2.7. Наноструктурные материалы

Особенности свойств наноматериалов. Технологии получения наноматериалов. Наноструктурные элементы (фуллерены, фуллериты, углеродные нанотрубки). Основные виды наноматериалов и их применение.

Методические указания

К наноструктурным материалам относят объекты с характерным структурным размером менее 100 нм (10^-7 м). Необычные свойства наноматериалов обусловлены как особенностями отдельных частиц (кристаллитов), так и их коллективным поведением, зависящим от характера взаимодействия между наночастицами.

В настоящее время находят применение наноматериалы на основе новых структурных форм углерода (фуллероны и нанотрубки), наноструктурные твердые сплавы, никелевая наноструктурная фольга, аморфно-кристаллические магнитные сплавы и т.д.

Контрольная работа № 1

Контрольная работа №1 состоит из 5 вопросов. Первые вопросы всех вариантов охватывают три темы: строение металлов и сплавов; кристаллизация металлов; пластическая деформация и влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла. Вторые вопросы задания однотипны и имеют цель – проверить усвоение студентом очень важной для понимания дальнейшего материала диаграммы состояний железо  цементит. Третьи вопросы  из термической обработки стали. Большинство из них имеют практический уклон и требуют для ответа основательной проработки этой темы. Четвертый и пятый вопросы посвящены отдельным группам материалов (металлических, неметаллических, композиционных), которые находят применение в машиностроении.

Ответы на вопросы должны быть краткими, но четкими, по существу. Не допускается дословное воспроизведение текста из учебников. Работа выполняется в обычной тетради рукописным или машинописным способами. На каждой странице слева должно быть поле шириной не менее 20 мм.

Задания на контрольную работу № 1 Вариант 1

1. Характерные свойства металлов. Чем они обусловлены?

2. Начертите диаграмму состояний железо  цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 2,8 % С. При температуре 1200 С определите у этого сплава содержание углерода в фазах и их количество.

3. Конструкционная углеродистая сталь после закалки и отпуска имеет твердость ниже заданной. Назовите возможные причины этого. Какой дополнительной термической обработкой можно устранить этот дефект?

4. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали.

5. Общая характеристика неметаллических материалов: классификация, характерные особенности, свойства, преимущества и недостатки перед металлическими сплавами.

Вариант 2

1. Какие из распространенных металлов имеют кубическую объемноцентрированную решетку? Нарисуйте ее элементарную ячейку, укажите характеристики данной решетки: период, координационное число, коэффициент компактности и т.д.

2. Начертите диаграмму состояний железо  цементит с указанием во всех ее областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 5,5 % С. В произвольной точке этого сплава между линиями ликвидус и солидус определите содержание углерода в фазах и их количество.

3. Детали из стали 40 закалены: одна  с температуры 760 С, другая  с 840 С. Нанесите выбранные температуры на диаграмму состояний железоцементит и объясните, какая из этих деталей будет иметь более высокую твердость.

4.Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества (марки-ровка, механические свойства, области применения).

5. Получение полимеров: процессы полимеризации и поликонденсации. Естественные и синтетические полимеры, их строение и свойства.