Материалы

Материалы в автомобилестроении

Железо и его сплавы, являются основными материалами, которые используются в машиностроении. Второе место среди конструкционных материалов прочно занимают алюминиевые сплавы. Все большее применение в автомобильной промышленности находят композиционные материалы. Их значение в современном машиностроении определяется в первую очередь особыми качествами, без которых невозможно создать современные автомобили. И все же можно полагать, что в ближайшее время ни один из них по масштабам производства и применения не сравнится с железом и алюминием.

Определения материалов

 

Агрегатное состояние: в зависимости от состояния и свойств внутренней структуры вещества (атомов, молекул, ионов), оно может находиться в трех основных агрегатных состояниях-твердом, жидком и газообразном. Физическое состояние вещества зависит от давления и температуры. Плазму (ионизированный газ с высокой электрической проводимостью) часто рассматривают как четвертое агрегатное состояние вещества.

Соединение: возможность объединения двух и более химических элементов, массы которых всегда одинаково пропорциональны друг другу. Соединения имеют уникальную структуру. Существуют три различных типа соединений, в зависимости от образующих их элементов, — молекулярные, ионные и металлические. Соединения металлов также называют сплавами.

Растворимость: способность различных материалов при смешивании образовывать однородную смесь на атомарном или молекулярном уровнях. Растворимость твердых тел, жидкостей или газов в растворителе зависит от свойств самих веществ и от условий окружающей среды.

Диспергирование: способность путем тонкого измельчения образовывать дисперсные системы, состоящие из двух или более фаз. Одна из фаз образует дисперсную среду, по объему которой распределена дисперсная фаза в виде мелких твердых частиц.

Суспензия: дисперсная система, в которой твердые частицы распределены в жидкости, например, глина в воде.

Эмульсия: дисперсная система, состоящая из двух жидкостей, которые не могут смешиваться друг с другом, например, масляный жир в молоке.

Коллоидные растворы: суспензии или эмульсии называются коллоидными растворами, если размеры частиц или капель дисперсной фазы составляют от 1 нм. до 10 мкм. Примеры: дым, туман, матовое стекло.

Параметры материалов

 

Плотность материалов

Плотность материалов, это масса, отнесенная к единице объема.

Радиальное сопротивление материала смятию

Радиальное сопротивление смятию — прочностная характеристика металлокерамических материалов, применяемых в подшипниках скольжения. Она определяется величиной давления, необходимого для смятия полого металлокерамического цилиндра.

Дополнительную информацию можо прочитать в «Technical Conditions of Delivery for PM Parts (Sint. 03)», Aug. 1981 Edition.

Предел текучести материала 0,2%

Предел текучести 0,2% соответствует напряжению растяжения при пластической деформации твердого тела на 0,2%; этот параметр определяется из зависимости напряжение- удлинение σ-Ԑ при стандартных испытаниях на растяжение.

Предел текучести 0,2% аналогично определяется при циклической нагрузке тестируемого образца на растяжение или сжатие. Предел текучести при циклическом нагружении сравнивается с соответствующим параметром при однородном нагружении для оценки закаливания материала или, наоборот, возможного разупрочнения, вызванного циклическими перегрузками.

Коэффициент предела текучести у определяется как отношение предела текучести 0,2% при циклическом нагружении к пределу текучести 0,2% при однородном нагружении. При у > 1 материал упрочнен, при у < 1 — разупрочнен.

Прочность материала на разрыв

Прочность на разрыв, характеризуемая коэффициентом КiС, определяет механизм развития трещины в материале. Коэффициент КiС соответствует началу образования трещины, при котором состояние трещины становится неустойчивым, и возможно ее развитие, приводящее к нарушению структурной целостности материала. Если величина КiС известна, то можно определить критическую для материала нагрузку по условиям прочности на разрыв или при заданной внешней нагрузке определить критическую длину трещины.



Удельная теплоемкость материала

Удельная теплоемкость — количество теплоты в Дж, необходимое для повышения температуры 1кг вещества на 1К. Удельная теплоемкость является функцией температуры.

Применительно к газам следует различать удельную теплоемкость при постоянном давлении ср и при постоянном объеме cv. Для твердых и жидких состояний вещества различие между ср и cv незначительно.

Удельная теплота плавления материала

Удельная теплота плавления твердого тела — это количество теплоты в Дж, необходимое для преобразования при температуре плавления 1кг его массы в жидкое состояние.

Удельная теплота парообразования

Удельная теплота парообразования — количество теплоты в Дж, которое нужно сообщить 1кг жидкости, находящейся при температуре кипения, для того, чтобы перевести ее в газообразное состояние. Удельная теплота парообразования в значительной степени зависит от внешнего давления.

Теплопроводность материала

Теплопроводность — количество теплоты в Дж, которое проходит в течение 1с по образцу материала толщиной 1м и площадью внешней поверхности 1м2. при разнице температур на поверхности противоположных сторон образца 1К.

Для жидкостей и газов теплопроводность во многих случаях зависит в значительной мере от внешней температуры, в то время как для твердых тел внешняя температура не имеет существенного значения.

Коэффициент теплового расширения

Коэффициент линейного теплового расширения a оценивает относительное удлинение твердого тела при изменении его температуры на 1К. Величина линейного удлинения, совершаемого вследствие изменения температуры на величину ΔТ, определяется зависимостью Δl=lаΔТ. Аналогичным образом определяется и коэффициент объемного теплового расширения тел. Для газов соотношение коэффициентов линейного и объемного расширения равно 1/273, для твердых тел —1/3.

Магнитная проницаемость материала

Магнитная проницаемость μ или относительная магнитная проницаемость среды μr описывается зависимостью индукции магнитного поля от напряженности магнитного поля: B = μ1μ0Н.

В зависимости от области применения магнитных материалов, они делятся на 15 типов по их магнитной проницаемости в соответствии со степенью модуляции и видом их нагружения (магнитным полем переменного или постоянного тока). Примеры:

Исходная магнитная проницаемость μа

Определяется крутизной стандартной зависимости В при H > 0. В большинстве случаев удельная индукция магнитного поля (мА/см) превышает этот предел. Так, μ4 — магнитная проницаемость природных магнитных материалов при Н = 4 мА/см.

Максимум магнитной проницаемости μmax

определяется максимальной крутизной зависимости В от Н.



Постоянная магнитная проницаемость μр или μrес

Определяется средним углом наклона обратной кривой петли магнитного гистерезиса зависимости индукции магнитного поля, нижняя ветвь которой соответствует кривой размагничивания материала:

μр = ΔВ/(ΔНμ0).

Температурный коэффициент магнитной поляризации TK(JS)

Определяет относительное изменение намагничивания с изменением температуры; выражается в % к градусам в К.

Температурный коэффициент коэрцитивной напряженности магнитного поля ТК(НС)

Определяет относительное изменение коэрцитивной напряженности магнитного поля с изменением температуры; выражается в % к градусам в К.

Точка Кюри (температура Кюри) Тс

Точка Кюри — температура, при которой намагниченность ферромагнитных материалов равна нулю и при которой они ведут себя как парамагнитные материалы (см. свойства мягких ферритов).

Свойства твердых материалов

 

Свойства твердых материалов

Свойства твердых материалов

Свойства твердых материалов

Свойства твердых материалов

Свойства жидкостей

 

Свойства жидкостей

Испарение воды

 

Испарение воды

Свойства газов

Свойства газов

В следующей статье я расскажу о смазочных материалах.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *