнитные (компенсационные) сплавы (ТКС) и многослойные термомагнитные (компенсационные) материалы (ТКМ). К ТКС относятся сплавы Ni—Fe—Cr (компенсаторы), Ni—Cu (кальмаллои), Ni—Fe (термаллои). К преимуществам компенсаторов относится обратимость св-в в диапазоне темп-р ±70°С, хорошая воспроизводимость хар-к (в частности, зависимость Js от Т), несложная механич. обработка. ТКМ обладают рядом преимуществ по сравнению с ТКС: возможность расчёта магн. св-в и разнообразие хар-к, достижение насыщения (Js) в слабых полях, слабая зависимость насыщения от поля.
58.Ферриты. Ферриты, химические соединения окиси железа Fe2O3 с окислами других металлов. У многих Ф. сочетаются высокая намагниченность и полупроводниковые или диэлектрические свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.
|
|
|
59.магн.мягкие и магн.твёрдые ферриты. Магнитомягкие ферриты - химические соединения окисла железа Fe2O3 с окислами других металлов. Наиболее широко применяются ферриты со структурой шпинели, отвечающими формуле MeFe2O4, где Me - какой-либо двухвалентный катион. магнитотвёрдые материа́лы(магнитожёсткие материалы), намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч А/м. Характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы, остаточной магнитной индукции, магнитной энергии на участке размагничивания («спинка» петли гистерезиса). В качестве магнитотвердые материалы используются, например, сплавы типа магнико, ални, викаллой, некоторые ферриты, соединения редкоземельных элементов с кобальтом. Из магнитотвердых материалов изготовляют постоянные магниты.
61.магнитные материалы спец. Назн. Магнитострекционные. С постоянной электропроницаемостью. Термомагниты.
62.кристалл. строение металлов и сплавов. В твердых телах атомы могут размещаться в пространстве двумя способами:
1) Беспорядочное расположение атомов, когда они не занимают определенного места друг относительно друга. Такие тела называются аморфными. Аморфные вещества обладают формальными признаками твердых тел, т.е. они способны сохранять постоянный объем и форму. Однако они не имеют определенной температуры плавления или кристаллизации.
2) Упорядоченное расположение атомов, когда атомы занимают в пространстве вполне определенные места, Такие вещества называются кристаллическими.
Атомы совершают относительно своего среднего положения колебания с частотой около 1013 Гц. Амплитуда этих колебаний пропорциональна температуре. Благодаря упорядоченному расположению атомов в пространстве, их центры можно соединить воображаемыми прямыми линиями. Совокупность таких пересекающихся линий представляет пространственную решетку, которую называют кристаллической решеткой.
63.Осн. свойства мет. Констр. Мат. Конструкционные материалы материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. К основным критериям качества К. м. относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др. Конструкционные материалы подразделяются: по природе материалов — на металлические, неметаллические и композиционные материалы, сочетающие положительные свойства тех и др. материалов; по технологическому исполнению — на деформированные (прокат, поковки, штамповки, прессованные профили и др.), литые, спекаемые, формуемые, склеиваемые, свариваемые (плавлением, взрывом, диффузионным сращиванием и т.п.); по условиям работы — на работающие при низких температурах, жаропрочные, коррозионно-, окалино-, износо-, топливо-, маслостойкие и т.д.; по критериям прочности — на материалы малой и средней прочности с большим запасом пластичности, высокопрочные с умеренным запасом пластичности.
|
|
|
64.сплавы чёрных металлов. Чёрные металлы — железо и его сплавы (стали, ферросплавы, чугуны), в отличие от остальных металлов, называемых цветными, чёрные металлы составляют более 90 % всего объёма, используемых в экономике металлов, из них основную часть составляют различные стали.
Чугуны — сплавы железа с углеродом, при содержании углерода более 2,14 % (в некоторых чугунах до 6 %). Чугуны делятся на белые, серые и ковкие.
Стали — сплавы железа с углеродом при содержании углерода менее 2,14 %.
низкоуглеродистые (меньше 0,25 %)
углеродистые (0,25 — 0,6 %)
высокоуглеродистые (более 0,6 %)
Кроме углерода в чугунах и сталях содержатся другие компоненты, такие как кремний, марганец, сера, фосфор.
Для получения чугунов и сталей с требуемыми свойствами (устойчивость к коррозии, упругость, ковкость и др.) к ним добавляют легирующие вещества: алюминий, марганец, молибден, медь, никель, хром.
65.углеродистые стали. Сталь углеродистая обыкновенного качества — сплав железа с углеродом. В ее составе также присутствуют в небольшом количестве примеси: кремний, марганец, фосфор и сера, каждая из которых оказывает определенное влияние на механические свойства стали. В сталях обыкновенного качества, применяемых в строительстве, углерода содержится 0,06-0,62%. Стали с низким содержанием углерода характеризуются высокой пластичностью и ударной вязкостью. Повышенное содержание углерода придает стали хрупкость и твердость.
|
|
|
Углеродистая сталь обыкновенного качества подразделяется на три группы: А, Б и В.
