Subiect: Tehnologie

Clasa: 2A

Program: " Scoala primara Secolul XXI „autorul Lutseva E.A.

Temă. Materiale diferite - proprietăți diferite

Scopul didactic: crearea condițiilor pentru studiul proprietăților materiale diferite care înconjoară o persoană,

Sarcini:

personal

• promovează dragostea și respectul pentru natură

  contribuie la dezvoltarea experienței de activitate creativă comună a elevilor

metasubiect

• dezvoltarea abilităților și abilităților de cercetare, abilitatea de a lucra în perechi; gândirea creativă a elevilor

subiect

afla empiric ce proprietati au materialele cunoscute elevilor: hartie, stofa, lemn, metal;

Mijloace de educatie:

proiector multimedia, prezentare pentru lecție

Lutseva, E.A. Tehnologia clasa 2. Manual.- M., Ventana-Graf, 2008

Lutseva, E.A. Caiet de lucru „Învățarea abilității” -M., Ventana-Graf, 2008

mostre de materiale: bucăți de hârtie, țesătură; plăci metalice. lemn

pahare de plastic cu apă

Metode de predare: Cercetare

Forme de organizare a activității cognitive:

frontal;

grup;

individual.

Etapă

Activitatea profesorului

Activitati ale elevilor

UUD

Autodeterminare la activitate

Băieți, la ultima lecție am făcut o păpușă din diferite materiale. Spune-mi, te-ai putea juca cu o păpușă de jucărie făcută din zăpadă? ciocolată? De ce?

Ce nu ni s-a potrivit în aceste materiale?

Spune-mi, ce determină alegerea materialului pentru produs?

Astăzi, în lecție, vom efectua cercetări și vom afla ce trebuie să știți despre materiale pentru a nu greși în alegere. Vom lucra în grupuri (5 + 5 + 4)

Copiii răspund că o păpușă făcută din zăpadă se va topi la căldură, va păta mâinile cu ciocolată și se poate deforma.

Poți să faci un cui din gheață? Nu

O barcă din zahăr? Nu

Copiii exprimă presupuneri, presupuneri.

Personal:

Autodeterminare (motivație pentru învățare);

de reglementare:

stabilirea obiectivelor; comunicativ: planificarea colaborării educaționale cu profesorul și colegii

Actualizare de cunoștințe

diapozitivul numărul 2

diapozitivul numărul 3

diapozitivul numărul 4

Lucrarea frontală este invitată pentru a răspunde la întrebările:

Ce se numește material?

Cum se numeste un produs?

Corectitudinea răspunsului poate fi verificată făcând clic pe linkul de pe slide-ul nr. 3

lucrați cu manualul Citiți textul de la pagina 21 și răspundeți la întrebări

Rezervele naturale sunt nesfârșite?

Materialul este din ce este făcut ceva

Produsul este creația mâinilor umane

Copiii citesc textul de la pagina 21

Le spunem copiilor despre respectul pentru resursele naturale

comunicativ: planificarea colaborării educaționale cu profesorul și colegii;

cognitiv: logic - analiza obiectelor pentru a identifica caracteristicile,

lectura semantică.

Organizarea de activități educaționale

diapozitivul numărul 5

diapozitivele numărul 6, 7.8

diapozitivul numărul 9

Aveți aceleași imagini pe birou diverse subiecte... Luați în considerare imaginile obiectelor. În ce grupuri pot fi împărțiți? De ce? Discutați în perechi. Răspunsurile copiilor sunt ascultate.

Verificați corectitudinea acțiunilor dvs. Ce produse sunt fabricate din același material?

Explicați de ce au fost folosite materialele pentru aceste produse. Care sunt caracteristicile? Ce determină alegerea materialului pentru produs?

Copiii fac lucrări practice privind împărțirea obiectelor în grupuri:

Din lemn: scaun, cărți, tablă, caiet, poarta de lemn, dulap

Din material: perdele, tricou, pantaloni scurți.

Metal: tacâmuri, burghie, porți de fier.

Îmbrăcămintea trebuie să se potrivească, să se încălzească, să se absoarbă.

Produsele metalice sunt durabile.

Copiii fac presupuneri că trebuie să cunoască unele trăsături, caracteristici ale materialelor.

cognitiv: logic - analiza obiectelor în vederea identificării caracteristicilor și clasificării; comunicativ:

cooperare proactivă în găsirea unei soluții la problemă;

cognitiv:educațional general auto-selecție - formularea unui scop cognitiv; joc de inteligență - formularea problemei, pentru care vom investiga

Construirea unei ieșiri dintr-o dificultate

diapozitivul numărul 10.

diapozitivul numărul 11

diapozitivul numărul 14

diapozitivul numărul 15

Să fim curioși și să explorăm aceste materiale mai detaliat.

Facem cercetări. Lucru de grup.

1. Pune mostre din diferite materiale în fața ta: hârtie, țesătură, lemn, metal. Luați în considerare cu atenție. Spune-ne ce vezi.

Luați fiecare material în mâini, amintiți-vă, îndoiți. bate. Ce simți?

Ceea ce vedeți și simțiți sunt proprietățile materialelor.

Pentru a înțelege caracteristicile (proprietățile) materialelor, vom efectua un studiu practic, adică le vom studia în detaliu.

2. Studiu practic al proprietăților diferitelor materiale. Efectuați cercetări privind proprietățile materialelor. Tot ce trebuie să cercetezi se află pe birourile tale. Introduceți rezultatele cercetării în tabel.

Verificați corectitudinea lucrării dvs. pe eșantion. Răspunsurile tale se potrivesc cu eșantionul. Dacă nu, atunci hai să discutăm.

Sarcina: Cercetați-vă pagina 22

1. Dobândirea și integrarea cunoștințelor - 4

2. Colaborare - 4

3. Comunicare - 2

4. Rezolvarea problemelor - 3

5. Utilizarea TIC - 1

6. Autoorganizare și autoreglare - 2

Vorbirea orală:

Proprietățile materialelor sunt ceea ce vezi și simți.

Copiii fac cercetări cu materiale. Studiați tema de la pagina 22 a manualului și completați tabelul

Autotestare după probă.

de reglementare: planificare, prognoza; cognitiv:

analiza obiectelor pentru a identifica caracteristici, acțiuni semn-simbolice (lucrare cu un tabel)

comunicativ- cooperare proactivă în căutarea și selecția informațiilor,

planifică activități și atribuie responsabilități;

de reglementare: control, evaluare, corectare;

să efectueze o misiune de studiu cu sine „și verificare reciprocă;

cognitiv:invatamant general - capacitatea de a structura cunoștințele, comunicativ: managementul comportamentului partenerului - control, corectare, evaluare a acțiunilor partenerului, abilitate

interacționează adecvat în cadrul dialogului educațional;

- reprezintă rezultatul activităților grupului.

Ancorare primară

Citiți întrebarea de la pagina 22

Analizați tabelul:

Materialele diferite au proprietăți similare?

Numiți aceleași proprietăți pentru diferite materiale. Ce material este elastic? Și ce material cu această proprietate cunoașteți?

Cum îl ajută cunoașterea proprietăților diferitelor materiale pe fiecare meșter în munca sa?

Copiii lucrează conform tabelului.

Da sunt.

Schimbați la deformare: hârtie, pânză

Nu rupe: lemn, metal.

Nu se deformează: lemn, metal.

Tesatura, cauciuc.

de reglementare: control, evaluare, corectare; cognitiv: capacitatea de a construi în mod conștient și arbitrar un enunț de vorbire, reflecție asupra metodelor și condițiilor de acțiune; comunicativ: capacitatea de a-ți exprima gândurile

Asimilarea noilor cunoștințe

Sarcina creativă în grup

Vi se dau materiale. Sarcina este să ne imaginăm ce poate rezulta din ele? Gândiți-vă, verificați cu tabelul cum puteți utiliza proprietățile materialului.

Demonstrați corectitudinea alegerii materialului.

Lucru de grup. Copiii completează pe carduri.

Hârtie -

Lemn -

metal -

textile -

de reglementare: control, corectare, evidențiere și conștientizare a ceea ce a fost deja stăpânit și a ceea ce mai este supus asimilării, conștientizarea calității și a nivelului de asimilare;

personal: autodeterminare

Comunicativ: capacitatea de a-ți exprima gândurile cu suficientă detaliere și acuratețe

Reflectarea activității

Băieți, acum puteți răspunde la întrebarea: materialele diferite, în exterior diferite au proprietăți similare?

