Материаловедение

Механические свойства термопластов изменяются под действием окружающей среды: атмосферного старения под действием влаги, света и кислорода воздуха.Условия атмосферного старения типичны для многих изделий из волокон, пленки, а также массивных изделий.

Хорошую стойкость против старения имеет органическое стекло, большинство термопластов также достаточно устойчивы, хотя их прочность и уменьшается.

Термопласты, как правило, не взаимодействуют с водой и  не изменяют механические свойства под  действием влаги. Исключением являются полиамиды, способные поглотить от 3 до 10%  Н₂О. Для них вода является своеобразным пластификатором, снижающим прочность и увеличивающим српротивление удару. Водяной пар разрушает полиамиды, поэтому изделия изготовляют из сухого материала, а затем они в течение нескольких суток поглощают влагу из атмосферы до насыщения.

В своем большинстве термопласты  нечувствительны к топливу и  смазочным материалам и в контакте с ними прочность не снижают.

При выборе термопластов учитываются  их горючесть. Как правило, термопласты самозатухают после удаления пламени.

Термореактивные пластмассы (реактопласты) получают на основе эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых, фенолформальдегидных и кремнийорганических полимеров.Термореактивные пластмассы нерастворимы, способны лишь набухать в отдельных растворителях, водостойки и поглощают не более 0,1-0,5% Н₂О.

Все термореактивные полимеры после отверждения имеют низкую ударную вязкость и поэтому используются с наполнителями.

Преимуществом наполненных  темореактивных пластмасс является большая стабильность механических свойств и относительно малая зависимость от температуры , скорости деформирования и длительности действия нагрузки. Они более надежны чем термопласты. Несмотря на понижение прочности и жесткости пр нагреве, термореактивные пластмассы имеют лучшую несущую способность в рабочем интервале температур, и допустимые напряжения (15-40 Мпа) для них выше, чем для термопластов. Важным преимуществом термореактивных пластмасс являются высокие удельная жесткость Е /( и удельная прочность σ_в /(. По этим показателям механических свойств реактопласты со стеклянным волокном или тканями превосходит многие стали, сплавы титана и сплавы алюминия. Термореактивные порошковые пластмассы наиболее однородны по свойствам. Такие пластмассы хорошо прессуются и применяются для наиболее сложных по форме изделий. Недостаток порошковых пластмасс – пониженная ударная вязкость.

Волокниты – это пластмассы, в которых наполнителем являются волокна. Они отличаются повышенной прочностью, а главное - ударной вязкостью. Волокниты, наполненные асбестовым волокном, сочетают теплостойкость (до 200⁰С) с высоким коэффициентом трения в паре со сталью и поэтому применяется в тормозных устройствах для обкладок и колодок.

Из-за низкой текучести материала  применение волокнитов ограничено изделиями простой формы.

Слоистые пластики представляют собой группу самых прчных и универсальных по применению конструкционных пластмасс. Листовые наполнители, уложенные слоями, придают материалам анизотропность. Обычно слоистый пластик содержит около 50% полимера; при меньшем его содержании материал более экономичен, но зато менее прочен и неводостоек.

Термореактивные полимеры используют в виде клеев, а также при изготовлении оболочковых форм для отливок, различной технологической оснастки, абразивного инструмента. Клеи представляют собой смежные смеси с порошковыми наполнителями, необходимыми для уменьшения теплового расширения. После отверждения тонкие клеевые пленки (0,05-0,25 мм) прочны на срез (τ_среза= 10÷20 Мпа), обеспечивают герметичность соединения, не снижают прочность склееных деталей и хорошо сопротивляются усталости. Максимальную прочность обеспечивают фенолоформальдегидные клеи, а теплостойкость – клеи на основе кремнийорганических полимеров. Склеивание применяют там, где клееевая пленка работает на срез; при приклеивании тормозных обкладок, фиксация болтов и шпилек, закрпления вкладышей подшипников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Бадделеитовые и бадделеитокорундовые огнеупоры. Состав, свойства и область применения

 

Применяемые плавленолитые огнеупорные материалы подразделяют на типы: бадlелеитокорундовые, глиноземистые (корундовые), алюмосиликатные, хромокорундовые, хромалюмоцирконовые и периклазошпинелидные.

