Министерство образования рф

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра материаловедения и ТКМ

Курс лекций по предмету

“Материаловедение и ТКМ”

IIсеместр

Авторы: студенты группы ЭСиС-207

Ахметгареев Р.Р.

Васильев О. Ю.

Рощин М. Е.

Лазарев Д. В.

Уфа 2004

Оглавление

Министерство образования РФ 1

Курс лекций по предмету 1

“Материаловедение и ТКМ” 1

II семестр 1

Лекция 1 5

Заполнение зон электронами. Проводники, диэлектрики и полупроводники 5

Собственные полупроводники 6

Примесные полупроводники 7

Лекция 2 9

Принципы работы полупроводниковых приборов и их применение 9

Диоды 9

Прямое включение: Обратное включение: 10

Ста­билитроны 10

Варикапы 11

Светодиоды 12

Фоторезисторы 13

Фотоэлементы с p-n-переходом 13

Фотодиоды 14

Термоэлектрогенераторы и термоэлектрохолодильники 15

Эффект Холла 16

Полупроводниковые лазеры (КПД > 90%) 17

Тензорезисторы 18

Лекция 3 19

Механические свойства материалов 19

Диаграмма растяжения 19

Пластичность и хрупкость. Твердость 22

Способы измерения твёрдости 23

Для каждого материала существует установленная ГОСТом сила вдавливания F 24

Для стали и чугуна F = 3000 кгс 24

Твёрдость материала по Бринелю рассчитывают исходя из площади отпечатка. 24

Влияние энергии химических связей на свойства материалов 24

Теоретическая и реальная прочности кристаллов на сдвиг 26

Лекция 4 28

Кристаллизация металлов 28

Самопроизвольная кристаллизация 28

Несамопроизвольная кристаллизация 31

Получение монокристаллов 32

Аморфное состояние металлов 33

Полиморфизм 34

Лекция 5 35

Влияние нагрева на структуру и свойства металлов 35

Холодная и горячая деформации 37

Термическая обработка металлов и сплавов 37

Определения и классификация 37

Нагрев для снятия остаточных напря­жений 39

Рекристаллизационный отжиг 39

Диффузионный отжиг (гомогенизация) 40

Лекция 6 41

Термохимическая обработка 41

Назначение и виды химико-термической обработки 41

Цементация 42

Цианирование и нитроцементация 44

Азотирование 44

Диффузионная металлизация 45

Алитирование (Al) 45

Хромирование (Cr) 46

Борирование (B) 46

Силицирование (Si) 47

Поверхностно-пластическая деформация 47

Накатывание стальных шариков 48

Износостойкость в больше,чем при шлифовке. Для коленчатых валов предел выносливости повышается на . 48

Лекция 7 49

Способы литья 49

Литье в землю 49

Литье в оболочковые формы 49

Литье по выплавляемым моделям 49

Непрерывное литье 49

Литье в кокиль 49

Литье под давлением 50

Центробежное литье 51

Литье под низким давлением 51

Литье выжиманием 52

Лекция 8 53

Конструкционные материалы 53

Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам 53

Прочность конструкционных материалов и критерии ее оценки 54

Классификация конструкционных материалов 55

Стали, обеспечивающие жесткость, статическую и циклическую прочности 55

Классификация конструкционных сталей 56

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали 57

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов 58

Превращения в сплавах системы желе­зо-цементит 59

Углеродистые стали 62

Легированные стали 62

Лекция 9 63

Цветные сплавы 63

Медные сплавы 63

Сплавы на основе алюминия 65

Сплавы на основе магния 67

Титан и сплавы на его основе 68

Лекция 10 70

Органические полимеры 70

Старение полимеров 72

Дополнительные компоненты полимерных композиций 72

Неполярные и слабополярные термопласты 73

Полярные термопласты 74

Термореактивные полимеры 75

Слоистые пластмассы 76

Металлопласты 77

Лекция 11 78

Неорганические материалы 78

Графит 79

Неорганическое стекло 80

Ситаллы 82

Керамика 83

Лекция 12 85

Композиционные материалы 85

Композиционные материалы с металлической матрицей 85

Композиционные материалы с неметаллической матрицей 88

Карбоволокниты 89

Бороволокниты 90

Органоволокниты 90

Список литературы 91