Ce nou ai invatat? Ce ai invatat? Unde în viață vă pot fi utile aceste cunoștințe?

Cui dintre voi i-a fost greu? Cine a făcut față singur dificultăților? Pe cine au ajutat camarazii?

Evaluează-ți munca personalaîn grup şi munca întregului grup.

Spune-ți părerea despre lecție

Continuați propozițiile: Nu am știut .... Am învățat .... Nu am putut.... Am învățat....

Răspunsurile copiilor.

Comunicativ: capacitatea de a-ți exprima gândurile cu suficientă detaliere și acuratețe; cognitiv: reflecţie; personal:însemnând formarea

Aplicație. Mese.

Proprietățile materialelor

Ceea ce cercetez

hârtie

lemn

carpa

metal

neted

stare brută

stare brută

neted

lejer

dens

lejer

dens

da

Nu

da

Nu

Se întinde (elasticitate)

Nu

Nu

da

Nu

da

Nu

da

Nu

da

Da, dar nu se scufundă

da

Nu, înec

da

Nu

da

Nu

Proprietățile materialelor

Ceea ce cercetez

hârtie

lemn

carpa

metal

Ce suprafață (netedă, aspră)

Care este densitatea (dens, liber)

Se schimbă când este șifonată (deformare)

Se întinde (elasticitate)

Ce transparență (translucid sau nu)

Care este relația cu umiditatea (se udă sau nu)

Care este puterea (se rupe sau nu)

Acasă> Prelegere

Informații generale O materiale de construcții.

În procesul de construcție, exploatare și reparare a clădirilor și structurilor, produsele de construcție și structurile din care sunt ridicate sunt supuse diferitelor influențe fizice și mecanice, fizice și tehnologice. Un inginer hidraulic trebuie să selecteze în mod competent materialul, produsul sau structura potrivită care are suficientă rezistență, fiabilitate și durabilitate pentru condiții specifice.

PRELEZA Nr. 1

Informații generale despre materialele de construcție și principalele lor proprietăți.

Materialele și produsele de construcție utilizate în construcția, reconstrucția și repararea diferitelor clădiri și structuri sunt împărțite în naturale și artificiale, care la rândul lor sunt împărțite în două categorii principale: prima categorie include: cărămidă, beton, ciment, cherestea, etc. sunt utilizate la ridicarea diferitelor elemente ale clădirilor (pereți, tavane, acoperiri, podele). Pentru a doua categorie - motiv special: hidroizolatii, termoizolatii, fonice etc. Principalele tipuri de materiale si produse de constructii sunt: ​​materiale de constructii din piatra naturala din acestea; lianți anorganice și organice; materiale forestiere și produse din acestea; hardware. În funcție de scopul, condițiile de construcție și funcționarea clădirilor și structurilor, sunt selectate materiale de construcție adecvate care au anumite calități și proprietăți protectoare din impactul asupra lor al unui mediu extern diferit. Având în vedere aceste caracteristici, orice material de construcție trebuie să aibă anumite proprietăți constructive și tehnice. De exemplu, materialul pentru pereții exteriori ai clădirilor ar trebui să aibă cea mai scăzută conductivitate termică, cu o rezistență suficientă pentru a proteja camera de frigul exterior; materialul structurii pentru irigare și drenaj - etanșeitate și rezistență la umiditate alternantă și uscare; materialul de acoperire scump (asfalt, beton) trebuie sa aiba rezistenta suficienta si abraziunea scazuta pentru a rezista la sarcinile de trafic.La clasificarea materialelor si produselor trebuie retinut ca acestea trebuie sa aiba o buna calitate. proprietățiși calitati.Proprietate- caracteristica materialului, manifestată în procesul de prelucrare, aplicare sau exploatare a acestuia. Calitate- un set de proprietăți ale materialelor care determină capacitatea acestuia de a îndeplini anumite cerințe în conformitate cu scopul său.Proprietățile materialelor și produselor de construcție sunt clasificate în trei grupe principale: fizice, mecanice, chimice, tehnologice si etc . LA chimic includ capacitatea materialelor de a rezista la acțiunea unui mediu agresiv chimic, determinând în ele reacții de schimb care duc la distrugerea materialelor, o modificare a proprietăților lor inițiale: solubilitate, rezistență la coroziune, rezistență la degradare, întărire. Proprietăți fizice : densitatea medie, în vrac, adevărată și relativă; porozitate, umiditate, randament de umiditate, conductivitate termică. Proprietăți mecanice: rezistență maximă la compresiune, tracțiune, încovoiere, forfecare, elasticitate, plasticitate, rigiditate, duritate. Proprietăți tehnologice: lucrabilitate, rezistenta la caldura, topire, viteza de intarire si uscare.

Fizice și Proprietăți chimice materiale.

Densitate medieρ 0 masa m unitate de volum V 1 material complet uscat în stare naturală; este exprimat în g / cm 3, kg / l, kg / m 3. Densitate în vrac materiale vrac ρ n masa m unitate de volum V n material vrac uscat; este exprimat în g / cm 3, kg / l, kg / m 3. Adevărata densitateρ masa m unitate de volum V material într-o stare absolut densă; este exprimat în g / cm 3, kg / l, kg / m 3. Densitate relativaρ(%) - gradul de umplere a volumului materialului cu o substanță solidă; se caracterizează prin raportul dintre volumul total al materiei solide Vîn material la întregul volum al materialului V 1 sau raportul dintre densitatea medie a materialului ρ 0 la adevărata sa densitate ρ:, sau
. PorozitateNS - gradul de umplere a volumului materialului cu pori, goluri, incluziuni gaz-aer: pentru materiale solide:
, pentru vrac:
Higroscopicitate- capacitatea materialului de a absorbi umiditatea din mediu și de a o îngroșa în masa materialului. UmiditateW (%) - raportul dintre masa de apă din material m v = m 1 - m la masa sa în stare absolut uscată m:
Absorbtia apeiV - caracterizează capacitatea materialului în contact cu apa de a o absorbi și reține în masa sa. Distinge între masă V mși volumetrice V O absorbtia apei. Absorbția de apă în masă(%) - raportul dintre masa de apă absorbită de material m v la masa materialului în stare absolut uscată m:
Absorbție volumetrică de apă(%) - raportul dintre volumul de apă absorbit de material m v / ρ v la volumul său în stare saturată de apă V 2 :
Randamentul de umiditate- capacitatea materialului de a degaja umiditate.

Proprietățile mecanice ale materialelor.

Rezistenta la compresiuneR - raportul de sarcină de rupere NS) la aria secțiunii transversale a probei F(cm 2). Depinde de mărimea probei, rata de aplicare a sarcinii, forma probei și umiditatea. Rezistență la tracțiuneR R - raportul de sarcină de rupere R la aria secțiunii transversale inițiale a probei F. Rezistență la încovoiereR și - determinata pe grinzi special confectionate. Rigiditate- proprietatea materialului de a da mici deformari elastice. Duritate- capacitatea unui material (metal, beton, lemn) de a rezista la patrunderea unei bile de otel in el sub o sarcina constanta.

PRELEGERE Nr. 2

Natural materiale de piatră.

Clasificare și tipuri principale stânci.

