Твердый сплав. Марки, характеристики, применение. Твердосплавный инструмент. Твердые материалы
твердый материал - это... Что такое твердый материал?
3.1 твердый материал [строительный, отделочный] (solid product) «building product or furnishing»: Эластичный или жесткий материал, свойства которого без перехода фаз, происходящего, например, при затвердевании или высушивании, соответствуют техническим требованиям, предъявляемым пользователем.
Примеры
1 К эластичным материалам относятся некоторые изоляционные материалы, мягкие напольные покрытия и материалы для облицовки стен.
2 К твердым материалам относятся черепица, паркет, ламинированное напольное покрытие, элементы стеновых конструкций, такие как древесно-стружечные или гипсовые плиты, деревянные стеновые панели, материалы потолочных покрытий, акустические панели, двери и т.д.
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.
- твердый маргарин
- Твиндечный шпангоут судна
Смотреть что такое "твердый материал" в других словарях:
Магнитно-твердый материал — Permanent magnet material Магнитно твердый материал. Ферромагнитный сплав, способный к постоянному намагничиванию; сплав с высокой коэрцетивной силой и высокой остаточной индукцией. Название основано на том факте, что качество ранних постоянных… … Словарь металлургических терминов
магнитно-твердый материал — Ферромагнитный сплав, способный к постоянному намагничиванию; сплав с высокой коэрцетивной силой и высокой остаточной индукцией. Название основано на том факте, что качество ранних постоянных магнитов было связано с их твердостью.… … Справочник технического переводчика
деформируемый магнитно-твердый материал — Магнитнотвердый материал, допускающий значительную холодную пластическую деформацию … Политехнический терминологический толковый словарь
Твердый смазочный материал — Solid lubricant Твердый смазочный материал. Любой твердый материал в виде порошка или тонкой пленки на поверхности трущихся деталей, обеспечивающий защиту от повреждения во время относительного перемещения и уменьшения трения и износа. Например,… … Словарь металлургических терминов
твердый смазочный материал — [ГОСТ 27674 88] Тематики трение, изнашивание и смазка EN solid lubricant … Справочник технического переводчика
материал — 2.2 материал: Продукт промышленной переработки (обработки) химического вещества или смеси веществ, предназначенный для производства (изготовления) других материалов, продукции и изделий, а также используемый для осуществления эксплуатации… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Материал с низкой удельной активностью (материал НУА) — 11. Материал с низкой удельной активностью (материал НУА) 11 С1. Определение соответствует Правилам МАГАТЭ 96, п. 226. 11 С2. Понятие материал НУА впервые введено в российские правила безопасности при транспортировании РМ. 11 С3. Общая цель… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Твердый металл — Hard metal Твердый металл. Общий термин, который обозначает спекаемый материал с высокой твердостью, прочностью и сопротивлением износу и характеризующийся жесткой металлической связующей матрицей и частицами карбидов, боридов или нитридов… … Словарь металлургических терминов
Аморфный твердый — Amorphous solid Аморфный твердый. Твердый материал, его структура не имеет кристаллической периодичности, то есть структура составляющих атомов или молекул не повторяется периодически в трех измерениях. См. также Metallic glass Металлическое… … Словарь металлургических терминов
Самосмазывающийся материал — Self lubricating material Самосмазывающийся материал. Любой твердый материал, который проявляет низкое трение при отсутствии смазочного материала. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир… … Словарь металлургических терминов
normative_reference_dictionary.academic.ru
Материалы твердые - Справочник химика 21
Рнс. 29. Д намигизменения размеров ССЕ для жидких дисперсных систем (а) Т1 для материалов твердой структуры (б) [c.113]
К воспроизводимым источникам энергии относятся следующие энергия солнечного излучения, достигающая поверхности Земли гидравлическая энергия стока рек энергия приливов и отливов океанских вод, образующаяся под влиянием энергии Луны энергия мирового Океана в виде морских и океанских волн, течений, тепла морей и океанов геотермальная энергия (внутреннее тепло Земли) энергия биомассы (сельскохозяйственных культур и их отходов, древесины, водорослей и других растительных материалов, твердых и жидких бытовых отходов и т. п.) энергия ветра. Величина энергетического потенциала воспроизводимых ПЭР огромна, но в настоящее время из всех этих источников энергии в качестве коммерческих, т. е. потребляемых в промышленных масштабах, используется практически только гидравлическая энергия, на долю которой приходится около 2% общего мирового производства энергоресурсов. [c.9]
Электрооптический эффект Керра состоит в появлении двойного лучепреломления в нормально изотропных материалах (твердом веществе, жидкости или газе) под влиянием сильного электрического поля. Обычное приспособление для его измерения показано на рис. 133. Плоскополяризованный свет падает на небольшую кювету, содержащую образец, находящийся в сильном электрическом поле, направленном под углом 45° к плоскости поляризации. Электрическое поле вызывает некоторую ориентацию молекул образца, который вследствие этого перестает быть изотропным. Показатели преломления в направлениях, параллельном и перпендикулярном полю, теперь уже не совпадают. В каждом из этих направлений [c.391]
Разработка фундаментальных основ новых экологически чистых, энер-го- и ресурсосберегающих процессов комплексной переработки сырьевых материалов, твердых, жидких и газообразных отходов промышлен- [c.4]
Для различных температурных уровней требуются различные рабочие вещества. Существует множество ферромагнитных материалов, точки Кюри которых лежат в интервале 24—293 К. Не менее разнообразен и выбор сегнетоэлектриков. Насчитывается более 290 индивидуальных соединений и около 1500 материалов — твердых растворов. Таким образом, работа вблизи точки Кюри как в магнитокалорической, так и в электрокалорической системах может быть обеспечена в широком диапазоне температур. [c.299]
Модифицирование материалов твердых носителей [c.84]
Огнегасительными средствами могут быть различные вещества и материалы, твердые, жидкие и газообразные, обладающие опре деленными свойствами. Все они должны отвечать следующим основным требованиям [c.220]
Я — коэффициент теплопроводности с — удельная теплоемкость, р — плотность г — теплота парообразования V — объем тела Р — площадь поверхности, на которой происходит кипение индексы ж и т относятся к жидкости и материалу твердого тела. Теплофизические свойства жидкости определяются по температуре насыщения Г, свойства материала твердого тела — по температуре Ts + (Д7 кр1+Д7 кр2). Значения [c.181]
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ. Твердые, реже жидкие или пастообразные, в-ва с функцион. св-вами, зависящими от способа получения. [c.213]
Стационарные методы могут быть применимы к любым материалам (твердым, волокнистым, пастообразным, сыпучим). Недостаток этих методов состоит в значительной продолжительности выхода образца на стационарный режим. В некоторых случаях время достижения стационарного состояния достигает многих часов. [c.253]
Из углеводородов, входящих в состав природных и промышленных газов, можно получить различные смолы и пластмассы (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, органическое стекло, фторопласт и др.), синтетические волокна (капрон, лавсан), каучук, кожзаменитель и т. п. Полиэтилен — один из самых распространенных пластических материалов. Твердый, белого цвета, он лишен запаха и в куса, совершенно безвреден и поэтому широко используется для упаковки и хранения пищевых продуктов. [c.148]
Клей МАТИ К-1 Для склеивания металлов и неметаллических материалов Твердая серая масса Смола ЭД-16, резоль-ная смола К-21, поли-винилацетат низкомолекулярный, кварцевая мука 1 [c.44]
Величина времени пребывания является существенным параметром, характеризующим работу массообменного аппарата, поскольку степень кинетической отработки, например, частиц дисперсного потока возрастает по мере увеличения времени их нахождения в рабочем объеме аппарата. Аналогичная ситуация имеет место и для элементов потока сплощной среды. Так, насыщение жидкости растворяемым веществом в процессах экстрагирования увеличивается, если при прочих равных условиях растворитель имеет более длительный контакт с материалом твердой фазы. В процессах сушки дисперсных материалов влагосодержание частиц уменьшается по мере увеличения времени их пребывания в сушильном аппарате, а потенциал сушильного агента понижается, когда поток агента дольше контактирует с влажным материалом. [c.72]
