Лекция по "Техническим методам диагностики"

Раздел 1. Конструкционные материалы

Лекция 1

Общие сведения о конструкционных материалах

Понятия, применяемые для характеристики материалов

Материаловедение – наука, изучающая строение и свойства материалов, закономерности и связи между их составом, структурой и свойствами, их изменения под влиянием различных взаимодействий.

Содержание материаловедения в кратком виде можно определить формулой состав + структура => свойства. Состав определяется исходными веществами. Структура характеризует упорядоченность, взаимное расположение микрочастиц вещества (материала), тип химической связи между ними. Совокупность влияющих друг на друга и взаимно связанных характеристик материалов – состава и структуры -  называют строением материала, которое и определяет его (материала) свойства.

Вещество – это совокупность взаимосвязанных атомов, ионов или молекул. Вещество – форма существования материи, обладающая массой (в отличии от другой формы существования – поля), реже – объемом, и характеризующаяся химическим составом.

Материал – один из видов вещества, промежуточный продукт его переработки.

Из материала делают изделия. Например, медь – вещество; медная токопроводящая жила – материал; медный провод, состоящий из медной жилы и нанесённой поверх изоляцией (второй материал) – изделие из меди.

Материал должен отвечать определенным требованиям, иметь заданный состав и структуру, соответствующие свойства.

Для характеристики материалов используют ряд понятий.

Сущность (природа, химический состав) вещества – его элементарный химический состав и познаваемый теоретически тип химической связи между частицами.

Свойство – качественная или количественная характеристика материала, определяющая его общность или различие с другими материалами. Мерой выражения свойства служит параметр.

Параметр (показатель) – количественная оценка, характеризующая какое-либо свойство материала. Параметр обозначается буквой, имеет числовое значение и размерность.

Функциональный параметр – параметр, зависящий не только от свойств материала, но и от конструктивных размеров.

Характеристика материала – совокупность общих или отличительных свойств признаков, достоинств, недостатков материала.

Качество – степень удовлетворения материала потребительским требованиям, функциональному назначению [1].

Классификация конструкционных материалов

Конструкционные материалы – материалы, из которых изготавливают детали конструкций (машин, сооружений), воспринимающих силовые нагрузки (статические, знакопеременные, вибрационные и др.). В приборостроении (в том числе медицинском) эти материалы применяются в корпусных узлах, деталях исполнительных механизмов, подложках, и корпусах электронных приборов [2]. Кроме того конструкционные материалы могут применяться для изготовления инструментов, протезов, имплантатов и т.д.

Современные конструкционные материалы удобно рассматривать по группам с близкими свойствами и применением [3].

[pic 1]

Рисунок 1.1

Определяющими параметрами конструкционных материалов являются механические свойства, что их отличает от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, абразивных и др.). К основным критериям качества конструкционных материалов относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надёжность, ресурс и др.

Исторически основой конструкционных материалов стали металлические сплавы на основе железа (чугуны и стали), меди (бронзы и латуни), свинца, олова.