Rocile care au proprietățile de construcție necesare sunt folosite ca materiale de piatră naturală în construcții. Conform clasificării geologice, rocile sunt împărțite în trei tipuri: 1) magmatic (primar), 2) sedimentar (secundar)și 3) metamorfic (modificat). 1) Roci magmatice (primare). formată în timpul răcirii magmei topite care s-a ridicat din adâncurile pământului. Structura și proprietățile rocilor magmatice depind în mare măsură de condițiile de răcire ale magmei și, prin urmare, aceste roci sunt subdivizate în adâncși turnat. Stânci adânci formată în timpul răcirii lente a magmei în adâncuri crustă la presiuni mari ale straturilor supraiacente ale pământului, care au contribuit la formarea rocilor cu o structură granulo-cristalină densă, densitate mare și medie, rezistență la compresiune ridicată. Aceste roci au o absorbție scăzută de apă și o rezistență ridicată la îngheț. Aceste roci includ granit, sienit, diorit, gabro etc. Roci revărsate format în timpul eliberării magmei către suprafața pământului cu o răcire relativ rapidă și neuniformă. Cele mai frecvente roci erupte sunt porfirul, diabaza, bazaltul, rocile vulcanice libere. 2) Roci sedimentare (secundare). format din roci primare (ignee) sub influența extremelor de temperatură, a radiației solare, a acțiunii apei, a gazelor atmosferice etc. În acest sens, rocile sedimentare se împart în detrital (liber), chimicși organogenic. Până la moloz rocile libere includ pietriș, piatră zdrobită, nisip, argilă. Chimic roci sedimentare : calcar, dolomit, gips. Roci organice: rocă calcaroasă, diatomit, cretă. 3) Roci metamorfice (modificate). format din roci magmatice și sedimentare sub influența temperaturilor și presiunilor ridicate în procesul de ridicare și coborâre a scoarței terestre. Acestea includ șisturi, marmură, cuarțit.

Clasificarea și principalele tipuri de materiale din piatră naturală.

Materialele și produsele din piatră naturală sunt obținute prin prelucrarea rocilor. Pe calea primirii materialele de piatră se împart în piatră ruptă (cariera) - se exploatează prin metoda explozivă; piatră ciobită grosier - obținută prin despicare fără prelucrare; zdrobit - obținut prin zdrobire (piatră zdrobită, nisip artificial); piatra sortata (pietris, pietris) .Materialele de piatra sunt impartite in pietre dupa forma formă neregulată(piatră zdrobită, pietriș) și produse în bucată care au forma corectă (plăci, blocuri). Piatra zdrobita- bucăți de rocă cu unghi ascuțit cu dimensiuni cuprinse între 5 și 70 mm, obținute prin zdrobirea mecanică sau naturală a molozului (piatră ruptă) sau a pietrelor naturale. Se folosește ca agregat grosier pentru prepararea amestecurilor de beton, a dispozitivelor de fundație. Pietriş- bucăți rotunjite de rocă cu dimensiuni cuprinse între 5 și 120 mm, utilizate și pentru prepararea amestecurilor de pietriș artificial- piatră zdrobită - amestec liber de boabe de rocă de la 0,14 la 5 mm în dimensiune De obicei, se formează ca urmare a intemperiilor rocilor, dar poate fi obținut și artificial - prin zdrobirea pietrișului, a pietrei zdrobite și a bucăților de roci.

PRELEGERE Nr. 3

Lianți hidrotaționali (anorganici).

Lianti aeropurtati. Lianti hidraulici.

Lianți de hidrotație (anorganici). sunt numite materiale fin măcinate (pulberi), care, amestecate cu apă, formează un aluat de plastic care este capabil să se întărească în procesul de interacțiune chimică cu acesta, câștigând rezistență, în timp ce leagă agregatele introduse în el într-un singur monolit, de obicei materiale de piatră (nisip, pietriș, piatră zdrobită), formând astfel o piatră artificială, cum ar fi gresie, conglomerat Lianții hidrotaționali se împart în aer(întărindu-se şi căpătând putere numai în aer) şi hidraulic(întărire în umiditate, aer și sub apă). Var aer de constructiiCaO - un produs de ardere moderată la 900-1300°C al rocilor carbonatice naturale CaCO 3 care conțin până la 8% impurități de argilă (calcar, dolomit, cretă etc.). Arderea se efectuează în mine și cuptoare rotative. Cele mai răspândite sunt cuptoarele cu arbore. La calcinarea calcarului într-un cuptor cu puț, materialul care se deplasează în mină de sus în jos trece prin trei zone succesive: o zonă de încălzire (uscare a materiilor prime și eliberare de substanțe volatile), o zonă de ardere (descompunerea substanțelor) și o zonă de încălzire. zona de racire. În zona de încălzire calcarul se încălzește până la 900 ° C datorită căldurii provenite din zona de ardere din produsele gazoase de ardere. În zona de tragere arderea combustibilului și descompunerea calcarului CaCO 3 pe var CaOși dioxid de carbon CO 2 la 1000-1200 ° C. În zona de răcire calcarul ars este răcit la 80-100 ° C prin mișcarea aerului rece în sus.Ca urmare a arderii, dioxidul de carbon se pierde complet și se obține bulgări, varul nestins se obține sub formă de bulgări de culoare albă sau gri... Var nestins este un produs din care se obtin diferite tipuri de var aer de constructii: pulbere macinata var nestins, pastă de var. Varul aerian de construcții de diferite tipuri este utilizat la prepararea mortarelor de zidărie și ipsos, beton de calitate scăzută (funcționând în condiții de uscare la aer), fabricarea produselor de silicat dens (cărămizi, blocuri mari, panouri), producerea de cimenturi mixte. Inginerie hidraulică și instalații de irigare iar structurile funcționează sub expunere constantă la apă. Aceste condiții dificile de funcționare ale structurilor și structurilor necesită utilizarea lianților care au nu numai proprietățile de rezistență necesare, ci și rezistența la apă, rezistența la îngheț și rezistența la coroziune. Aceste proprietăți sunt posedate de lianții hidraulici. Var hidraulic se obțin prin prăjirea moderată a marnelor naturale și a calcarelor marnos la 900-1100°C. Marnul și calcarul marnos folosit pentru producerea varului hidraulic conțin de la 6 până la 25% argilă și impurități nisipoase. Proprietățile sale hidraulice sunt caracterizate de un modul hidraulic (sau principal) ( m), reprezentând raportul în procente dintre conținutul de oxizi de calciu și conținutul sumei de oxizi de siliciu, aluminiu și fier:

Varul hidraulic este o substanță cu întărire lentă și cu întărire lentă. Este utilizat pentru prepararea mortarelor, betoanelor de calitate scăzută, betoanelor ușoare și pentru producerea de betoane mixte. Ciment Portland- un liant hidraulic obtinut prin imbinare, macinare fina a clincherului si a gipsului dihidrat. Clincher- un produs de ardere înainte de sinterizare (la t> 1480 ° C) al unei compoziții omogene, definite, de calcar natural sau brut sau amestec de gips. Masa de materie primă se arde în cuptoare rotative. Cimentul Portland este folosit ca liant la prepararea mortarelor și betoanelor de ciment. Ciment Portland de zgură- în compoziția sa are un aditiv hidraulic sub formă de zgură granulară, de furnal sau electrotermofosforică, răcită după un mod special. Se obține prin măcinarea în comun a clincherului de ciment Portland (până la 3,5%), a zgurii (20 ... 80%) și a pietrei de gips (până la 3,5%). Cimentul Portland de zgură are o creștere lentă a rezistenței în perioadele inițiale de întărire, dar mai târziu rata de creștere a rezistenței crește. Este sensibil la temperatura ambientală, rezistent atunci când este expus la moale ape sulfatate, are o rezistenta redusa la inghet. Ciment carbonat Portland se obtin prin macinarea in comun a clincherului de ciment cu 30% calcar. Are o generare redusă de căldură în timpul călirii, durabilitate sporită.

PRELEGERE Nr. 4

Soluții de construcție.

Informații generale.