Нефть представляет собой сложную смесь многих соединений, главным образом углеводородов различных типов и небольшого количества соединений серы, азота и кислорода. После первоначальной дистилляции ряд фракций нефти, различающихся по температурам кипения, перерабатывают в товарные продукты бензин и другие топлива, смазочные материалы, твердые парафины и битумы. В ходе дистилляции и дальнейшей переработки химическая природа содержащихся в нефти соединений часто претерпевает изменения. [c.633]
Отбор пробы твердых материалов. Твердые материалы подразделяют на порошкообразные, кусковые и крупноразмерные. Чем крупнее материал и чем сильнее выражена его неоднородность, тем сложнее взять среднюю пробу. Неоднородность твердых тел обусловлена различными причинами. В природе вещества, как правило, не встречаются в чистом виде. Обычно основному веществу сопутствуют один или несколько других веществ. Например, каменный уголь часто содержит породу. Материал может стать неоднородным при хранении вследствие химических изменений под воздействием внутренних или внешних факторов. Так, например, на поверхности каустической соды под действием двуокиси углерода воздуха образуется карбонат натрия. Суль-финовые кислоты окисляются кислородом воздуха. [c.50]
Выщелачиванием называется процесс отделения растворимых веществ от нерастворимой твердой фазы путем растворения в жидком растворителе . Растворимая составная часть может быть чистой жидкостью либо раствором, а также другим твердым веществом, которое более или менее тесно смешано с нерастворимым материалом. Твердая фаза может состоять из отдельных частичек, таких как кристаллический осадок, или может быть полупроницаемым материалом, состоящим из клеток, как, например, древесина, рыбья печень. По этой причине растворимая составная часть либо быстро растворяется в растворителе и отделяется от нерастворимой твердой фазы, либо удерживается в полостях между частицами или внутри клеток и растворяется только после диффузии через слой нерастворимого материала. Иногда вещества становятся растворимыми только после химического взаимодействия с растворителем. [c.130]
Система отбора проб — это устройство, которое служит для ввода анализируемой пробы в аналитический прибор, или механизм, с помощью которого часть аналитического прибора входит в контакт с анализируемым веществом. Некоторые принципы отбора проб были обсуждены в гл. 2, где в качестве типичных примеров устройств отбора проб были рассмотрены рН/ионоселективные электроды и краны-дозаторы для отбора проб газа или жидкости. Во многих приборах, например предназначенных для анализа радиоактивных, взрывчатых или дорогостоящих веществ, система отбора образцов является наиболее сложной частью установки. Если прибор предназначен для анализа различных материалов (твердых тел, жидкостей, газов или их смеси), в нем должны быть предусмотрены специальные системы ввода проб. Во многих других ситуациях требуется разработка специальных устройств отбора проб, предназначенных для выполнения конкретных задач. Систему отбора проб часто приходится соответствующим образом связывать с другими узлами, например с системой удаления проб (при этом обеспечивается очистка прибора от исследуемого вещества, которое может вызвать коррозию) и системой управления. В этом случае становится возможным автоматический отбор или применение особых методик отбора, таких, как деление потока, автоматическое разбавление и т. д. Некоторые из перечисленных в этом разделе систем целесообразнее рассматривать при описании устройства предварительной обработки. [c.94]
У большинства сыпучих материалов твердые частицы имеют неодинаковые размеры, характеризующиеся определенным интервалом. Распределение частиц по размерам описывается дифференциальной или интегральной кривой распределения [5, с. 15]. Эти кривые обычно строят на основе результатов ситового анализа, определяющего доли частиц в определенных интервалах (фракциях) размеров. По данным такого ступенчатого анализа можно построить гистограмму, которую затем по известным законам спрямляют и превращают в непрерывную кривую. Чем уже интервал для измерения каждой фракции, тем точнее гистограмма и построенная по ней кривая распределения. На рис. 1.3 и 1.4 представлены примерные виды дифференциальной и интегральной кривых распределения. Каждая фракция, получаемая при ситовом анализе, характеризуется средним диаметром, для определения которого существует несколько методов. [c.21]
Сорбционную очистку сточных вод от ПАВ с помощью ионообменных смол широко применяют для очистки промышленных сточных вод. Р1онообменные материалы — твердые, не растворимые в воде вещества, в структуру которых входят группы атомов, песуииш электрический заряд, скомпенсированный подвижными ионами иротивополож1юго знака. Эти противоионы способны замещаться поиамп того же знака, находящимися в растворе. Ионообменные процессы с участием ПАВ отличаются рядом специфических свойств, не характерных для ионного обмена неорганических веществ [c.219]
В химической промышленности широко применяют различные процессы обработки твердых пылеобразуюших материалов, которые в определенных условиях могут образовывать опасные пылевоздушные смеси. Дробление, размол, смешение и сортировка сыпу-> чих материалов в большинстве своем связаны с применением движущихся и вращающихся узлов и деталей в аппаратуре, что может явиться источником энергии воспламенения и взрыва пыли в закрытых аппаратах. При ведении таких процессов не исключена возможность попадания вместе с обрабатываемыми материалами твердых металлических предметов или камней, которые также могут служить источником искры или тепловой энергии при соударении. [c.274]
Наиболее употребительными материалами для колец пар трепля служат различные искусственные графитовые материалы (угле-графпты марок ПК, АО, АГ, ЭГ), чистый фторопласт-4 с иаполии-телями (стекловолокно и стеклопорошок), керамические материалы (твердый фарфор, стеатиты ТК-21 и СК-1), пластмассы (текстолит, феиолиты и др.), бронзы (Бр.ОЦС 6-6-3, Бр.ОФ 10-1 и др.), [c.146]
Из природных дисперсных материалов торф относится к наиболее гидрофильным, что, в общем, закономерно, поскольку его образование происходит вследствие биохимического и химического превращений отмирающей растительности в условиях избыточного увлажнения и ограниченного доступа воздуха. Гидрогеологические, климатические и геоморфологические условия формирования торфяных месторождений, многообразие расте-ний-торфообразователей предопределяют сложность химического состава и структуры надмолекулярных образований торфа. Торфяные системы в общем случае представляют собой дисперсный капиллярно-пористый материал, в котором на долю твердой фазы приходится примерно 15—40% объема, занимаемого материалом. Твердая фаза торфа, в свою очередь, является полидисперсной системой с развитой поверхностью раздела фаз (50—400 м2/г) и по своей природе относится к многокомпонентным полуколлоидно-высокомолекулярным соединениям с признаками полиэлектролитов и микромозаичной гетерогенности. [c.63]
Возможны два способа введения топлива , 1) непосредственно в окислительную зону — газообразное и ж идиое топливо 2) в шихту вместе с сырьевым материалом—твердое топливо, например кокс. [c.166]
Данный случай представляется напболее сложным и наименее доступным для аналпза. Сложность обусловлена тем, что при данном состоянии шихты (плотный, разуплотненный или кипящий слой сыпучего материала) на пути тока лежат разнородные по своим свойствам материалы твердые или жидкие проводники или малоэлектропроводные материалы, а также газовая фаза. Такими материалами являются технологическое сырье, шлак, жидкие металл и сплавы, жидкий штейн, карбид и т. д. [c.235]