 

Тип	ГОСТ, ТУ	Марки огнеупоров	Состав, массовые доли, %
Бадделеито- корундовые	ГОСТ 23093-78 ТУ 14-8-219-76	БК-33, БК-41 БК4-33, БК4-41 БК-33Б, БК-416	ZrO2 30-42; Na2O 0,8- 1,5; Al2O3 45-51; SiO2 13-16.

 

 Плавленолитые бадделеитокорундовые (бакоровые) огнеупоры.

Данные огнеупоры относятся  к системе Al₂O₃ – Zr0₂ – Si02 Наличие в системе тройной эвтектики состава, массовые доли, %: Al2O3 53, Zr02 30, Si02 17, с температурой плавления 1675 ± 10 С определило область наиболее распространенного бакорового огнеупора, содержащего от 30 до 42% Zr02 в зависимости от марки огнеупора.

Оксиды Al2O3 и Zr02 в бакоровых огнеупорах являются наиболее тугоплавкими компонентами и обеспечивают их высокую коррозионную стойкость.

Сырьем для производства бакоровых огнеупоров служит технологический глинозем (98-99% Al2O3), цирконовый концентрат , содержащий 93,6% циркона ZrSiO4 (67,2% ZrO2 b 32,8% SiO2)?, 0,5-4% Hf и другие примеси. Огнеупорность обезжелезненного цирконового концентрата 2200С.

Для получения качественного  огнеупора необходима высокая однородность шихты, подаваемой в печь на плавку. После дозирования компонентов на автоматических весовых дозаторах порошки тщательно перемешиваются в смесителях.

Плавку шихты ведут  в печах типа ДС 0,5 или ОКБ2126, ОКБ2130.

Процесс плавления регулируют количеством загружаемой шихты, изменением тока и напряжения. Продолжительность плавки бакора составляет 2-4 часа. В зависимости от напряжения плавку ведут в режиме дуги или сопротивления. В первом случае наблюдается сильное испарение компонентов расплава, потери тепла с излучением. При работе в режиме сопротивления расплав прогревается, но его поверхность охлаждается и может закристаллизоваться. Поэтому первую часть плавки – расплавление шихты – ведут при более высоком напряжении (205-215В), а вторую-прогрев расплава- в режиме сопротивления при напряжении 175-180В.

При плавлении бакоровой шихты протекают следующие основные реакции: диссоциация циркона при температуре 1540С по реакции: ZrSiO4 → ZrO2 + SiO2; восстановление кремнезема углеродом графитовых электродов в ходе плавления шихты до кремния SiO2 + С → Si + СО2, который в верхних слоях колошника вновь окисляется до SiO2 по реакциям: 2Si + О2 → 2SiО; 2SiО + О2 → 2 SiO2. Непрореагировшая часть SiO2 связывает примеси в шихте в силикаты, а избыточная часть SiO2 с оксидом алюминия образует муллит

 

3Al2O3 + 2SiO2→ 3Al2O3* 2SiO2.

С целью ускорения процесса плавления и повышения термической  и химической устойчивости бакоровых огнеупоров в шихту вводят оксид бора в виде В2О3, Н3ВО3 или NA2B2O7* 10H2O. Литейные свойства расплава улучшают введением оксидов РЗЭ<0,25%.

Полученный расплав заливают в форму, охлаждают и отжигают по специальному режиму; полученные изделия затем подвергают механической обработке.

Свойства бакоровых огнеупоров зависят от их фазового состава. В процессе затвердевания расплава наблюдается следующая последовательность выделения кристаллических фаз: бадделеит→эвтектическая смесь корунда с бадделеитом→ свободный корунд→ стеклофаза. В зависимости от состава иногда кристаллизуется муллит.

