Основные положения. Определение плотности материалов

Определение плотности материалов

Цель работы: познакомиться с различными материалами, применяемыми в машиностроении. Рассчитать удельную плотность образцов и определить, из какого материала они выполнены.

Основные положения

Классификация материалов

Большое разнообразие материалов, используемых в современном машиностроении, может вызвать затруднение у конструкторов при выборе необходимого материала для определенной детали машины, у студентов, знакомящихся с современным материаловедением. Чтобы избежать такого затруднения все материалы делят на группы, т.е. проводят классификацию. В самом общем случае, учитывая природу материала и его химический состав, можно рассматривать четыре основных групп материалов: металлы, полимеры, керамики, композиционные материалы. Для материалов каждой из групп характерны свои особенности, отличающие их от материалов из другой группы.

Металлы и сплавы имеют кристаллическую структуру и обладают высокими электропроводностью и теплопроводностью.

Полимеры – легкие материалы, обладающие высокой коррозионной стойкостью. Основу полимеров составляют макромолекулы, состоящие из многочисленных элементарных звеньев (мономеров).

Керамические материалы, имеющие, как правило, двухфазную структуру (кристаллическую и аморфную), подразделяются на две группы – оксидная керамика и бескислородная керамика. К последней относятся материалы на основе карбидов, нитридов, боридов и т.д. Керамика обладает высокой твердостью, жаростойкостью, коррозионной стойкостью.

Композиционные материалы – искусственно созданные материалы, компонентами которых являются металлические и неметаллические материалы.

Каждый из компонентов привносит в композиционный материал свои свойства, в результате чего при правильном подборе химического состава и структуре получается материал, превосходящий по своим характеристикам показатели составляющих его компонентов.

Удельная плотность материалов

Удельная плотность (УП) – одна из главных физических характеристик материалов. УП определяет вес машины, конструкции (очень важная характеристика в авиастроении). УП необходимо учитывать при расчете нагрузки на строительные конструкции (вспомним Басманов рынок, Трансвааль-парк). УП можно использовать как контрольный параметр при определении природы материала. Значение УП определяется формулой

ρ=m/V, (1)

где m-масса и V – объем тела.

Определение удельной плотности

Существует несколько методов определения УП. Величину можно определить экспериментально или рассчитать теоретически. Например:

определение УП для тел правильной геометрической формы с помощью формулы (1);

определение УП для тел произвольной формы методом гидростатического взвешивания;

теоретический расчет УП для кристаллических материалов, если известны тип кристаллической структуры и параметр кристаллической решетки.

Дата добавления: 2015-08-09