Mortare pentru constructii sunt amestecuri cu granulație fină dozate cu grijă, formate dintr-un liant anorganic (ciment, var, gips, argilă), agregat fin (nisip, zgură mărunțită), apă și, dacă este necesar, aditivi (anorganici sau organici). Când sunt proaspăt preparate, pot fi așezate pe bază strat subțire completând toate neregulile sale. Ele nu se exfoliază, nu se întăresc, nu se întăresc și nu câștigă rezistență, transformându-se într-un material asemănător pietrei. Mortarele sunt folosite pentru zidărie, finisare, reparații și alte lucrări. Se clasifică după densitate medie: grele cu medii ρ = 1500kg/m 3, ușor spre mediu ρ <1500кг/м 3 . По назначению: гидроизоляционные, талтопогенные, инъекционные, кладочные, отделочные и др. Растворы приготовленные на одном виде вяжущего вещества, называют простыми, из нескольких вяжущих веществ смешанными (цементно-известковый). Строительные растворы приготовленные на воздушных вяжущих, называют воздушными (глиняные, известковые, гипсовые). Состав растворов выражают двумя (простые 1:4) или тремя (смешанные 1:0,5:4) числами, показывающие объёмное соотношение количества вяжущего и мелкого заполнителя. В смешанных растворах первое число выражает объёмную часть основного вяжущего вещества, второе – объёмную часть дополнительного вяжущего вещества по отношению к основному. В зависимости от количества вяжущего вещества и мелкого заполнителя растворные смеси подразделяют на gras- conţinând o cantitate mare de astringent. Normal- cu conținutul obișnuit de liant. Slab- conţinând o cantitate relativ mică de astringent (plastic scăzut). Pentru prepararea mortarelor, este mai bine să folosiți nisip cu boabe care au o suprafață aspră. Nisipul protejează soluția de crăpare în timpul întăririi și reduce costul acesteia. Mortare hidroizolante (impermeabile)- mortare de ciment de compoziție 1: 1 - 1: 3,5 (de obicei grase), la care se adaugă cerezită, amominat de sodiu, azotat de calciu, clorură ferică, emulsie de bitum. Cerezit- reprezinta o masa de culoare alba sau galbena, obtinuta din acid anilic, var, amoniac. Cerezitul umple porii mici, crește densitatea soluției, făcând-o impermeabilă. Pentru fabricarea mortarelor de hidroizolație se utilizează ciment Portland, ciment Portland rezistent la sulfat. Nisipul este folosit ca agregat fin în soluțiile de hidroizolație. Mortare de zidărie- folosit la așezarea pereților de piatră, a structurilor subterane. Sunt ciment-var, ciment-argilă, var și ciment. Solutii de finisare (tencuiala).- se împarte după destinație în exterior și interior, după amplasare în tencuială în pregătitoare și finisare. Soluții acustice- mortare usoare cu o buna izolare fonica. Aceste soluții sunt preparate din ciment Portland, ciment de zgură Portland, var, gips și alți lianți folosind materiale poroase ușoare (pied ponce, perlit, argilă expandată, zgură) ca umplutură.

PRELEZA Nr. 5

Beton convențional pe bază de lianți de hidratare.

Materiale pentru beton normal (cald). Designul compoziției amestec de beton.

 Beton- un material din piatra artificiala obtinut ca urmare a intaririi unui amestec de beton, format din agregate dozate intr-un anumit raport de lianti de hidratare (cimentare), fine (nisip) si mari (piatra sparta, pietris), apa si, la nevoie , aditivi. Ciment... La prepararea unui amestec de beton, tipul de ciment utilizat și marca acestuia depind de condițiile de lucru ale viitoarei structuri sau structuri de beton, de scopul acestora și de metodele de lucru. Apă... Pentru prepararea amestecului de beton se folosește apă potabilă obișnuită, care nu conține impurități nocive care împiedică întărirea pietrei de ciment. Pentru prepararea amestecului de beton este interzisă folosirea apei de canalizare, industrială sau menajeră, a apei de mlaștină. Agregat fin... Nisipul natural sau artificial este folosit ca agregat fin. Dimensiunea granulelor de la 0,14 la 5 mm densitate reală peste ρ > 1800 kg/m 3. Nisipul artificial se obține prin zdrobirea rocilor dense, grele. La evaluarea calității nisipului, se determină densitatea reală a acestuia, densitatea medie în vrac, golul intergranular, conținutul de umiditate, compoziția granulometrică și modulul de dimensiune. În plus, ar trebui investigați indicatori suplimentari de calitate ai nisipului - forma boabelor (unghi ascuțit, rotunjime ...), rugozitate etc. Cereale sau compoziția granulometrică a nisipului trebuie să îndeplinească cerințele GOST 8736-77. Se determină prin cernerea nisipului uscat printr-un set de site cu orificii de 5,0; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 și 0,14 mm. Ca urmare a cernerii unei probe de nisip prin acest set de site, pe fiecare dintre ele rămâne câte un reziduu, numit privatA i... Se găsește ca raport dintre masa reziduului de pe o sită dată m i la masa întregii probe de nisip m:

Pe lângă rămășițele parțiale, se găsesc rămășițe complete A, care sunt definite ca suma tuturor reziduurilor private în % de pe sitele de deasupra + resturile parțiale de pe o sită dată:

În funcție de rezultatele cernerii nisipului, modulul său de dimensiune este determinat:

Unde A- resturile totale pe site,%. Nisip grosier ( M La >2,5 ), in medie ( M La =2,5…2,0 ), mic ( M La =2,0…1,5 ), foarte mic ( M La =1,5…1,0 ). Prin trasarea curbei de cernere a nisipului pe graficul compoziției granulometrice admisibile, se determină adecvarea nisipului pentru producerea amestecului de beton. 1- curba de cernere de laborator pentru nisip si respectiv agregat grosier. De mare valoareîn alegerea nisipului pentru un amestec de beton are golul său intergranular V NS (%) , care este determinată de formula: ρ n.p- densitatea în vrac a nisipului, g/cm 3; ρ - densitatea adevărată a nisipului, g/cm 3; V nisipuri bune golul intergranular este de 30 ... 38%, în goluri cu granulație diferită - 40 ... 42%. Substituent mare... Piatra zdrobită naturală sau artificială sau pietrișul cu granulație de 5 până la 70 mm este utilizată ca agregat grosier pentru un amestec de beton. Pentru a asigura o compoziție dimensională optimă, agregatul grosier este împărțit în fracții în funcție de cea mai mare dimensiune a granulelor. D naib.; La D naib= agregatul grosier de 20 mm are două fracții: de la 5 la 10 mm și de la 10 la 20 mm; La D naib= 40mm - trei fracții: de la 5 la 10 mm; de la 10 la 20 mm și de la 20 la 40 mm; La D naib= 70mm - patru fracții: de la 5 la 10 mm; de la 10 la 20 mm; de la 20 la 40 mm; de la 40 la 70 mm. Golul intergranular al agregatului grosier are o mare influență asupra consumului de ciment în timpul preparării amestecului de beton. V p.cr (%), care este determinată cu o precizie de 0,01% prin formula: ρ n.cr Este densitatea medie în vrac a agregatului grosier. ρ pentru că mușcătura- densitatea medie a agregatului grosier într-o bucată. Indicatorul de golire intergranulară ar trebui să fie minim. Valoarea sa mai mică poate fi obținută prin selectarea compoziției granulometrice optime a agregatului grosier. Compoziția granulometrică a agregatului grosier se stabilește ca urmare a cernerii agregatului grosier uscat cu un set de site cu orificii de dimensiunea 70; 40; douăzeci; zece; 5 mm, ținând cont de maximul său D naib si minime D naim mărimea. Piatra zdrobita- de obicei material afanat artificial cu boabe grosiere nerotunjite, obtinut prin strivirea rocilor, grosier pietriș natural sau pietre artificiale. Pentru a determina adecvarea pietrei zdrobite, trebuie să știți: densitatea reală a rocii, densitatea medie a pietrei zdrobite, densitatea medie în vrac a pietrei zdrobite, vidul intergranular relativ și conținutul de umiditate al pietrei zdrobite. Pietriş- material natural afânat cu granule rotunjite, netede, format în procesul de intemperii fizice a rocilor. Cerințele pentru pietriș sunt aceleași ca și pentru piatra zdrobită. Aditivi... Introducerea aditivilor în amestecul de ciment, mortar sau beton este simplă și într-un mod convenabil imbunatatirea calitatii cimentului, mortarului si betonului. Permițând îmbunătățirea semnificativă nu numai a proprietăților lor, ci și a indicatorilor tehnici și operaționali. Aditivii sunt utilizați la producerea lianților, la prepararea mortarelor și a amestecurilor de beton. Acestea vă permit să schimbați calitatea amestecului de beton și a betonului în sine; afectând lucrabilitatea, rezistența mecanică, rezistența la îngheț, rezistența la fisuri, rezistența la apă, rezistența la apă, conductibilitatea termică, rezistența la mediu. Principalele proprietăți ale amestecului de beton includ coeziunea (capacitatea de a-și menține omogenitatea fără delaminare în timpul transportului, descărcarii), uniformitatea, capacitatea de reținere a apei (joacă un rol semnificativ în formarea structurii betonului, dobândind rezistența, rezistența la apă). și rezistență la îngheț), lucrabilitate (capacitatea sa de a rapid cost minim energie pentru a dobândi configurația și densitatea necesare, asigurând producerea betonului de înaltă densitate). Amestecul de beton proaspăt preparat trebuie să fie bine amestecat (omogen), adecvat transportului la locul de instalare, ținând cont de condițiile meteorologice, rezistând în același timp la separarea apei și delaminare.  Sarcina de proiectare și selectare a compoziției amestecului de beton include selecția materialelor necesare (liant și alte componente) și stabilirea raportului cantitativ optim al acestora. Pe baza acestuia, se obține un amestec de beton cu proprietăți tehnologice specificate, precum și cel mai economic și durabil beton care îndeplinește cerințele de proiectare și funcționare cu cel mai mic consum posibil de ciment. În consecință, amestecul de beton din compoziția proiectată trebuie să aibă nesegregare, lucrabilitatea necesară, coeziunea, iar betonul realizat din acest amestec trebuie să aibă proprietățile cerute: densitate, rezistență, rezistență la îngheț și rezistență la apă. Cel mai simplu mod de a proiecta compoziția amestecului de beton este de a calcula în volume absolute, pe baza ipotezei că amestecul de beton preparat, așezat și compactat nu ar trebui să aibă goluri. Proiectarea compoziției se realizează folosind recomandările actuale și documente normativeîn următoarea secvență:

Și raportul de randament al betonului:

Raportul randamentului betonului β ar trebui să fie în intervalul 0,55 ... 0,75. Compoziția proiectată a amestecului de beton este specificată pe amestecurile de probă. De asemenea, verifică mobilitatea amestecului de beton. Dacă mobilitatea amestecului de beton se dovedește a fi mai mare decât este necesar, atunci apă și ciment sunt adăugate la lot în porții mici, menținând în același timp un raport constant. V/C până când mobilitatea amestecului de beton devine egală cu cea specificată. Dacă mobilitatea se dovedește a fi mai mare decât cea specificată, atunci i se adaugă nisip și agregat grosier (în porțiuni de 5% din cantitatea inițială), păstrând raportul selectat V/C... Pe baza rezultatelor testării loturilor se efectuează ajustări la compoziția proiectată a amestecului de beton, având în vedere că în condițiile de producție nisipul și agregatul grosier folosit sunt în stare umedă, iar agregatul grosier are o oarecare absorbție de apă, consum ( l Document

Măsurile importante pentru îmbunătățirea în continuare a construcției de management al apei sunt îmbunătățirea calității lucrărilor, reducerea cât mai mult posibil a timpului și costurilor construcției, ceea ce este strâns legat de utilizarea rațională a

Materiale de construcție pietre de construcție și de fațare

Document

Măruntaiele regiunii Sakhalin conțin rezerve semnificative de tot felul de materiale de construcție. Rezerve explorate și resurse deduse de roci magmatice, metamorfice și sedimentare adecvate pentru utilizare ca

Extinderea utilizării elementelor prefabricate ale clădirilor și structurilor, mecanizarea complexă a tuturor proceselor de construcție și instalare și utilizarea fluxului de organizare a muncii

Document

Baza industrializării construcției de instalații agricole este extinderea utilizării elementelor prefabricate ale clădirilor și structurilor, mecanizarea cuprinzătoare a tuturor proceselor de construcție și instalare și utilizarea organizării fluxului de lucru.

Controlul calității materialelor de construcție polimerice prin cromatografie în gaze folosind adsorbanți modificați cu radiații 23.05.05 Materiale și produse de construcție

Rezumat disertație

Introducere

Dragi elevi, începem să studiem cursul „Știința generală a materialelor”. Prelegerile care vor fi susținute în acest semestru vă vor ajuta să înțelegeți natura fizico-chimică a structurii și proprietăților diferitelor materiale. Veți afla de ce materialele naturale și cele create artificial au conductivitate termică, proprietăți mecanice și operaționale diferite, cum aceste proprietăți sunt legate între ele, cum și în ce limite pot fi modificate. Concomitent cu studiul acestor probleme, veți deveni mai profund familiarizat cu proprietățile fizice și chimice ale elementelor, informații despre care sunt stabilite în sistemul periodic al D.I. Mendeleev. Aș dori să subliniez că structura atomilor elementelor chimice determină structura și energia legăturilor chimice formate de aceștia, care, la rândul lor, stau la baza întregului complex de proprietăți ale substanțelor și materialelor. Numai bazându-ne pe o înțelegere a interacțiunii chimice a atomilor, este posibil să se controleze procesele care au loc în substanțe și să se obțină caracteristicile de performanță specificate.

Cu toate acestea, mai important decât studiul problemelor individuale evidențiate în prelegeri este oportunitatea oferită de a combina prevederile de bază ale fizicii, chimiei și direcțiilor științifice aplicate (termofizică, mecanică) pentru o înțelegere cuprinzătoare a interacțiunii substanțelor și a proprietăților lor. .

În cadrul prelegerilor, atenția principală este acordată fundamentelor fundamentale ale științei materialelor datorită faptului că știința materialelor moderne are ca scop obținerea de materiale cu caracteristici date și servește drept bază pentru tehnologiile de înaltă tehnologie ale secolului XXI.

Material se numeste o substanta care are necesarulun set de proprietăți pentru a îndeplini separat o funcție datăsau în combinație cu alte substanțe.

Știința modernă a materialelor s-a dezvoltat pe deplin ca știință în a doua jumătate a secolului al XX-lea, care a fost asociată cu creșterea rapidă a rolului materialelor în dezvoltarea ingineriei, tehnologiei și construcțiilor. Crearea de materiale fundamental noi cu proprietăți date și, pe baza acestora, cele mai complexe structuri au permis omenirii să obțină un succes fără precedent în tehnologia atomică și spațială, electronică, tehnologia informației, construcții etc., într-un timp scurt. Putem presupune că Stiinta Materialelor - aceasta sectiune cunoștințe științifice dedicat proprietăților substanțelor și schimbării lor direcționale în vederea obținerii de materiale cu caracteristici de performanță prestabilite. Se bazează pe baza fundamentală a tuturor ramurilor fizicii, chimiei, mecanicii și disciplinelor conexe și include bazele teoretice ale tehnologiilor moderne de știință intensivă pentru producția, prelucrarea și utilizarea materialelor. La baza științei materialelor se află cunoștințele despre procesele care au loc în materiale sub influența diverșilor factori, despre influența acestora asupra complexului de proprietăți ale materialelor, despre metodele de monitorizare și control al acestora. Prin urmare, știința materialelor și tehnologia materialelor sunt domenii de cunoaștere interdependente.

Cursul în știința materialelor și tehnologia materialelor de construcție servește obiective cunoasterea naturii si proprietatilor materialelor, metode de obtinere a materialelor cu caracteristici specificate pentru cea mai eficienta utilizare in constructii.

Scopuri principale studiază cursul:

Să ofere o înțelegere a naturii fizico-chimice a fenomenelor care apar în materiale atunci când sunt expuse la diverși factori în condițiile de producție și funcționare, precum și influența lor asupra proprietăților materialelor;

Stabiliți relația dintre compoziția chimică, structura și proprietățile materialelor;

Să studieze fundamentele teoretice și practica implementării diverselor metode de obținere și prelucrare a materialelor care asigură o fiabilitate și durabilitate ridicate a structurilor de construcție;

Să ofere cunoștințe despre principalele grupe de materiale nemetalice, proprietățile și aplicațiile acestora.

Prelegerile dezvăluie:

Fundamentele interacțiunii atomilor și moleculelor, care fac posibilă explicarea în continuare a efectului asupra proprietăților unui material al compoziției sale chimice și a proceselor de prelucrare direcționată;

Structura solidă, defecte de structură cristalină și rolul lor în formarea proprietăților materialelor;

Fenomene de transfer de căldură, masă și sarcină, care sunt esența oricărui proces tehnologic;

Fundamente teoretice pentru obținerea structurilor amorfe ale materialelor;

Elemente de mecanică a deformării elastice și plastice și a distrugerii materialelor, care stau la baza formării rezistenței și fiabilității materialelor și structurilor moderne de construcție, precum și metodele de testare a acestora;

Deci, sarcina științei materialelor moderne este de a obține materiale cu proprietăți predeterminate. Proprietățile materialelor sunt determinate de compoziția și structura chimică, care sunt rezultatul obținerii materialului și al prelucrării sale ulterioare. Dezvoltarea materialelor și tehnologiilor necesită cunoașterea fenomenelor și proceselor fizico-chimice care au loc în material în diferitele etape ale producției, prelucrării și exploatării acestuia, predicția, descrierea și controlul acestora. Astfel, cunoașterea teoriei este necesară pentru a crea procese tehnologice controlate, al căror rezultat va fi un material cu valori clar definite ale proprietăților de lucru.