Полиуретаны в отличие от рассмотренных полимеров получают не полимеризацией, а полиприсоединением двухатомного спирта и диизоцианата (разд. 9.2). Полиуретаны часто производятся в виде облегченных материалов (в процессе получения к реакционной смеси добавляют воду, которая разлагает часть диизоцианата на амин и диоксид углерода, что и приводит к образованию пенистой структуры полимера). Полиуретаны используются для изготовления обивочных материалов, губок для мытья, текстильных материалов (мягкие облегченные вещества), а также в качестве изоляционных и конструкционных материалов (твердые облегченные вещества). Если вместо двухатомного спирта использовать трех- или многоатомный спирт, то образуются сетчатые полиуретаны, которые применяются как лакокрасочные материалы и отличные клеи. Из полиуретанов также вырабатывают синтетическую кожу, которая используется при изготовлении верха обуви. Торговые названия молитан (ЧССР), барекс (ЧССР). [c.291]
Запрещается забивать дюбели в керамические материалы, твердые породы камней и крупнофракционные бетоны (крупность зерна инертных свыше 40 мм), вызывающие деформацию и рикошеты дюбелей. [c.380]
В последние годы синтетические алмазы находят все более широкое применение для изготовления алмазного инструмента, применяемого для обработки высокопрочных и высокотвердых материалов твердых сплавов, керамики, природного камня, стекла, железобетона. [c.100]
Фториды РЗЭ входят в состав нек-рых прир. минералов. Индивидуальные трифториды или их смеси-промежут. продукты при получении металлов, сплавов и лигатур, добавки в угольные электроды прожекторов с повьпп. светимостью, компоненты спец. стекол и лазерных материалов, твердые электролиты оксифториды - компоненты люминофоров, нек-рые комплексные фториды-лазерные материалы. [c.223]
СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, в-ва, обладающие смазочным действием. С. м. применяют для смазки трущихся деталей машин и приборов, а также при обработке металлов резанием и давлением, для предохранения металлич. пов-стей от коррозии и др. целей. Различают С. м. жидкие, пластичные, твердые и газообразные. Осн. виды смазочные масла, металлоплакирующие смазочные материалы, пластичные смазки (см. также Антифрикционные смазки), технологические смазочные материалы, твердые смазки (включая [c.368]
Многокамерные печи благодаря их простоте, надежности и легкости регулирования режимов горения встречаются чаще. Их стальной корпус изнутри футерован термостойким материалом. Твердые отходы или частично обезвоженный ил подаются в печь сверху, зола разгружается снизу. Рабочая температура в первой камере составляет обьино 800-900°С, возрастая до 1100°С в последующих. Ele необходимый уровень поддерживается в автоматическом режиме зональными горелками или форсунками. Используемые конструкции позволяют перерабатывать отходь в любом агрегатном состоянии, однако влажность твердых материалов не должна превышать 60%. [c.35]
В учебной литературе, посвященной изучению свойств веществ, рассматриваются два типа идеальных материалов твердое упругое тело и вязкая жидкость. Упругое тело обладает определенной формой и под действием внешних сил принимает новую равновесную форму. После снятия внешних сил оно немедленно возвращается к своей первоначальной форме. Твердое тело полностью сохраняет энергйю, полученную им за счет работы внешних сил во время деформирования. Эта энергия затем возвращает тело к его исходной форме. Вязкая жидкость, наоборот, не имеет определенной формы и течет необратимо под действием внешних сил. Реальные материалы обладают свойствами, промежуточными между свойствами упругого тела и вязкой жидкости. [c.77]
Разрушение твердых частиц или отдельных их частей может быть вызвано в основном соударением их одна с другой, с элементами аппаратов (стенками, мешалками, решетками, мембранами и т. п.), со специально вводимыми твердыми наполнителями (шарами, стержнями) или воздействием ударной волны в жидкости. В зависимости от величины напряжений, возникающих в материале твердых частиц, может произойти механическое разрушение (когда напряжения в материале превышают предел прочности) или эрозионное (когда напряжения, превышающие предел нрочностп, возникают в некоторых [c.251]
Эксперименты в цитированньа выше работах /1-4/ проводились с твердыми частицами монодисперсного состава и преимущественно ( за исключением работы / 2/) с достаточно крупнозернистым материалом. Твердые частицы, пршленявшиеся в этих исследованиях, не обладали внутренней пористостью. [c.90]
СПЕЧЕННЫЕ материалы, металлокерамические мате-р и а л ы— материалы, изготовляемые из порошков металлов и сплавов методами порошковой металлургии (спеканием). Впервые изделия из платины прессованием порошков и спеканием (см. Спекаемость) были получены 1) начале 19 в. Методами порошко-во1"1 металлургии получают конструкционные материалы, фрикционные материалы и антифрикционные материалы, фильтровые материалы и электротехнические материалы, твердые сплавы и инструментальные материалы. Одним из наиболее распространенных видов С. м. являются конструкционные С. м., обычно изготовляемые из порошков углеродистых и легирован, сталей, чугуна, цветных металлов и сплавов (см. вклейку между сс. 448—449). Осн. особенность таких материалов — их высокие плотиость и прочность, приближающиеся к плотности и прочности обычных изделий, изготовляемых из проката или литья. Методами порошковой металлургии получают материалы ц изделия конструкционного назначения со спец. физическими и технологическими св-вами высокой износостойкостью, жаропрочностью, твердостью, большой плотностью, нормированным линейным и объемным расширением. Фрикционные С. м. иа железной основе (нанр., марки МФ) предназначены для эксплуатации в условиях сухого трения при давлении до 20 кгс/сл и скоростях скольжения до 20 м/сек в паре с чугу- [c.427]
С глубоким и всесторонним развитием в наше время физики твердого тела неожиданно, многие ничем не привлекавшие к себе внимания твердые вещества, как, например, кремний и др., в технике вдруг засверкали подобно ограненному алмазу. Из многих тысяч веществ, прошедших через испытания в лабораториях, были отобраны десятки твердых кристаллических веществ с полупроводниковыми свойствами — 51, Ое, СаАз, 1п5Ь и т. д., главным образом по замечательному правилу — сумма валентностей в бинарных системах равна восьми. Для сверхпроводниковой техники в результате испытаний отбирались системы сплавов с оловом и ниобием — ЫЬ -Ь V, ЫЬ Ч- 5п, ЫЬ -Ь 2г, ЫЬ, 5п и т. д. То же повторяется с материалами, твердыми веществами в квантовой электронике и других областях, В науке превалирует дарвиновский длительный неестественный принцип отбора. [c.5]
chem21.info
Твердые материалы и их соединения
В течение затвердевания жидкой фазы (в течение охлаждения от температуры спекания), большинство растворенного WC кристализуется назад на твердых частицах. Поскольку растворимость металла-связки уменьшается, далее WC осаждается, пока диффузия не будет остановлена. Долю твердого материала, которая до сих пор является растворенной, стабилизирует кубическая фаза кобальта при комнатной температуре (иначе преобразование в гексагональную фазу в 4170 C) и определять механические свойства связки. Благодаря различным коэффициентам расширения, фаза кобальта, помещенна в напряжение, в то время как WC фазы , подчиненны сжимающему усилию. Это задерживает разрыв хрупкой карбидной фазы в течение механической нагрузки.
Процесс, который был описан, принимает двухфазную область твердого материала и металла-связки (рис. 17-7). В системе W-C-Co, стехиометрическая зона для этой области ограничена 6.08 к 6.20 мас.- % C в WC (стехиометрический состав 6.13 мас.- % C в WC). Иначе, хрупкая троичная система счисления η фаза (W3Co3C) или свободный углерод осаждается, оба из которых уменьшают прочность на изгиб.
При спекании твердых сплавов системы TiC-WC-Co, TiC растворяет карбид вольфрама до уровня насыщения (рис. 17-8). По этой причине, три фазы появляются в строении коммерчески доступних твердых сплавов; они - кубическая смешанная карбидная фаза (W, Ti) C, гексагональный WC и кобальта, как связка. Этот последний насыщается с соотношениями твердых материалов (рис. 17-9). Если TaC также добавлен к сплаву, он входит в смешанное формирование карбидной фазы (W, Ti, Ta) C и в то же самое время сужение доли (W, Ti, Ta) C твердого раствора (рис. 17-8).
Твердые сплавы основанные на TiC -Ni с Mo2C прибавлениями имеют различное строение. В течение спекания, оболочки, сделанные кубических (Ti, Мо)C1-х твердых растворов формируется вокруг магистрального зерна TiC; в отличие от чистого TiC, они хорошо увлажняются свзкой никеля (рис. 17-9). Пока, бориды не использовались в твердых сплавах, для увеличения твердости, потому что хрупкие тройные фазы формируют в течение производства, через влияние связки. Этих фаз можно избегать, прибавляя титан к TiB2(Fe, Cr, Ni) твердым сплавам[15].