Стали группы А применяются для неответственных деталей, а для более нагруженных деталей применяются стали групп Ь и В. Стали группы А распространены значительно больше, чем стали групп Б и В. Сталь каждой группы подразделяется на категории в зависимости от нормируемых показателей: группа А — 1; 2; 3; группа Б — 1; 2; группа В — 1; 2; 3; 4; 5; 6. Углеродистые стали могут применяться при низких температурах: спокойная до —40е С, кипящая — до —30е С. С повышением температуры свыше 300е С механические характеристики углеродистой стали быстро снижаются, поэтому сталь обыкновенного качества применяется до 425° С, качественная — до 455° С. Для ответственных объектов, например, в атомной энергетике, углеродистая (качественная) сталь в арматуре применяется только для температур до 350° С с целью обеспечения высокой надежности арматуры,
В обозначении марок стали буквы Ст обозначают сталь, цифры от 0 до 6 — условный номер марки, буквы Б и В обозначают группы. Номер категории ставится в конце обозначения, первая категория и группа А в обозначении ие указываются. Сталь всех групп с номерами марок 1—4 по степени раскисления изготовляют кипящей (кп), полу спокойной (пс) и спокойной (сп).66
67.легированные стали. Легированная сталь — сталь, которая кроме обычных примесей содержит элементы, специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.
Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др.
Применяются в металлических конструкциях.
68.цветные металлы. Цветные металлы и их сплавы широко применяются в технике. К наиболее важным цветным металлам относятся алюминий, медь, магний, никель, титан и (в меньшей степени) мягкие металлы - олово, свинец и цинк. В сплавах часто используются такие металлы, как сурьма, висмут, кадмий, ртуть, кобальт, хром, молибден, вольфрам и ванадий. Последние четыре металла условно относят к ферросплавам, хотя они могут содержать железо лишь в виде примеси.
69.конструкц. мат. Способ получ и т.д. материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами К. м. являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.). К основным критериям качества К. м. относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др.
|
|
|
Б - Базальтовая фибра Г-Газонаполненные пластмассы Д-Дельта-древесина К-Композиционный материал Р-Решётчатый настил С-Стеклопластик Ф-Фибра
70.Пластмассы. ПЛАСТМАССЫ КОНСТРУКЦИОННЫЕ — неметаллические материалы на основе природных или синтетических полимеров, пригодные для изготовления отд. деталей, приборов, машин, различных изделий и сооружений. Кроме конструкционных, имеются пластмассы технологического назначения (ионнообменные смолы, массы для выплавления моделей, кинофотопленка и т. п.). конструкционные пластмассы не следует отождествлять с полимерами: конструкционные пластмассы могут представлять собой композиции из различных компонентов, в т. ч. и не являющихся полимерами.
71.сварка металлов. дуговая сварка,газовая сварка. Сварка — процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. Обычно применяется для соединения металлов, их сплавов или термопластов, а также в медицине.
72.давление. Прокатка.Прокатка заключается в обжатии заготовки между вращающими валками. Силами трения заготовка втягивается
Прессование.Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы, причём форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы.
Волочение.Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость матрицы; площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы.
Ковка.Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путём последовательного воздействия универсальным инструментом (бойками) на отдельные участки нагретой заготовки.
Штамповочный пресс.Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа (для каждой детали изготовляют свой штамп), который состоит из матрицы, пуансона и дополнительных частей. Различают объёмную и листовую штамповку. При объёмной штамповке в качестве заготовки используют сортовой металл разрезаемый на заготовки. На заготовку в процессе объемной штамповки воздействуют специализированным инструментом — пуансоном, при этом металл заполняет полость матрицы, приобретая её форму и размеры.
Листовая штамповка.Листовой штамповкой получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона и матрицы.
Комбинации.Существуют так же процессы, при которых используется комбинации из нескольких методов. Например, метод прокатка-волочение.
73.резание. Обработка металлов резанием, технологические процессы обработки металлов путём снятия стружки, осуществляемые режущими инструментами на металлорежущих станках с целью придания деталям заданных форм, размеров и качества поверхностных слоев. Основные виды Обработка металлов резанием: точение, строгание, сверление, развёртывание, протягивание, фрезерование и зубофрезерование, шлифование, хонингование и др. Закономерности Обработка металлов резанием рассматриваются как результат взаимодействия системы станок - приспособление - инструмент – деталь.
74.терм.обработка. Термическая обработка металлов и сплавов — процесс тепловой обработки металлических изделий, целью которого является изменение структуры и свойств в заданном направлении.
Отжиг (гомогенизация и нормализация). Целью является получение однородной зёренной микроструктуры и растворение включений. Последующее охлаждение является медленным, препятствующим образованию неравновесных структур типа мартенсита.
Дисперсионное твердение (старение). После проведения отжига проводится нагрев на более низкую температуру с целью выделения частиц упрочняющей фазы. Иногда проводится ступенчатое старение при нескольких температурах с целью выделения нескольких видов упрочняющих частиц.
Закалку проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур типа мартенсита. Критическая скорость охлаждения, необходимая для закалки зависит от материала.
Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, внесённых при закалке. Материал становится более пластичным при некотором уменьшении прочности.
75.хим.терм обр. Химико-термическая обработка (ХТО) - нагрев и выдержка металлических (а в ряде случаев и неметаллических) материалов при высоких температурах в химически активных средах (твердых, жидких, газообразных). В подавляющем большинстве случаев химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоев изделий определенными элементами. Их называют, насыщающими элементами или компонентами насыщения.
|
|
|