Proprietățile fizico-chimice ale unei substanțe sunt determinate de structura electronică a atomilor ei. Interacțiunile atomilor sunt asociate, în primul rând, cu interacțiunea învelișurilor lor electronice. Prin urmare, atunci când se dezvoltă materiale și procese pentru prepararea lor, este necesar să se înțeleagă clar modul în care diferitele elemente chimice dau și primesc electroni, cum o schimbare a stării electronice afectează proprietățile elementelor.

Să ne amintim structura electronică a atomului.

Structura electronică a atomului

Timp de aproximativ două mii și jumătate de ani, filozoful grec antic Democrit a exprimat ideea că toate corpurile din jurul nostru constau din cele mai mici particule invizibile și indivizibile - atomi.

Din atomi, ca și din cărămizi deosebite, moleculele sunt asamblate: din atomi identici - molecule simplu, substanțe, din atomi de diferite tipuri - molecule complex substante.

Deja la sfârșitul secolului al XIX-lea, știința a stabilit că atomii nu sunt particule „indivizibile”, așa cum și-a imaginat filosofia antică, ci, la rândul lor, constau din particule și mai mici și, ca să spunem așa, chiar mai simple. În prezent, existența a aproximativ trei sute de particule elementare care alcătuiesc atomii a fost dovedită cu mai mult sau mai puțină certitudine.

Pentru a studia transformările chimice, în majoritatea cazurilor, este suficient să indicăm trei particule care alcătuiesc un atom: protoni, electroni șineutroni.

Un proton este o particulă de masă luată în mod convențional ca o unitate (1/12 din masa unui atom de carbon) și o unitate de sarcină pozitivă. Masa protonilor - 1,67252 x 10 -27 kg

Un electron este o particulă cu masă practic nulă (de 1836 de ori mai mică decât cea a unui proton) și o singură sarcină negativă. Masa unui electron este de 9,1091x10 -31 kg.

Un neutron este o particulă cu o masă aproape egală cu masa unui proton, dar fără sarcină (neutru). Masa neutronului este de 1,67474 x 10 -27 kg.

Știința modernă prezintă atomul cu aproximativ aceeași structură ca a noastră sistem solar: în centrul atomului se află miez(soarele), în jurul căruia electronii se rotesc la o distanță relativ mare (ca planetele în jurul soarelui). Acest model „planetar” al atomului, propus în 1911 de Ernest Rutherford și rafinat de postulatele lui Bohr în 1913, și-a păstrat semnificația până în zilele noastre.

În nucleu, format din protoni și neutroni și ocupând o parte foarte mică din volumul unui atom, cea mai mare parte a atomului este concentrată (masa electronilor nu este de obicei luată în considerare în calculele chimice ale maselor atomice și moleculare).

Numărul de protoni din nucleu determină vedere atom. În total, acum au fost descoperite peste o sută de tipuri de atomi, care sunt prezentate în Tabelul elementelor sub numere corespunzătoare numărului de protoni din nucleu.

Cel mai simplu atom conține un singur proton în nucleul său: acesta este un atom de hidrogen. Atomul mai complex de heliu are deja doi protoni în nucleu, al treilea (litiu) are trei etc. Un anumit tip de atom se numește element.

2. Structura și proprietățile materialelor de finisare

Structura internă a materialelor

În funcție de starea de agregare și stabilitate, solidele pot avea o structură strict ordonată - cristalină, sau structură dezordonată, haotică - amorfă.

Natura particulelor situate la locurile rețelei cristaline și forțele predominante de interacțiune (legături chimice) determină natura rețelei cristaline: atomică cu legături covalente, moleculară cu legături van der Waals și hidrogen, ionică cu legături ionice, metalice cu legaturi metalice.

Rețea atomică este format din atomi neutri legați prin legături covalente. Substanțele cu legături covalente se disting prin duritate ridicată, refractaritate, insolubilitate în apă și în majoritatea celorlalți solvenți. Diamantul și grafitul sunt exemple de rețele atomice. Energia legăturilor covalente este de la 600 la 1000 kJ/mol

Rețea moleculară construite din moleculele lor (I 2, Cl 2, CO 2 etc.) legate între ele prin legături intermoleculare sau de hidrogen. Legăturile intermoleculare au o valoare energetică scăzută, nu mai mult de 10 kJ/mol; legăturile de hidrogen au o valoare ceva mai mare (20-80 kJ/mol), prin urmare substanțele cu o rețea moleculară au rezistență scăzută, punct de topire scăzut și volatilitate ridicată. Astfel de substanțe nu conduc curentul. Substanțele cu o rețea moleculară includ materiale organice, gaze nobile și unele substanțe anorganice.

Rețea ionică formată din atomi foarte diferiți ca electronegativitate. Este tipic pentru compușii metalelor alcaline și alcalino-pământoase cu halogeni. Cristalele ionice pot consta și din ioni poliatomici (de exemplu, fosfați, sulfați etc.). Într-o astfel de rețea, fiecare ion este înconjurat de un anumit număr de contraioni. De exemplu, în rețeaua cristalină NaCl, fiecare ion de sodiu este înconjurat de șase ioni de clor și fiecare ion de clor este înconjurat de șase ioni de sodiu. Datorită nedirecționalității și nesaturației legăturii ionice, cristalul poate fi privit ca o moleculă gigantică, iar conceptul obișnuit de moleculă aici își pierde sensul. Substanțele cu o rețea ionică se caracterizează printr-un punct de topire ridicat, volatilitate scăzută, rezistență ridicată și energie semnificativă a rețelei cristaline. Aceste proprietăți aduc cristalele ionice mai aproape de cele atomice. Energia de legare a rețelei ionice este aproximativ egală, după unele surse, mai mică decât energia rețelei covalente.

Grile metalice formează metale. Locurile de rețea conțin ioni metalici, iar electronii de valență sunt delocalizați în întregul cristal. Astfel de cristale pot fi considerate ca o moleculă imensă cu un singur sistem de orbitali moleculari multicentrici. Electronii se află în orbitalii de legătură ai sistemului, iar orbitalii de antilegare formează banda de conducere. Deoarece energia de legare a orbitalilor de legare și antilegare este apropiată, electronii trec cu ușurință în banda de conducere și se mișcă în interiorul cristalului, formând, așa cum ar fi, un gaz de electroni. Masa 3.1 ca exemplu, energiile de legare pentru cristale cu tipuri diferite comunicare.

Dispunerea ordonată a particulelor în cristal este reținută la distanțe mari, iar în cazul cristalelor formate ideal, pe întregul volum al materialului. Această ordonare a structurii solidelor se numește comanda pe raza lunga.

Clasificarea materialelor

Materialele solide sunt, în general, clasificate în trei grupe principale. Acestea sunt metale, ceramică și polimeri. Această diviziune se bazează în primul rând pe caracteristicile structurii chimice și ale structurii atomice a materiei. Majoritatea materialelor pot fi atribuite fără ambiguitate unui grup sau altuia, deși sunt posibile și cazuri intermediare. În plus, trebuie remarcată existența compozitelor în care sunt combinate materiale aparținând două sau trei dintre grupele enumerate. Mai jos va fi o scurtă descriere a diferitelor tipuri de materiale și a caracteristicilor comparative ale acestora.

Un alt tip de materiale sunt materialele moderne speciale (avansate) destinate utilizării în domenii high-tech (high-tech) precum semiconductori, materiale biologice, materiale inteligente și substanțe utilizate în nanotehnologie.

METALELE

Materialele care aparțin acestui grup includ unul sau mai multe metale (cum ar fi fier, aluminiu, cupru, titan, aur, nichel), precum și adesea unele elemente nemetalice (cum ar fi carbonul, azotul sau oxigenul) în cantități relativ mici.