2 . 2 Механические свойства твердых сплавов
Модуль упругости твердых сплавов (WC-Cо) - индикация линейного поведения этих материалов. Это главным образом определено величинами и фаз твердого сплава и их объемными компонентами fWCи fCo; которое зависит только от ограниченной степени распространения фаз (структур). Прочность, поведение розлома, и твердость; с другой стороны, повлияют в значительной степени от геометрического размещения элементов структуры.
Стуруктура твердого сплава WC-Co может быть охарактиризована средним линейным размером зерна lWC и средней толщиной интерметаллических слоев кобальта pCo; это также называется длиной свободного пробега или средним растоянием (секция 7.3.4). Применимо следующие равенство:
(1)Структурные величины и вязкость разрушения K1С твердых сплавов WC-Cо (в пределах от 7 до 20 MPa*m1/2) и энергия области разрыва G1С, связаны следующим выражением:
(2)Эта величина была выведена эмпирически. Принимая во внимание [11], в заключении можно увидеть, что увеличения энергии области разрыва, поскольку соотношение объема связки и WC, размер зерна увеличивается. Это имеет смысл, потому что на энергию сдвига повлияют значительно работа пласичности, в связки. Твердость зависит от того же самого параметра P2Со/1WC и выходит обратная зависимость [16].
(3)Это означает, это в любой данной составной твердости системы и вязкости разрушения может только быть оптимизировано за счет друг друга (рис. 17-10).
Изгибающееся сопротивление разрыву
твердых сплавов связано с процессом зарождения трещин и распространения. В соответствии с [17], это следует выражение: (4)где материальный постоянный m. – параметр Вейбула (секция 7.3),
( lWC) - зернистость - зависимый предел прочности WC и g(fwc) описывает локальное увеличение в напряжений в зерне WC. Градус скелетного формирования (смежность) c, твердой материальной фазы (секция 7.3.4) может быть грубо получена, если ρCo fCo то (5)В идентичной зернистости WC, кроме в очень высоком содержании кобальта (горизонтальные линии константы WC зернистость lWC на рисунке 17-11), изгибающееся сопротивление разрыву увеличивается с увеличивающимся содержанием кобальта. J.Gurland показал, что некоторая зернистость lwc, существует для каждого содержания металла-связки, в котором изгибающееся сопротивление разрыву, достигает максимума. Критическая величина p* толщины слоя металла-связки - p*Co+ 0.4 μmдля кобальта (линии постоянного содержания кобальта fCo ниже 45 ° на рисунке 17-11). В "пластичной зоне" (pCo> p*Co), изгибающееся сопротивление разрыву увеличивается с увеличением дисперсии фазы WC. Это может быть благодаря обоим дисперсионному твердению металла-связки или к увеличению в силе WC зерна с уменьшающейся зернистостью lwc. (p2Co/lwc) уменьшается (см. уравнения (1) и (2)) и твердость увеличивается, однако, уменьшается вязкость разрушения твердого сплава. Если, наконец, нижний предел критической толщины слоя p*Co достигнут (потому что WC зернистость стала меньшей), тонкие слои металла-связки больше не могут стабилизировать трещину пластической деформацией (область хрупкого разрушения).
Соотношение границ зерна WC-WC на полной поверхности WC фаз называется смежность c. Это быстро стало главными слабыми точками на зарождении трещин;так как это увеличение, уменьшает сопротивления разрыву на изгиб. Это означает, это в области хрупкого разрушения, сопротивление разрыву на изгиб и вязкость разрушения изменяется подобные тем же образом. Только, когда эти предварительные условия выполнены, то изгибающееся сопротивление разрыву может быть названо "вязкостью", как и часто названо в изданной литературной и коммерческой практике.
Дополнительные факторы (дефекты) типа пор, вложений, бороздок, и неоднородного распространения структурных компонентов, также влияют на прочность твердых сплавов и вызывают широкие вариации в свойствах. Влияние этих факторов особенно, поведение усталости, в течение динамической нагрузки (секция 7.3). Понижение числа циклов напряжения, чтобы раздробить N, связано с изменением в статическом сопротивлении разрыву изгиба следующим соотношением:
(6)Твердые сплавы имеют невыгодную величину
, благодаря высоким соотношениям хрупких фракций в течение распространения усталостной трещины.Зависимости, обсужденные выше, применимы к комнатной температуре и могут даже полностью изменяться с увеличением температуры. Например, в температурах > 8000 C, самое лучшее зерно твердого сплава WC имеет более низкую ползучепрочность чем твердый сплав с грубым зерном WC(рис. 17-11). Это - несмотря на их высокую твердостьпри комнатной температуре. Вышеупомянутый соотношений не могут применяться безоговорочно, если возникают дополнительные или новые фазы , как имеет место с твердыми сплавами TiC (TaC)-WC-Co. Прибавляя TiC, твердость увеличена за счет изгибающегося сопротивления разрыву, благодаря к связанному упрочнению твердого раствора. Это иногда также увеличивает теплопрочность стержневой смеси WC- TiC (TaC), твердый раствор по сравнению с WC и прежде всего с TiC (рис. 17-12 и 17-4). Это особенно уместно в более высокотемпературных режимах резанья, произведенных в течение обработки материалов, производящих длинной станочной стружке. Это дополнено изменениями в трении и диффузии между твердым сплавом и материалом, для обработки на станке. Прибавления TaC также отщеплять "формирование ребра трещины " на режущей кромке твердого сплава, это происходит благодаря повторенным температурным изменениям, особенно в течение фрезерования.
Твердые сплавы, которые главным образом используются для более высоких скоростей резания ( основанные на TiC, TiN, TiCN или (Ti, Мо) (C, N) как твердые материалы) имеет более низкую теплопрочность стержневой смеси и ползучепрочность, чем эквивалент основаных на WC твердых сплавах [11], но показывает что приведенный износ в течение механической обработки, из-за их увеличенной химической стойкости против стали [18], и подобен покрытому твердому сплаву (секция 2.5).
