Диэлектрические материалы. Виды поляризации.

17. Чугуны

Чугун отличается от стали: по составу – более высокое содержание углерода ипримесей; по технологическим свойствам – более высокие литейные свойства, малая способность к пластической деформации, почти не используется в сварныхконструкциях.

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:

белый чугун – углерод в связанном состоянии в виде цементита, в изломеимеет белый цвет и металлический блеск;

серый чугун – весь углерод или большая часть находится в свободномсостоянии в виде графита, а в связанном состоянии находится не более 0,8 %углерода. Из-за большого количества графита его излом имеет серый цвет;

половинчатый– часть углерода находится в свободном состоянии в формеграфита, но не менее 2 % углерода находится в форме цементита. Малоиспользуется в технике.

Из рассмотрения структур чугунов можно заключить,что их металлическая основапохожа на структуру эвтектоидной или доэвтектоидной стали или техническогожелеза.Отличаются от стали только наличием графитовых включений, определяющих специальные свойства чугунов.

В зависимости от формы графита и условий его образования различают следующие

группы чугунов:

серый – с пластинчатым графитом;

высокопрочный – с шаровиднымграфитом;

ковкий– с хлопьевидным графитом.

Наиболее широкое распространение получили чугуны с содержанием углерода2,4,,,3,8%.Чем выше содержание углерода,тем больше образуется графита и тем нижеего механические свойства, следовательно, количество углерода не должнопревышать 3,8 %.В то же время для обеспечения высоких литейных свойств(хорошейжидкотекучести) углерода должно быть не менее 2,4 %.

 

18. Медь и медные сплавы.

Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди 8,94 г/см3, температура плавления 1083oС. Характернымсвойствоммедиявляетсяеевысокаяэлектропроводность,поэтому онанаходитширокоеприменениевэлектротехнике.Техническичистаямедь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu). Различают две группы медных сплавов: латуни – сплавы меди с цинком, бронзы – сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами

Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до45%приводиткувеличениюпредела прочностидо450МПа.Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %

По способу изготовления изделий различают латуни деформируемые и литейные. ДеформируемыелатунимаркируютсябуквойЛ,закоторойследуетчисло, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Л62 содержится 62 % меди и 38 % цинка. Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы ( О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – алюминий,Ц–цинк).Количествоэтихэлементовобозначаетсясоответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка

ЛитейныелатунитакжемаркируютсябуквойЛ,После буквенногообозначения основноголегирующегоэлемента(цинк)икаждогопоследующегоставитсяцифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит23%цинка,6%алюминия,3%железа,2%марганца. Наилучшей жидкотекучестьюобладаетлатуньмаркиЛЦ16К4.Клитейнымлатунямотносятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц. Литейные латуни не склонны к ликвации, имеют сосредоточенную усадку, отливки получаются с высокой плотностью.

19. Алюминий и его сплавы

Алюминий – легкий металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления

660oС. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Химически активен, но образующаяся плотная пленка оксида алюминия Al2O3, предохраняет его от коррозии.

Механические свойства: предел прочности 150 МПа, относительное удлинение 50%, модуль упругости 7 МПа.Алюминий высокой чистоты маркируется А99 (99,999 % Al), А8, А7, А6, А5, А0(содержание алюминия от 99,85 % до 99 %).

Технический алюминий хорошо сваривается, имеет высокую пластичность. Из негоизготавливают строительные конструкции, малонагруженные детали машин,используют в качестве электротехнического материала для кабелей, проводов.

Алюминиевые сплавы.

Принцип маркировки алюминиевых сплавов. В начале указывается тип сплава: Д –сплавы типа дюралюминов; А – технический алюминий; АК – ковкие алюминиевыесплавы; В – высокопрочные сплавы; АЛ – литейные сплавы.

Далее указывается условный номер сплава. За условным номером следуетобозначение, характеризующее состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т –термически обработанный (закалка плюс старение); Н – нагартованный; П –полунагартованный.

По технологическим свойствам сплавы подразделяются на три группы:

деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой:

деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой;

литейные сплавы.

Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые сплавы

(САС) и спеченные алюминиевые порошковые сплавы (САП).

 

20. Титан и его сплавы.

Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см3. Температура

плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680oС.

При температуре 882oС титан претерпевает полиморфное превращение, –титан с

гексагональной решеткой переходит в – титан с объемно-центрированной кубической решеткой. Наличие полиморфизма у титана создает предпосылки дляулучшения свойств титановых сплавов с помощью термической обработки.

Титан имеет низкую теплопроводность. При нормальной температуре обладаетвысокой коррозионной стойкостью в атмосфере,в воде,в органических инеорганических кислотах, благодаря тому, что на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных оксидов. При нагреве выше 500oС становится очень активным элементом. Он либо растворяет почти все соприкасающиеся с ним вещества, либо образует с ними химические соединения.

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими:

сочетание высокой прочности ( МПа) с хорошейпластичностью;

малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;

хорошая жаропрочность, до 600…700oС;

высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.

В результате легирования титановых сплавов можно получить нужный комплекс

свойств. Легирующие элементы, входящие в состав промышленных титановых

сплавов, образуют с титаном твердые растворы замещения и изменяют температуру

аллотропического превращения.

Основным недостатком титановых сплавов является плохая обрабатываемость

режущим инструментом.

Области применения титановых сплавов:

авиация и ракетостроение (корпуса двигателей, баллоны для газов, сопла,диски, детали крепежа);

химическая промышленность (компрессоры, клапаны, вентили дляагрессивных жидкостей);

оборудование для обработки ядерного топлива;

морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов,подводных лодок);

криогенная техника (высокая ударная вязкость сохраняется до –253oС).

 

Электроизоляционными материалами или диэлектриками называются вещества, спомощью которых осуществляется изоляция элементов или частейэлектрооборудования, находящихся под разными электрическими потенциалами.Посравнению с проводниковыми материалами диэлектрики обладают значительнобольшим электрическим сопротивлением. Характерным свойством диэлектриковявляется возможность создания в них сильных электрических полей и накопленияэлектрической энергии. Это свойство диэлектриков используется в электрическихконденсаторах и других устройствах. По агрегатному состоянию диэлектрикибывают газообразными, жидкими и твердыми.

Удельное объемное сопротивление — величина, дающая возможность оценитьэлектрическое сопротивление материала при протекании через него постоянного тока.Величина, обратная удельному объемному сопротивлению, называется удельнойобъемной проводимостью.Температурный коэффициент удельного электрического сопротивления —величина, определяющая изменение удельного сопротивления материала с изменениемего температуры. С повышением температуры у всех диэлектриков электрическоесопротивление уменьшается, следовательно, их температурный коэффициентудельного сопротивления имеет отрицательный знак. Диэлектрическая проницаемость— величина, позволяющая оценить способность материала создавать электрическуюемкость. Относительная диэлектрическая проницаемость входит в величинуабсолютной диэлектрической проницаемости. Температурный коэффициентдиэлектрической проницаемости — величина, дающая возможность оценить характеризменения диэлектрической проницаемости, а следовательно, и емкости изоляции сизменением температуры. Тангенс угла диэлектрических потерь — величина,определяющая потери мощности в диэлектрике, работающем при переменномнапряжении.Электрическая прочность — величина, позволяющая оценить способностьдиэлектрика противостоять разрушению его электрическим напряжением.К тепловым характеристикам диэлектриков относятся: температураплавления, температура размягчения, температура каплепадения, температура вспышкипаров, теплостойкость пластмасс, термоэластичность (теплостойкость) лаков,нагревостойкость, морозостойкость, тропикостойкость.По способу получения диэлектрики делятся на естественные (природные) исинтетические. Наиболее многочисленной является группа синтетическихизоляционных материалов.

Виды поляризации:электронная, ионная, ионно-релаксационная, дипольнорелаксационная, электронно-релаксационная, упруго-дипольная, ядерного смещения, структурная, междуслойная, спонтанная.