Одним из недостатков бакоровых огнеупоров является их химическая и минералогическая неоднородность. Наиболее тугоплавкий ZrO2 (бадделеит) кристаллизуется быстрее и скапливается в нижней зоне бруса, а более легкие оксиды скапливаются в верхней. Фазовый состав и некоторые свойства бакоровых огнеупоров приведены в таблице.

 

 

 

 

 

 

 

Марка	Бакор-33	Бакор-35
Фазовый состав %:   - бадделеит и корунд  совместной   кристаллизации - α-корунд                                                        - бадделеит                                                     - стекловидная фаза Свойства: - огнеупорность, С - открытая пористость, % - температура начала деформации  под  нагрузкой 0,2 Н/мм2, С - теплопроводность при  1000С, Вт/(м*К)	58-70 4-10 3-10 20-25     1820-1830 1-3   1750 3,5	60-70 6-9 8-15 12-15     1840-1850 1-3   1760 3,5

 

Таблица-   . Фазовый состав и свойства бакоровых огнеупоров.

 

Бакоровые огнеупоры применяют для футеровки стекловаренных печей, работающих при температуре варки стекла до 1600С.

Для получения плавленого бадделеита применяют порошкообразный  бадделеит марки ПБ2 и мел молотый до размера не крупнее 1 мм. Химический состав бадделеита, %: ZrO2+HfO2 97,6 – 98,64; SiO2 0,45 – 0,66; Fе2O3 0,15-0,20; CaO+MgO 0,48-1. Бадделеит и мел смешивают в смесителе в соотношении 94,29% бадделеита и 5,80%-5,85% мела (по СаО).

Шихту плавят в электродуговой печи типа ОКБ-955Н сочетая одновременно процесс плавления ZrO2 и стабилизации его в кубической модификации. Блок после плавки имеет темную окраску вследствие частичного восстановления диоксида циркония и нарушение его стехиометрии. Окислительным обжигом в туннельной печи при 1500С восстанавливают стехиометрию ZrO2.

В плавленом блоке выделяют три зоны: центральная рыхлая, пустоты, в которой образовались за счет усадочных  явлений при кристаллизации расплава; плотная с пористостью менее 3% (кажущаяся плотность 5,5 г/см3) корка непроплавленного материала с пористостью ~ 40%.Плотная зона плавленого ZrO2. имеет следующий химический состав, %:ZrO2+HfO2 91-95,00; SiO2 0,4-0,5; Al2O3 0,1-0,3; Fе2O3 0,10-0,60; CaO 4-6,5; MgO 0,2-0,1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

1. Материаловедение: учебное пособие/М.А.Смирнов, К.Ю.Окишев,Х.М.

     Ибрагимов, Ю.Д.Корягин.- Челябинск: Издательство ЮУрГУ,2005.

2. Стрелов К.К Структура и свойство огнеупоров/К.К. Стрелов – М.. Металлургия, 1982.-203с.
3. Литовский Е.Я. Теплофизические свойства огнеупоров/Е.Я.Литовский, Н.А. Пучкелевич. – М.. Металлургия, 1985. – 480с.
4. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. -М.: Металлургия, 1975. 208 с.

5. Балакевич В.Л. Техническая керамика: Учеб. пособие для вузов.- 2-е          изд.перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1984. 256 с., с ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Различие между холодной  и горячей пластической деформацией. . . . . . . 2

2. Начертите диаграмму состояния  железо-цементит с указанием во

всех её областях фаз и структурных  составляющих.

Рассмотрите формирование структуры  при охлаждении  из жидкого состояния сплава, содержащего 2,2% С. В произвольной точке этого сплава между ли-ниями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество. . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3. Термо- и реактопласты. В чём их различие по структуре и свойствам. . .16

4. Бадделеитовые и бадделеитокорундовые огнеупоры. Состав, свойства и область применения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. История развития . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
2. Атомная энергетика сегодня и завтра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3. Предпосылки развития атомной энергетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4. Важнейшие факторы развития атомной энергетики . . . . . . . . . . . . . 21
5. Максимальное использование ресурсов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
6. Ядерная топливно-энергетическая база России. . . . . . . . . . . . . . . . . .26