mirznanii.com
Твердый материал - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Твердый материал
Cтраница 3
Твердые материалы брались определенных размеров, но менялось отношение поверхности к объему, а также другие факторы, влияющие на скорость горения. [31]
Твердые материалы скорее истирают абразивные зерна, затупляют их. Удаление затупившихся зерен скорее происходит в сравнительно мягких кругах. Поэтому для обработки твердых материалов следует применять мягкие абразивные инструменты, а для обработки материалов невысокой твердости - более твердые. При обработке вязких материалов отходы шлифования заполняют поры круга и он становится непригодным для работы. Тогда правка круга необходима, хотя абразивные зерна в этом случае могут быть еще очень острыми. [32]
Твердые материалы ( минеральное сырье) входят в состав горных пород в виде минералов, представляющих собой физически обособленные вещества или смеси веществ. Кроме полезных минералов, в состав горных пород входят различные примеси, называемые пустой породой. [33]
Твердые материалы, нагреваемые в промышленных печах, не обязательно являются сплошными. Очень часто садка состоит из отдельных частей, соединенных в стопки различной толщины, или представляет собой рулонный материал. В садках такого рода тепло передается в каждом твердом изделии так, как указано выше, но от одного изделия к другому, соседнему, тепло переходит через небольшие контактные поверхности и зазоры, заполненные газом, теплопроводность которого весьма мала. Хорошим примером низкой общей теплопроводности является нагрев связки рыболовных крючков. Быстрый тепловой поток в каждом изделии дости - гается вследствие циркуляции горячих газов сквозь связку изделий. Это положение, приводящее к теплопередаче нового вида, рассмотрено ниже в следующем разделе. [34]
Твердый материал медленно засыпается в трубку, в которой имеется свободно движущийся поршень. Установлено, что если отношение высоты слоя над поршнем к внутреннему диаметру трубки не превышает некоторого критического значения, то слой можно без труда поднять поршнем. При тщатель - ном выполнении опытов, как отмечает Зенз, легко опре - М делить критическое отношение H / D, равное tg а. Трубка должна иметь постоянное поперечное сечение, и поршень должен ходить в ней свободно, но без попадания частиц j в зазор между стенками и поршнем. [36]
Твердые материалы без термической обработки для червяков приводов форматоров-вулканизаторов и индивидуальных вулканизаторов непригодны. [37]
Твердые материалы, используемые для адсорбции из газовой фазы и растворов, обладают высокой удельной поверхностью. В большей их части содержится огромное число пустот, объем которых во много раз меньше объема частиц твердого вещества. Именно пустоты, называемые порами, обеспечивают характерные свойства твердых адсорбентов. Пространство твердой фазы, в котором содержатся поры, называется матрицей или скелетом. Поры могут сообщаться или с другими порами и внешней средой, или только с внешней средой, или вообще не сообщаться ни с другими порами, ни с внешней средой. [38]
Твердый материал нужно обрабатывать острыми не затупившимися зернами, поэтому твердый материал обрабатывают мягкими кругами. [39]
Твердый материал может перемещаться в рукаве с очень высокой скоростью и оказывать сильное абразивное воздействие, например, в рукавах для пескоструйных и штукатурных работ. Некоторые жидкости являются сильными растворителями. Кроме того, отнюдь не второстепенным фактором является широкий диапазон температур эксплуатации рукавов от - 65 С ( - 76 F) до 200ЪС ( 392 F) и выше, особенно при необходимости сопротивления загоранию и горению. [40]
Твердый материал, пройдя наружный барабан, поднимается ковшами внутреннего элеватора в бункер и по спускному желобу возвращается во внутренний барабан, откуда, постепенно перемещаясь, опять попадает в наружный барабан. [41]
Твердый материал медленно движется вниз противотоком дутью - газам, реагирующим с твердым материалом на поверхности и в порах кусков. Иногда шахтные печи обогревают газообразным топливом ( природный газ), устанавливая горелки по периферии и в центре печи. Они отличаются большими размерами и высокой мощностью ( например, до 10000 т / сут чугуна при интенсивности свыше 2 т / сут на 1 м3 объема печи), сравнительной простотой устройства и обслуживания. Их работа непрерывна, полностью механизирована и в значительной степени автоматизирована. Интенсификация тепло - и массообмена в шахтных печах достигается применением противотока реагентов ( обжигаемого материала и газов), высокой скоростью дутья ( газового потока), обогащением дутья кислородом. Твердые материалы для интенсификации процесса обогащают флотацией, гравиметрическими и другими способами. [42]
Твердые материалы, поступающие в аппарат, содержат часто некоторое количество нерастворимых веществ. Последние не осложняют процесс, если не образуют сплошного скелета и не экранируют растворимые вещества. Для удаления этих инертных веществ над опорно-распределительной решеткой предусмотрен специальный штуцер. Верхняя часть аппарата спсевдоожиженным слоем ( рис. XII-15, б) во избежание уноса уходящим раствором мелких нерастворенных частиц расширена. [43]
Твердые материалы ( жаропрочные сплавы, инструментальная сталь) должны иметь шероховатость поверхности, соответствующую 6-му классу чистоты обработки поверхности. Этому соответствует получистовое точение на токарных станках. Обработка абразивным инструментом не рекомендуется, так как частицы абразива, оставаясь на поверхностях, могут препятствовать диффузии при сварке, что снизит прочность соединения. [44]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Магнитно-твёрдые материалы. Классификация, основные свойства, получение, применение.
Магнитно-твёрдые материалы –это магнитные материалы, которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч А/м (102–103 Э).
Магнитно-твёрдые материалы характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы HС, остаточной индукции Br, магнитной энергии (BH)max на участке размагничивания. После намагничивания магнитотвёрдые материалы остаются
постоянными магнитами из-за высоких значений Br и HС. Большая коэрцитивная сила магнитно-твёрдых материалов может быть обусловлена следующими причинами:
1) задержкой смещения границ доменов благодаря наличию посторонних
включений или сильной деформации кристаллической решётки;
2) выпадением в слабомагнитной матрице мелких однодоменных ферромагнитных частиц, имеющих или сильную кристаллическую анизотропию, или анизотропию формы.
По применению магнитотвердые материалы подразделяют на материалы для постоянных магнитов и материалы для записи и длительного хранения звука, изображения и т. п.
Магнитно-твёрдые материалы классифицируют по разным признакам, например, по физической природе коэрцитивной силы, по технологическим признакам и другим. Из магнитно-твёрдых материалов наибольшее значение в технике приобрели: литые и порошковые (недеформируемые) магнитные материалы типа Fe-Al-Ni-Со; деформируемые сплавы типа Fe-Со-Mo, Fe-Со-V, Pt-Со; ферриты (гексаферриты и кобальтовый феррит). В качестве магнитно-твёрдых материалов используются также соединения редкоземельных элементов (особенно лёгких) с кобальтом; магнитопласты и магнитоэласты из порошков альнико, ферритов со связкой из пластмасс и резины, материалы из порошков Fe, Fe-Со, Mn-Bi, SmCo5.
Литые высококоэрцитивные сплавы.
К этой группе относят сплавы систем Fе – Ni – Аl– Аl и Fе – Ni – Со – Аl. Высококоэрцитивное состояние этих сплавов обусловлено их дисперсионным распадом на две фазы при охлаждении до определенной температуры.
Таким образом, получается композиция из немагнитной матрицы и однодоменных магнитных включений.
Материалы, имеющие такую структуру, намагничиваются в основном за счет процессов вращения магнитных моментов доменов.
Однако без легирующих элементов эти сплавы практически не применяют. Помимо кобальта распространенными легирующими добавками являются медь, титан и ниобий. Добавки не только улучшают магнитные свойства, но и обеспечивают лучшую повторяемость характеристик, т. е. ослабляют зависимость магнитных свойств от химического состава, наличия примесей и отклонений от заданного режима термообработки.
Магнитные свойства магнитотвердых материалов зависят от кристаллографической и магнитной текстур. Магнитная текстура высококоэрцитивных сплавов создается путем их охлаждения в сильном магнитном поле. При этом достигается упорядоченное расположение пластинчатых элементов сильномагнитной фазы, которые своими осями легкого намагничивания ориентируются в направлении поля.
Такое магнитное текстурирование эффективно лишь для сплавов с высоким содержанием кобальта.
Текстурированный материал магнитноанизотропен. Наилучшие свойства у него обнаруживаются в том направлении, в котором при охлаждении на него действовало магнитное поле.
Кристаллическую текстуру создают методом направленной кристаллизации сплава, залитого в форму, используя особые условия теплоотвода. Недостатком является трудность изготовления изделий точных размеров вследствие хрупкости и высокой твердости. Из всех видов механической обработки допускается только обработка шлифованием.
Магниты из порошков.
Необходимость получить мелкие изделия со строго выдержанными размерами обусловила использование методов порошковой металлургии для производства постоянных магнитов. Различают металлокерами-ческие магниты и магниты из зерен порошка, скрепленных связующим веществом (металлопластические магниты).
Металлокерамические магниты получают путем прессования порошка, состоящего из измельченных тонкодисперсных магнитотвердых сплавов, и дальнейшим спеканием при высоких температурах по аналогии с процессами обжига керамики.
Процесс изготовления металлопластических магнитов аналогичен процессу прессования деталей из пластмасс, только в порошке содержится наполнитель в виде зерен измельченного магнитотвердого сплава, что требует высокие удельные давления на материал, доходящие до 500 МПа.
Металлопорошковые магниты экономически выгодны при массовом автоматизированном производстве, сложной конфигурации и небольших размерах магнитов. Металлопластическая технология позволяет получать магниты с арматурой.
Магнитотвердые ферриты.
Наиболее известен бариевый феррит ВаО∙6Fе2О3 (ферроксдюр), имеет гексагональную кристаллическую решетку с одноосной анизотропией.
Его высокая коэрцитивная сила у обусловлена малым размером кристаллических зерен и сильной магнитной кристаллогра-фической анизотропией. Технология производства подобна производству магнитомягких ферритов, только осуществляют более тонкий помол, и спекают при невысоких температурах (во избежание рекристаллизации).
Для придания анизотропии магнитных свойств материал текстурируют, путем формования массы сметанообразной консистенции в сильном магнитном поле (с напряженностью 650 – 800 кА/м).
Изготавливают в виде шайб и тонких дисков: отличаются высокой стабильностью по отношению к воздействию внешних магнитных полей и не боятся тряски и ударов.