Atomii din metale și aliaje sunt aranjați într-o ordine foarte perfectă. În plus, în comparație cu materialele ceramice și polimerice, densitatea metalelor este relativ mare.

În ceea ce privește proprietățile mecanice, toate aceste materiale sunt relativ dure și durabile. În plus, au o anumită ductilitate (adică, capacitatea de a se deforma mari fără distrugere) și rezistență la rupere, ceea ce a asigurat aplicarea lor largă într-o varietate de structuri.

V materiale metalice există mulți electroni delocalizați, adică electroni care nu sunt asociați cu atomi specifici. Prezența unor astfel de electroni explică în mod direct multe dintre proprietățile metalelor. De exemplu, metalele sunt conductoare extrem de bune pentru curentul electric și căldură. Sunt impermeabile la lumina vizibilă. Suprafețele metalice lustruite sunt strălucitoare. În plus, unele metale (de exemplu fier, cobalt și nichel) au proprietăți magnetice de dorit pentru utilizarea lor.

CERAMICĂ

Ceramica este un grup de materiale care ocupă o poziție intermediară între metale și elementele nemetalice. Cum regula generala, clasa ceramicii include oxizi, nitruri și carburi. De exemplu, unele dintre cele mai populare tipuri de ceramică sunt compuse din oxid de aluminiu (Al2O3), dioxid de siliciu (SiO2), nitrură de siliciu (Si3N4). În plus, printre acele substanțe pe care mulți le numesc materiale ceramice tradiționale se numără diverse argile (în special cele folosite la fabricarea porțelanului), precum și betonul și sticla. În ceea ce privește proprietățile mecanice, ceramica este relativ rezistentă și materiale rezistente comparabil prin aceste caracteristici cu metalele. În plus, ceramica tipică este foarte tare. Cu toate acestea, ceramica este un material extrem de fragil (lipsă aproape completă de ductilitate) și nu rezistă bine la rupere. Toate ceramicele tipice nu conduc căldura și electricitatea (adică conductivitatea lor electrică este foarte scăzută).

Ceramica se caracterizează prin rezistență mai mare la temperaturi ridicate și influențe nocive ale mediului. În ceea ce privește proprietățile lor optice, ceramica poate fi materiale transparente, translucide sau complet opace, iar unii oxizi, de exemplu, oxidul de fier (Fe2O3), au proprietăți magnetice.

COMPOZITE

Compozitele sunt o combinație de două (sau mai multe) materiale separate care aparțin diferitelor clase de substanțe enumerate mai sus, de exemplu. metale, ceramică și polimeri. Scopul creării compozitelor a fost de a realiza o astfel de combinație de proprietăți ale diferitelor materiale care nu pot fi obținute pentru componente individuale, precum și de a oferi o combinație optimă a caracteristicilor acestora. Se cunosc un număr mare de compozite diferite, care sunt obținute prin combinarea metalelor, ceramicii și polimerilor. Mai mult, unii materiale naturale sunt, de asemenea, compozite, cum ar fi lemnul și osul. Cu toate acestea, majoritatea compozitelor discutate în această carte sunt materiale realizate din materiale sintetice.

Unul dintre cele mai populare și familiare tuturor materialelor compozite este fibra de sticlă. Acest material este fibre scurte de sticlă încorporate într-o matrice polimerică, de obicei rășină epoxidică sau poliesterică. Fibrele de sticlă sunt puternice și dure, dar fragile. În același timp, matricea polimerică este din plastic, dar rezistența sa este scăzută. Combinația acestor substanțe duce la obținerea unui material relativ rigid și de mare rezistență, care, totuși, are suficientă ductilitate și flexibilitate.

Un alt exemplu de compozit important din punct de vedere tehnologic este plasticul armat cu fibră de carbon (CFRP). În aceste materiale, fibrele de carbon sunt plasate într-o matrice polimerică. Materialele de acest tip sunt mai rigide și mai durabile decât fibra de sticlă, dar în același timp sunt mai scumpe. CFRP-urile sunt utilizate în inginerie aerospațială, precum și în echipamente sportive de înaltă calitate, cum ar fi biciclete, crose de golf, rachete de tenis, schiuri și snowboard-uri.

MATERIALE AVANSATE

Materialele care sunt destinate utilizării în produse de înaltă tehnologie („high-tech”) sunt uneori denumite în mod convențional materiale „progresive”. Tehnologia înaltă se referă de obicei la dispozitive sau produse care se bazează pe principii moderne sofisticate. Aceste produse includ o varietate de echipamente electronice, cum ar fi camere video digitale și audio, playere CD/DVD, computere, sisteme cu fibră optică, precum și sateliți spațiali, tehnologie aerospațială și rachetă.

Materialele progresive, în esență, sunt de obicei tipice substanțelor discutate mai sus, dar cu proprietăți îmbunătățite, dar și materiale noi cu caracteristici remarcabile. Aceste materiale pot fi metale, ceramică sau polimeri, dar costul lor este de obicei foarte mare. Materialele progresive includ, de asemenea, semiconductori, biomateriale și substanțe pe care le numim „materiale ale viitorului”. Acestea sunt așa-numitele materiale „inteligente” și produse nanotehnologice, care sunt destinate, de exemplu, fabricării de lasere, circuite integrate, dispozitive de stocare magnetică, afișaje cu cristale lichide și fibre optice.

SEMICONDUCTORI

În ceea ce privește proprietățile electrice, semiconductorii ocupă o poziție intermediară între materialele conductoare de electricitate (metale și aliaje metalice) și izolatori (ceramica și polimeri). În plus, caracteristicile electrice ale semiconductorilor sunt extrem de sensibile la prezența unor cantități minime de atomi străini, a căror concentrație trebuie controlată până la nivelul regiunilor foarte mici. Dezvoltarea materialelor semiconductoare a făcut posibilă dezvoltarea unor sisteme integrate care au revoluționat electronica și tehnologia computerelor (chiar dacă nu mai vorbim de schimbările din viața noastră) în ultimele trei decenii.

BIOMATERIALE

Biomaterialele sunt folosite pentru a crea implanturi pentru corpul uman, care sunt concepute pentru a înlocui organele sau țesuturile bolnave sau distruse. Materialele de acest tip nu ar trebui să emită substanțe toxice și ar trebui să fie compatibile cu țesuturile umane (adică să nu provoace reacții de respingere). Toate aceste tipuri de substanțe - metale, ceramică, polimeri și semiconductori - pot fi utilizate ca biomateriale. Unele biomateriale care sunt folosite pentru a face articulații artificiale ale șoldului pot fi citate ca exemplu.

MATERIALE VIITORULUI

Materialele „inteligente” (sau inteligente) reprezintă un grup de noi substanțe dezvoltate artificial, care au un impact semnificativ asupra multor tehnologii moderne. Definiția „inteligentă” înseamnă că aceste materiale sunt capabile să sesizeze schimbările din mediu și să răspundă la aceste schimbări într-un mod predeterminat - o calitate inerentă organismelor vii. Conceptul de materiale inteligente a fost extins și la sisteme complexe construite atât din substanțe inteligente, cât și din substanțe tradiționale.

Unele tipuri de senzori (recunoașterea semnalelor de intrare), precum și sistemele executive (activatoare) care joacă rolul de dispozitive receptive și adaptive, pot fi utilizate ca componente ale materialelor (sau sistemelor) inteligente. Acesta din urmă poate fi folosit pentru a modifica forma, poziția, frecvențele naturale sau caracteristicile mecanice ca răspuns la schimbările de temperatură, intensitatea luminii, intensitatea câmpului electric sau magnetic.

Patru tipuri de materiale sunt utilizate în mod obișnuit ca activatori: aliaje cu memorie de formă, ceramică piezoelectrică, materiale magnetostrictive și fluide electroreologice / electromagnetice.

Aliajele cu memorie sunt metale care, după deformare, revin la forma inițială dacă temperatura se schimbă.

Ceramica piezoelectrică se extinde și se contractă ca răspuns la modificările câmpului electric (sau tensiunii); dacă dimensiunile lor se schimbă, atunci aceasta duce la excitarea unui semnal electric. Comportarea materialelor magnetostrictive este similară cu reacția piezoelectricilor, dar numai ca reacție la o schimbare camp magnetic... În ceea ce privește fluidele electro- și magnetoreologice, acestea sunt medii care suferă modificări uriașe de vâscozitate ca răspuns la modificările câmpului electric sau magnetic, respectiv.

