Реферат на тему:
ТВЕРДІ МАТЕРІАЛИ ТА ЇХ СПОЛУКИ
Введення
Виняткова твердість твердих матеріалів - віддзеркалення сильних сил зв'язку між вузлами атомної решітки. Це - причина, чому ця група матеріалів зазвичай має високу температуру плавлення, малі коефіцієнти теплового розширення і високий модуль пружності [1 до 3]. Завдяки цій комбінації властивостей, тверді матеріали головним чином використовуються як зносостійкі матеріали і високо жаростійкі матеріали. Зона застосування розташовується від пов'язаних і непов'язаних порошків (шліфувальний складу) через спекают тверді матеріали до спекают з'єднанням зі зв'язкою. Функція сполучною фази, використаної в цій останній групі, повинна головним чином поліпшити спікання та механічні властивості, і знижувати крихкість. Крихкість - характеристика всіх твердих матеріалів; вона має значний вплив огранічающее їх зону застосування. Малюнок 17-1 дає короткий огляд міцності і твердостних властивостей комерційно важливих твердих матеріалів.
1 Короткий огляд і характеристики твердих матеріалів
Тверді матеріали можуть бути розділені на дві групи:
- З'єднання перехідних металів періодичної таблиці груп з IV до VIII з елементами B, N, C, Si або можливо P і С, і їх моноокиси названі "металевими твердими матеріалами".
- З'єднання елементів B, C, N, Si один з одним і деякі оксиди типу Al2O3, ZrO2 або ThO2 класифікується під терміном "неметалеві тверді матеріали". "Надтверді" матеріали алмаз і нітрид бору - також частина цієї групи.
1.1 Металеві тверді матеріали
Група твердих металевих матеріалів має хорошу електро-та теплопровідність, також як позитивний температурний коефіцієнт (який є характеристикою для металів). Розташовувані фази головним чином однорідні за кордоном розташування. Тому, це має сенс розглядати цю групу на основі інтерметалевих фаз. Поки відношення атомного радіусу неметалевих і металевих компонентів - в межах амплітуди 0.41
Карбід вольфраму - важливий базис для твердих сплавів. Кристалічна структура гексагональної; його модуль пружності дуже високий (Таблиця 17-1). Його співвідношення до кубічним твердим матеріалам ілюстроване фактом, що WC був сформований з кубічної форми WC1-х при високому тиску і високій температурі (вище 25 300 C [21]). Кубічні карбіди можуть приймати значні кількості WC, формуючи кубічний твердий розчин; TiC, наприклад, може приймати те ж саме кількість WC в 14000 C (рис. 17-8).
Ізоморфні кубічні тверді матеріали головним чином формують повний діапозон твердих розчинів один з одним. Присутність будь-яких областей смешиваемости призводить до збільшення твердості. Залежність між твердістю і концентрацією цих твердих розчинів - крива (рис. 17-2).
Компоненти від металевих твердих матеріалів можуть бути проведені, спіканням або гарячим пресуванням. Через їх властивої крихкості небагато з цих матеріалів використовуються без зв'язуючих фаз. Силицид молібдену використовується як високотемпературний провідник тепла, тому що він пручається окислювання до 17000 C (секція 6.1.2). Гексаборид лантану - корисний катодний матеріал, тому що в 2.5 Eв, він має низьку енергію виходу електрона (рівний до значення у торійованого вольфраму). Алюмінієві випарники, що нагріваються постійним струмом, зроблені з бориду титану або цирконію. Спекают з'єднання, засновані на металевих твердих матеріалах комерційно дуже важливі (секція 2).
1.2 Неметалічні тверді матеріали
У неметалічних твердих матеріалах, існують зв'язки, які ранжирують від чисто ковалентного зв'язку (алмаз), через ковалентний зв'язок з частиною іонної зв'язку, до виключно іонної зв'язку (Al2O3) (рис. 17-3). Металева зв'язок, визначні пам'ятки, відсутня. Таким чином, ці матеріали не показують високу провідність металів. Деякі з цих твердих матеріалів (SiC) мають напівпровідникові властивості (негативний коефіцієнт питомої питомого електричного опору). Ці властивості можуть бути відтворені у алмазах, добовлением елементів груп III і V. Залишковий член від неметалевих твердих матеріалів - Ізолятор. Таблиця 17-2 підводить підсумок властивостей важливих неметалічних твердих матеріалів. Повинно бути зазначено, що твердість цих матеріалів в ообщем зменшується більш повільно зі збільшенням температури, ніж така металевих твердих матеріалів, особливо в разі кубічних твердих матеріалів (рис. 17-4).
Кристалічні структури неметалевих твердих матеріалів дуже різні. Тільки тверді матеріали, зроблені від елементів групи IVb мають упорядковану кристалічну структуру. Для першого важливого елементу цієї групи, вуглецю, збільшення тиску перетворює зазвичай стійке шарувату будову графіту в алмазне будова з тетрагональную розташуванням атомів (координаційне число K = 4). Подальше збільшення тиску веде до збільшення цього числа; число металевих зв'язків збільшується. Для елементів послідовних періодів, перехід до будівель з більш високим координаційним числом відбувається при більш низьких тисках. Для SiC, наприклад, тетрагональную, подібне алмазу розташування атомів (K = 4) стійкий навіть у атмосферному тиску, і різна послідовність чотиригранник веде до ряду кристалографічних форм (кубічна, гексагональна, ромбічна). Кремній і послідовні елементи (Ge, Sn) більш не розглядається як тверді матеріали. Вони кристалізуються з більш високою координацією, і тому мають збільшується металевий характер, також як більш низьку твердість.
Розробка притискних технологій надвисокого тиску і генерації діаграм стану тиск-температура були обидва важливі попередні умови для більш широкого використання надтвердих спекают матеріалв. Нітрид бору (BN), який не зустрічатися у вигляді самородка, є результатом цих розробок; як межелектронное з'єднання, він дуже подібний до вуглецю. Від графітового будови, під тиском атоми формують чотиригранник і потім гексагональну решітку (будова вюртцита). Далі збільшення тиску веде до простої кубічної комірки (типу цинк). Дві надтверді фази (Вюртц і типу цинк) більш докладно расмотрения в секції 2.6.4, як - "синтетичні алмази". У порівнянні з алмазом, BN має більшу опір окисленню і більш високу термодинамічну стабільності в відношенні чорних металів; це означає що, він більш відповідає для механічної обробки цих материалла, ніж алмаз (секція 3). Комерційно важливі спекают матеріали, зроблені з неметалічних твердих матеріалів (Кераміка) тут не описуються, з тих пір вже є всебічно видана інформація в цій області.
2 Тверді сплави
Тверді сплави - з'єднання металевих твердих матеріалів пов'язаних металом [4 до 6]. Ця група, часто розглядається як віднесена до спекают з'єднанням карбідів (і нітридів) і чорні метали. Іноді, використовуються інші класифікації. Справа йде так особливо при розрізненні їх від керметів і з'єднань з надтвердими матеріалами.
Основні типи твердих сплавів, які є до цих пір переважаючими - тверді сплави WC-Cо, переважно використані для роботи з матеріалами, які формують коротку верстатна стружка (сірий чавун), і тверді сплави засновані на WC-TiC-Co і WC-TiC-TaC-Co для роботи з матеріалами, що дають довгу верстатну стружку (стали). У декількох випадках, характеристика твердих сплавів може бути поліпшена знач...