К недостаткам следует отнести низкую механическую прочность, большую хрупкость, сильную зависимость магнитных свойств от температуры.
poisk-ru.ru
Твердый сплав. Марки, характеристики, применение. Твердосплавный инструмент :: SYL.ru
Твердые металлы и сплавы представляют собой износостойкие материалы, способные сохранять свои характеристики при повышенных температурах (900-1100 градусов). Они известны человеку более ста лет. 
Общая характеристика
Твердые сплавы изготавливаются преимущественно на основе хрома, тантала, титана, вольфрама с добавлением различного количества никеля или кобальта. При производстве используются прочные карбиды, не подверженные разложению и растворению при высокой температуре. Твердый сплав может быть литым или спеченным. Карбиды отличаются хрупкостью. В этой связи для формирования твердого материала их зерна связывают подходящими металлами. В качестве последних выступают железо, кобальт, никель.
Литые соединения
Твердосплавный инструмент, полученный указанным способом, отличается высокой сопротивляемостью к истиранию материалом заготовки и сходящей стружки. Они не теряют своих характеристик при температуре нагрева от 750 до 1100 градусов. Установлено, что изделиями, произведенными путем плавки или литья с добавлением килограмма вольфрама, можно обработать в пять раз больше материала, чем предметами из быстрорежущей стали при таком же содержании W. Одним из недостатков таких соединений выступает их хрупкость. При уменьшении в составе доли кобальта она повышается. Скорость, которой обладают твердосплавные резцы, в 3-4 раза превышает показатели для стали.
Спеченные материалы
Они включают в себя металлоподобное соединение, связанное сплавом или металлом. В качестве основы, как правило, используется карбид (сложный в том числе) титана или вольфрама, а также тантала, карбонид титана. Реже при изготовлении применяют бориды. Матрицей для удержания зерен материала выступает связка - сплав или металл. Как правило, ею является кобальт. Это нейтральный по отношению к углероду элемент. Кобальт не образует собственные карбиды и не разрушает другие. Реже в связке используется никель и его соединение с молибденом. 
Сравнительная характеристика
Спеченные материалы получают порошковым методом. Обработка твердых сплавов этого типа осуществляется только шлифованием либо физико-химическими способами (лазером, травлением в кислотах, ультразвуком и прочими). Литые изделия подвергаются закалке, отжигу, старению и так далее. Они предназначены для наплавки на инструмент. Порошковые материалы прикрепляют посредством пайки или механическим способом.
Классификация
Она зависит от содержания карбидов кобальта, тантала, вольфрама и титана. В этой связи рассматриваемые материалы разделяются на три группы. При обозначении марок соединений используют буквы:
- Карбид вольфрама - "В".
- Кобальт - "К".
- Карбид титана - первая "Т".
- Карбид тантала - вторая "Т".
Цифры, указанные после букв, обозначают приблизительное процентное содержание компонентов. Остальное в соединении (до 100 %) - карбид вольфрама. Указанные в конце буквы обозначают зернистость структуры: "В" - крупная, "М" - мелкая, "ОМ" - особо мелкая. Промышленность выпускает твердые сплавы марок ВК (вольфрамовые), ТТК (титанотанталовольфрамовые) и ТК (титановольфрамовые).
Отличительные признаки
Основные свойства твердых сплавов заключаются в их высокой прочности, износостойкости. При этом рассматриваемые материалы отличаются меньшей вязкостью и теплопроводностью в сравнении со сталью. Это необходимо учитывать при эксплуатации изделий. Выбирая твердый сплав, необходимо придерживаться ряда рекомендаций:
- Вольфрамовые изделия в сравнении с титановольфрамовыми отличаются меньшей температурой свариваемости со сталью. В этой связи их используют для работы с чугуном, цветными металлами и неметаллическими материалами.
- Для стали целесообразно использовать соединения группы ТК.
- Твердый сплав марки ТТК обладает повышенной вязкостью и точностью. Его применяют для работы со стальными поковками, отливками в неблагоприятных условиях.
- Чистовое и тонкое точение с небольшим сечением стружки обеспечивают борфрезы твердосплавные с мелкозернистой структурой и меньшим содержанием кобальта.
- При неблагоприятных условиях и черновой работе с материалами с ударной нагрузкой целесообразно использовать соединения с высоким содержанием кобальта. При этом они должны обладать крупнозернистой структурой.
- Чистовая и черновая обработка в процессе непрерывного резания осуществляются преимущественно соединениями со средним процентным содержанием кобальта.
Порошкообразные материалы
Они представлены двумя группами: содержащие и не содержащие вольфрам. В первом случае твердый сплав представлен в виде смеси технического порошкообразного W и ферровольфрама с науглероживающими компонентами. Изготавливался он еще в СССР. Называется этот твердый сплав "вокар". Процесс изготовления материала следующий:
- Высокопроцентный ферровольфрам и технический порошкообразный W смешиваются с молотым коксом, сажей и прочими аналогичными компонентами.
- Полученная масса замешивается на сахарной патоке или смоле в густую пасту.
- Из смеси прессуются брикеты, которые слегка обжигаются. Это необходимо для удаления летучих соединений.
- Брикеты после обжига размалываются и просеиваются.
Готовый материал, таким образом, имеет вид хрупких черных крупинок. Их величина - 1-3 мм. Отличительной особенностью таких материалов выступает их большой насыпной вес. 
Сталинит
Этот твердый сплав не содержит вольфрама, что обуславливает его низкую стоимость. Он также был изобретен в советские годы и достаточно широко используется в промышленности. Как показала практика, несмотря на то что этот твердый сплав не содержит вольфрама, он обладает высокими механическими характеристиками, в большинстве случаев удовлетворяющими технические требования. Сталинит обладает значительными преимуществами перед вольфрамовыми материалами. В первую очередь это низкая (1300-1350 градусов) температура плавления. Вольфрамовые материалы подвергаются изменениям, только начиная с 2700 градусов. Температура плавления в 1300-1350 градусов значительно облегчает наплавку, повышает ее производительность. В качестве основы сталинита используется смесь дешевых порошкообразных ферросплавов, ферромарганца и феррохрома. Изготовление этого материала аналогично процессу производства вольфрамовых соединений. В сталините присутствует 16-20% хрома, 13-17% марганца. 
Применение
В современной промышленности твердые сплавы получили широкое распространение. При этом материалы постоянно совершенствуются. Развитие этого производственного сектора осуществляется в двух направлениях. В первую очередь улучшаются составы сплавов, совершенствуется технология их изготовления. Кроме этого, внедряются инновационные способы нанесения соединений на изделия. Твердосплавный инструмент способствует существенному повышению производительности труда. Это обеспечивается высокой сопротивляемостью износа и теплостойкостью изделий. Подобные характеристики позволяют осуществлять работу на скоростях, в 3-5 раз превышающих показатели для стали. Такими достоинствами, например, обладают современные борфрезы. Твердосплавные материалы, изготавливаемые с применением передовых технологий (электрохимических и электрофизических способов), в том числе с использованием алмазных заготовок, являются сегодня одними из самых востребованных в промышленности.
Разработки
Сегодня в отечественной промышленности проводятся различные исследования, включающие глубокий анализ возможности повышения характеристик твердых сплавов. Главным образом они касаются гранулометрического и химического состава материалов.
В качестве довольно удачного примера за последние несколько лет можно привести соединения группы ТСН. Такие сплавы специально разработаны для узлов трения, работающих в агрессивной кислотной среде. Эта группа продолжает разработки новых соединений в группе ВН, предложенных Всероссийским НИИТС.
При проведении исследований было установлено, что при уменьшении размера зерна карбидной фазы значительно повышаются такие характеристики, как прочность и твердость сплавов. Использование технологий регулирования и плазменного восстановления гранулометрического состава на сегодняшний день позволяют выпускать материалы, величина фракции в которых менее микрона. Сплавы марки ТСН сегодня широко используются в производстве узлов нефтегазовых и химических насосов. 