Materialele/dispozitivele utilizate ca senzori pot fi fibre optice, piezoelectrice (unii polimeri includ) și dispozitive microelectromecanice, prescurtate ca MEMS.

Un exemplu de dispozitive inteligente este un sistem folosit în elicoptere pentru a reduce zgomotul din cabină generat de lamele rotative. Senzorii piezoelectrici încorporați în lame monitorizează tensiunile și tensiunile; semnalul este transmis de la acești senzori la actuator, care, cu ajutorul unui computer, generează un „antizgomot” care atenuează sunetul de la funcționarea elicelor elicopterului.

MATERIALE NANOTEHNOLOGICE

Până de curând, procedura general acceptată de lucru în domeniul chimiei și fizicii materialelor era aceea că la început erau studiate structuri foarte mari și complexe, iar apoi cercetările s-au mutat la analiza blocurilor fundamentale mai mici care alcătuiesc aceste structuri. Această abordare a fost uneori numită de sus în jos. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea tehnologiei de microscopie cu scanare, care a făcut posibilă observarea atomilor și moleculelor individuali, a devenit posibilă manipularea atomilor și moleculelor pentru a crea noi structuri și, prin urmare, a obține noi materiale care sunt construite pe baza elementelor de dimensiunea atomică (așa-numitul „design material”). Aceste posibilități de colectare precisă a atomilor au deschis perspective pentru crearea de materiale cu proprietăți mecanice, electrice, magnetice și alte proprietăți care ar fi fost de neatins folosind alte metode. Vom numi această abordare „de jos în sus”, iar nanotehnologia este angajată în studierea proprietăților unor astfel de materiale noi, unde prefixul „nano” înseamnă că dimensiunile elementelor structurale sunt de ordinul unui nanometru (adică, 10-9). m). Obișnuit, este vorba despre elemente structurale cu dimensiuni mai mici de 100 nm, ceea ce este echivalent cu aproximativ 500 diametre atomice.

Un exemplu de acest tip de material sunt nanotuburi de carbon. În viitor, fără îndoială, vom putea găsi din ce în ce mai multe domenii în care meritele materialelor nanotehnologice se vor manifesta.

NECESITATEA DE A CREA NOI MATERIALE

Deși s-au făcut progrese uriașe în știința materialelor și în tehnologia materialelor în ultimii câțiva ani, rămâne nevoia de a dezvolta materiale și mai bune și mai specializate și de a evalua relația dintre producția unor astfel de materiale și impactul acestora asupra mediului. Sunt necesare câteva comentarii pe această temă pentru a contura perspectivele posibile în acest domeniu.

Energia nucleară oferă unele promisiuni pentru viitor, dar rămân multe provocări în dezvoltarea de noi materiale care sunt necesare în toate etapele - de la sistemul de plasare a combustibilului într-un reactor până la depozitarea deșeurilor radioactive.

Costurile mari de energie sunt asociate cu transportul. Reducerea greutății dispozitivelor de transport (mașini, avioane, trenuri etc.), precum și creșterea temperaturii la care funcționează motoarele, vor contribui la o utilizare mai eficientă a energiei. Acest lucru necesită crearea de materiale de inginerie de înaltă rezistență, ușoare, precum și de materiale care pot funcționa la temperaturi ridicate.

În plus, există o nevoie recunoscută de surse de energie noi, viabile din punct de vedere economic, precum și de o utilizare mai eficientă a surselor existente. Fără îndoială, materialele cu caracteristicile necesare joacă un rol imens în dezvoltarea acestei direcții. De exemplu, a fost demonstrată posibilitatea conversiei directe a energiei solare în curent electric. În prezent, celulele solare sunt dispozitive destul de complexe și costisitoare. Fără îndoială, ar trebui create noi materiale tehnologice relativ ieftine, care să fie mai eficiente în implementarea utilizării energiei solare.

Un alt exemplu foarte atractiv și foarte real în tehnologia de conversie a energiei sunt pilele de combustie cu hidrogen, care au și avantajul de a nu polua mediul. Utilizarea acestei tehnologii în dispozitivele electronice este abia la început; în viitor, astfel de elemente pot fi folosite ca centrale electrice în mașini. Sunt necesare materiale noi pentru a crea celule de combustie mai eficiente și sunt necesari noi catalizatori pentru a produce hidrogen.

Pentru a menține calitatea mediului la nivelul necesar, trebuie să controlăm compoziția aerului și a apei. Pentru controlul contaminării sunt folosite diverse materiale. În plus, este nevoie de îmbunătățirea metodelor de reciclare și purificare a materialelor pentru a reduce poluarea mediului, de ex. sarcina este de a crea mai puține deșeuri și mai puține daune mediului din jurul nostru în extracția mineralelor. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că în timpul producerii unor materiale sunt generate substanțe toxice, deci ar trebui să se țină seama de eventualele daune asupra mediului în urma aruncării unor astfel de deșeuri.

Multe dintre materialele pe care le folosim provin din resurse de neînlocuit, de exemplu. surse care nu pot fi regenerate. Acest lucru se aplică, de exemplu, polimerilor, pentru care materia primă primară este uleiul, și unor metale. Aceste resurse de neînlocuit se epuizează treptat. De aici apare necesitatea: 1) de a descoperi noi surse ale acestor resurse; 2) crearea de noi materiale cu proprietăți similare celor existente, dar mai puțin dăunătoare mediului; 3) consolidarea rolului proceselor de reciclare și, în special, dezvoltarea de noi tehnologii care permit reciclarea. Ca o consecință a tuturor acestor lucruri, apare nevoia evaluare economică nu numai producția, ci și luarea în considerare a factorilor de mediu, așa că se dovedește a fi necesar să se analizeze întregul ciclu de viață al materialului - „de la leagăn la mormânt” - ​​și procesul de producție în ansamblu.

Casting este o metoda de fabricare a unei piese de prelucrat sau a unui produs prin umplerea unei cavitati de o configuratie data cu metal lichid, urmata de solidificarea acestuia Piesa de prelucrat sau produsul obtinut prin turnare se numeste turnare.

Turnătorie- baza principală de achiziții pentru toate domeniile ingineriei mecanice. În multe cazuri, turnarea este singura modalitate posibilă de a obține piese de prelucrat cu forme complexe: Taglele turnate sunt cele mai ieftine și au adesea cea mai mică alocație de prelucrare.

Casting in forme de coajă.

Forma de turnare aici este o carcasă cu grosimea de 6-10 mm, realizată dintr-un material de bază refractar (umplutură) și o rășină sintetică ca liant. Principiul obținerii cochiliilor se bazează pe proprietățile unui material liant care se poate vindeca ireversibil atunci când este încălzit. Sunt utilizate pe scară largă ca bază refractară nisip de cuarț... Liantul sunt rășini sintetice termorigide fenol-formaldehidă. Prin turnarea în forme de coajă se obțin turnări de precizie sporită, cu o calitate mai bună a suprafeței decât la turnarea în forme de nisip. Procesul este extrem de productiv și ușor de mecanizat.

Lista literaturii folosite

A. A. Bartaşevici Stiinta Materialelor. - Rostov n / a .: Phoenix, 2008.

Vishnevetskiy Yu.T. Știința materialelor pentru colegii tehnice: un manual. - M.: Dashkov and Co, 2008.

Zaplatin V.N. Manual de referință pentru știința materialelor (prelucrarea metalelor): Manual. manual pentru ONG-uri. - M .: Academia, 2007.

Știința materialelor: manual pentru universități. / Ed. Arzamasova B.N. - M .: MGTU im. Bauman, 2008.

Știința materialelor: manual pentru software open source. / Adaskin A.M. si altele.Ed. Solomentseva Yu.M. - M .: Mai sus. shk., 2006.

Știința materialelor: manual pentru software open source. / Ed. Batienko V.T. - M .: Infra-M, 2006.

Moryakov O.S. Știința materialelor: manual pentru software open source. - M .: Academia, 2008.

Fundamentele științei materialelor (prelucrarea metalelor): Manual. manual pentru ONG-uri. / Zaplatin V.N. - M .: Academia, 2008.