Российская промышленность
Одним из передовых предприятий, занятых в сфере производства и научных разработок, выступает Кировоградский завод твердых сплавов. КЗТС обладает обширным собственным опытом по внедрению инновационных технологий в производство. Это позволяет ему занимать первые позиции на промышленном рынке России. Предприятие специализируется на выпуске спеченных твердосплавных инструментов и изделий, металлических порошков. Выпуск налажен с января 1942 года. В конце 90-х годов на предприятии была проведена модернизация. В течение последних нескольких лет Кировоградский завод твердых сплавов направляет свою деятельность на выпуск усовершенствованных многогранных сменных пластин с износостойкими многослойными покрытиями. Предприятие занимается также разработкой новых безвольфрамовых составов.
Заключение
Положительный опыт многих промышленных предприятий позволяет предположить, что в ближайшее время безвольфрамовые сплавы не только станут еще более популярными, но и смогут заменить другие материалы, используемые для производства штамповой и режущей продукции, элементов машин, осуществляющих работу в тяжелых условиях, приспособлений и оснастки. Сегодня уже создана целая группа соединений на основе карбонитрида и карбида титана. Они применяются во многих производственных сферах. Широко распространены, в частности, твердые сплавы ТВ4, ЛЦК20, КТН16, ТН50, ТН20. К новым разработкам относят материалы групп тантала TaC, ниобия NbC, гафния HfC, титана TiC. Выпуск инструментов с применением этих сплавов позволяет заменить вольфрам относительно дешевыми добавками, расширив, таким образом, номенклатуру используемого сырья. Это, в свою очередь, обеспечивает выпуск изделий, обладающих специфическими свойствами, более высокими эксплуатационными характеристиками.
www.syl.ru
свойства, строение, плотность и примеры
Твердыми называют такие вещества, которые способны образовывать тела и имеют объем. От жидкостей и газов они отличаются своей формой. Твердые вещества сохраняют форму тела благодаря тому, что их частицы не способны свободно перемещаться. Они отличаются по своей плотности, пластичности, электропроводности и цвету. Также у них есть и другие свойства. Так, например, большинство данных веществ плавятся во время нагревания, приобретая жидкое агрегатное состояние. Некоторые из них при подогреве сразу же превращаются в газ (возгоняются). Но есть еще и те, которые разлагаются на иные вещества.
Виды твердых веществ
Все твердые вещества подразделяют на две группы.
- Аморфные, в которых отдельные частицы располагаются хаотично. Другими словами: в них нет четкой (определенной) структуры. Эти твердые вещества способны плавиться в каком-то установленном промежутке температур. К самым распространенным из них можно отнести стекло и смолу.
- Кристаллические, которые, в свою очередь, подразделяются на 4 типа: атомные, молекулярные, ионные, металлические. В них частицы располагаются только по определенной схеме, а именно в узлах кристаллической решетки. Ее геометрия в разных веществах может сильно различаться.
Твердые кристаллические вещества преобладают над аморфными по своей численности.
Типы кристаллических твердых веществ
В твердом состоянии практически все вещества имеют кристаллическую структуру. Они отличаются своим строением. Кристаллические решетки в своих узлах содержат различные частицы и химические элементы. Именно в соответствии с ними они и получили свои названия. У каждого типа имеются характерные для него свойства:
- В атомной кристаллической решетке частицы твердого вещества связаны ковалентной связью. Она отличается своей прочностью. Благодаря этому такие вещества отличаются высокой температурой плавления и кипения. К этому типу относятся кварц и алмаз.
- В молекулярной кристаллической решетке связь между частицами отличается своей слабостью. Вещества такого типа характеризуются легкостью закипания и плавления. Они отличаются летучестью, благодаря которой имеют определенный запах. К таким твердым телам относятся лед, сахар. Движения молекул в твердых веществах этого типа отличаются своей активностью.
- В ионной кристаллической решетке в узлах чередуются соответствующие частицы, заряженные положительно и отрицательно. Они удерживаются электростатическим притяжением. Данный тип решетки существует в щелочах, солях, основных оксидах. Многие вещества этого вида легко растворяются в воде. Благодаря достаточно прочной связи между ионами они тугоплавки. Практически все они не имеют запаха, поскольку для них характерна нелетучесть. Вещества с ионной решеткой неспособны проводить электрический ток, поскольку в их составе нет свободных электронов. Типичный пример ионного твердого вещества – поваренная соль. Такая кристаллическая решетка придает ей хрупкость. Это связано с тем, что любой ее сдвиг может привести к возникновению сил отталкивания ионов.
- В металлической кристаллической решетке в узлах присутствуют только ионы химических веществ, заряженные положительно. Между ними есть свободные электроны, через которые отлично проходит тепловая и электрическая энергия. Именно поэтому любые металлы отличаются такой особенностью, как проводимость.
Общие понятия о твердом теле
Твердые тела и вещества – это практически одно и то же. Этими терминами называют одно из 4 агрегатных состояний. Твердые тела имеют стабильную форму и характер теплового движения атомов. Причем последние совершают малые колебания рядом с положениями равновесия. Раздел науки, занимающийся изучением состава и внутренней структуры, называют физикой твердого тела. Существуют и другие важные области знаний, занимающиеся такими веществами. Изменение формы при внешних воздействиях и движении называют механикой деформируемого тела.
Благодаря различным свойствам твердых веществ они нашли применение в разных технических приспособлениях, созданных человеком. Чаще всего в основе их употребления лежали такие свойства, как твердость, объем, масса, упругость, пластичность, хрупкость. Современная наука позволяет использовать и другие качества твердых веществ, которые можно обнаружить исключительно в лабораторных условиях.
Что такое кристаллы
Кристаллы – это твердые тела с расположенными в определенном порядке частицами. Каждому химическому веществу соответствует своя структура. Его атомы образуют трехмерно-периодическую укладку, называемую кристаллической решеткой. Твердые вещества обладают различной симметрией структуры. Кристаллическое состояние твердого тела считается устойчивым, поскольку имеет минимальное количество потенциальной энергии.
Подавляющее большинство твердых материалов (природных) состоит из огромного числа беспорядочно ориентированных отдельных зерен (кристаллитов). Такие вещества называют поликристаллическими. К ним относят технические сплавы и металлы, а также множество горных пород. Монокристаллическими называют одиночные природные или синтетические кристаллы.
Чаще всего такие твердые тела образуются из состояния жидкой фазы, представленного расплавом или раствором. Иногда их получают и из газообразного состояния. Этот процесс называют кристаллизацией. Благодаря научно-техническому прогрессу процедура выращивания (синтеза) различных веществ получила промышленный масштаб. Большинство кристаллов имеет естественную форму в виде правильных многогранников. Их размеры бывают самыми разными. Так, природный кварц (горный хрусталь) может весить до сотен килограммов, а алмазы – до нескольких грамм.
В аморфных твердых телах атомы находятся в постоянном колебании вокруг хаотически находящихся точек. В них сохраняется определенный ближний порядок, но отсутствует дальний. Это обусловлено тем, что их молекулы расположены на расстоянии, которое можно сравнить с их размером. Наиболее часто встречающимся в нашей жизни примером такого твердого вещества является стеклообразное состояние. Аморфные вещества часто рассматриваются как жидкость с бесконечно большой вязкостью. Время их кристаллизации иногда так велико, что и вовсе не проявляется.
Именно вышеперечисленные свойства данных веществ делают их уникальными. Аморфные твердые тела считаются нестабильными, поскольку со временем могут перейти в кристаллическое состояние.
Молекулы и атомы, из которых состоит твердое вещество, упакованы с большой плотностью. Они практически сохраняют свое взаимоположение относительно иных частиц и держатся вместе благодаря межмолекулярному взаимодействию. Расстояние между молекулами твердого вещества в различных направлениях именуют параметром кристаллической решетки. Структура вещества и ее симметричность определяют множество свойств, таких как электронная зона, спайность и оптика. При воздействии на твердое вещество достаточно большой силы эти качества могут быть в той или иной степени нарушены. При этом твердое тело поддается остаточной деформации.
Атомы твердых тел совершают колебательные движения, которыми обусловлено обладание ими тепловой энергией. Поскольку они ничтожно малы, их можно наблюдать только при лабораторных условиях. Молекулярное строение твердого вещества во многом влияет на его свойства.
Изучение твердых веществ
Особенности, свойства данных веществ, их качества и движение частиц изучаются различными подразделами физики твердого тела.
Для исследования используются: радиоспектроскопия, структурный анализ при помощи рентгена и другие методы. Так изучаются механические, физические и тепловые свойства твердых веществ. Твердость, сопротивление нагрузкам, предел прочности, фазовые превращения изучает материаловедение. Оно в значительной степени перекликается с физикой твердых тел. Существует и другая важная современная наука. Исследование существующих и синтезирование новых веществ проводятся химией твердого состояния.
Особенности твердых веществ
Характер движения внешних электронов атомов твердого вещества определяет многие его свойства, например, электрические. Существует 5 классов таких тел. Они установлены в зависимости от типа связи атомов:
- Ионная, основной характеристикой которой является сила электростатического притяжения. Ее особенности: отражение и поглощение света в инфракрасной области. При малой температуре ионная связь отличается малой электропроводностью. Примером такого вещества является натриевая соль соляной кислоты (NaCl).
- Ковалентная, осуществляемая за счет электронной пары, которая принадлежит обоим атомам. Такая связь подразделяется на: одинарную (простую), двойную и тройную. Эти названия говорят о наличии пар электронов (1, 2, 3). Двойные и тройные связи называют кратными. Существует еще одно деление этой группы. Так, в зависимости от распределения электронной плотности выделяют полярную и неполярную связь. Первая образуется разными атомами, а вторая – одинаковыми. Такое твердое состояние вещества, примеры которого - алмаз (С) и кремний (Si), отличается своей плотностью. Самые твердые кристаллы относятся именно к ковалентной связи.
- Металлическая, образующаяся путем объединения валентных электронов атомов. В результате чего возникает общее электронное облако, которое смещается под воздействием электрического напряжения. Металлическая связь образуется тогда, когда связываемые атомы большие. Именно они способны отдавать электроны. У многих металлов и сложных соединений данной связью образуется твердое состояние вещества. Примеры: натрий, барий, алюминий, медь, золото. Из неметаллических соединений можно отметить следующие: AlCr2, Ca2Cu, Cu5Zn8. Вещества с металлической связью (металлы) разнообразны по физическим свойствам. Они могут быть жидкими (Hg), мягкими (Na, K), очень твердыми (W, Nb).
- Молекулярная, возникающая в кристаллах, которые образуются отдельными молекулами вещества. Ее характеризуют промежутки между молекулами с нулевой электронной плотностью. Силы, связывающие атомы в таких кристаллах, значительны. При этом молекулы притягиваются друг к другу только слабым межмолекулярным притяжением. Именно поэтому связи между ними легко разрушаются при нагревании. Соединения между атомами разрушаются намного сложнее. Молекулярная связь подразделяется на ориентационную, дисперсионную и индукционную. Примером такого вещества является твердый метан.
- Водородная, которая возникает между положительно поляризованными атомами молекулы или ее части и отрицательно поляризованной наименьшей частицей иной молекулы либо другой части. К таким связям можно отнести лед.
Свойства твердых веществ
Что нам известно на сегодняшний день? Ученые давно изучают свойства твердого состояния вещества. При воздействии на него температур изменяется и оно. Переход такого тела в жидкость называют плавлением. Трансформация твердого вещества в газообразное состояние называется сублимацией. При понижении температуры происходит кристаллизация твердого тела. Некоторые вещества под действием холода переходят в аморфную фазу. Этот процесс ученые называют стеклованием.
При фазовых переходах изменяется внутренняя структура твердых тел. Наибольшую упорядоченность она приобретает при понижении температуры. При атмосферном давлении и температуре Т > 0 К любые вещества, существующие в природе, затвердевают. Только гелий, для кристаллизации которого нужно давление в 24 атм, составляет исключение из этого правила.
Твердое состояние вещества придает ему различные физические свойства. Они характеризуют специфическое поведение тел под воздействием определенных полей и сил. Эти свойства подразделяют на группы. Выделяют 3 способа воздействия, соответствующие 3 видам энергии (механической, термической, электромагнитной). Соответственно им существует 3 группы физических свойств твердых веществ:
- Механические свойства, связанные с напряжением и деформацией тел. По этим критериям твердые вещества делят на упругие, реологические, прочностные и технологические. В покое такое тело сохраняет свою форму, но оно может изменяться под действием внешней силы. При этом его деформация может быть пластической (начальный вид не возвращается), упругой (возвращается в первоначальную форму) или разрушительной (при достижении определенного порога происходит распад/разлом). Отзыв на прилагаемое усилие описывают модулями упругости. Твердое тело сопротивляется не только сжатию, растяжению, но и сдвигам, кручению и изгибам. Прочностью твердого тела называют его свойство сопротивляться разрушению.
- Термические, проявляющиеся при воздействии тепловых полей. Одно из самых важных свойств – температура плавления, при которой тело переходит в жидкое состояние. Оно отмечается у кристаллических твердых веществ. Аморфные тела обладают скрытой теплотой плавления, поскольку их переход в жидкое состояние при повышении температуры происходит постепенно. По достижении определенной теплоты аморфное тело теряет упругость и приобретает пластичность. Это состояние означает достижение им температуры стеклования. При нагревании происходит деформация твердого тела. Причем оно чаще всего расширяется. Количественно это состояние характеризуется определенным коэффициентом. Температура тела влияет на такие механические характеристики, как текучесть, пластичность, твердость и прочность.
- Электромагнитные, связанные с воздействием на твердое вещество потоков микрочастиц и электромагнитных волн большой жесткости. К ним условно относят и радиационные свойства.
Зонная структура
Твердые вещества классифицируются и по так называемой зонной структуре. Так, среди них различают:
- Проводники, отличающиеся тем, что зоны их проводимости и валентности перекрываются. При этом электроны могут перемещаться между ними, получая малейшую энергию. К проводникам относятся все металлы. При приложении к такому телу разности потенциалов образуется электрический ток (благодаря свободному передвижению электронов между точками с наименьшим и большим потенциалом).
- Диэлектрики, зоны которых не перекрываются. Интервал между ними превышает 4 эВ. Для проведения электронов из валентной в проводимую зону необходима большая энергия. Благодаря таким свойствам диэлектрики практически не проводят ток.
- Полупроводники, характеризующиеся отсутствием зон проводимости и валентности. Интервал между ними меньше 4 эВ. Для перевода электронов из валентной в проводимую зону необходима энергия меньшая, чем для диэлектриков. Чистые (нелегированные и собственные) полупроводники плохо пропускают ток.
Движения молекул в твердых веществах обуславливают их электромагнитные свойства.
Другие свойства
Твердые тела подразделяются и по своим магнитным свойствам. Есть три группы:
- Диамагнетики, свойства которых мало зависят от температуры или агрегатного состояния.
- Парамагнетики, являющиеся следствием ориентации электронов проводимости и магнитных моментов атомов. Согласно закону Кюри, их восприимчивость убывает пропорционально температуре. Так, при 300 К она составляет 10-5.
- Тела с упорядоченной магнитной структурой, обладающие дальним порядком атомов. В узлах их решетки периодически располагаются частицы с магнитными моментами. Такие твердые тела и вещества часто используются в разных сферах деятельности человека.
Самые твердые вещества в природе
Какие же они? Плотность твердых веществ во многом определяет их твердость. За последние годы ученые открыли несколько материалов, которые претендуют на звание «наиболее прочного тела». Самое твердое вещество – это фуллерит (кристалл с молекулами фуллерена), который примерно в 1,5 раза тверже алмаза. К сожалению, он пока доступен только в крайне малых количествах.
На сегодняшний день самое твердое вещество, которое в дальнейшем, возможно, будет использоваться в промышленности, – лонсдейлит (гексагональный алмаз). Он на 58% тверже бриллианта. Лонсдейлит – аллотропная модификация углерода. Его кристаллическая решетка очень напоминает алмазную. Ячейка лонсдейлита содержит 4 атома, а бриллианта – 8. Из широко используемых кристаллов на сегодня самым твердым остается алмаз.
fb.ru
