Жылуэнергетиканың құрастырушы материалдары

         Жоспары:  

          − жадығаттанудың  қазіргі техникада, технологияда және  энергия технологияларда   жаңа  материалдар  құрудағы  ролі;

          − металтану – жадығаттанудың құрама бөлігі; 

          − құрылымдық металдар және корытпалар, олардың  кұрамымен, физикалық, химиялық,  технологиялық және баска қасиеттерімен  электрондық кұрылысының өзара байланысы туралы ғылым;

          −  құрастырушы материалдарды топтау.

          Мақсаты: жылуэнергетикалық қондырғылар үшін қажет құрастырушы материалдарды түсіну, білу және таңдауды үйрену.

1.1 Құрастырушы материалдардыңқазіргі техника, технологиялар және энергия жабдықтары үшін жаңа материалдар жасау процесіндегі ролі

  Жылуэнергетиканың құрастырушысы − материалдар пәні. Жылуэнергетиканың құрастырушы материалдары пәні – жадығаттардың құрылысы мен қасиеттері, құрамдары арасындағы байланысты зерттейтін қолданбалы ғылым. Маңызды техникалық мәселелер үшін, мысалы машиналар мен аспаптардың массасын азайту, беріктігі мен дәлдігін арттыру, жұмыс қабілетін көтеру үшін жадығаттануды білу қажет. Жылуэнергетиканың құрастырушы материалдары пәні болашақ инженер - жылуэнергетикті әртүрлі құрылымдарға қажет материалдарды таңдауды үйретеді.

 1.2 Металлтану материалтанудың құрама бөлігі

Материалдардың негізгі түрлері металдар. Сондықтан металтануды материалтанудың негізгі құрама бөлігі деп санау қажет. Химияда металдар деппериодтық жүйенің сол жақ бөлігінде орналасқан элементтер тобын айтады. Бұл топтың элементтері, металл емес басқа элементтермен реакцияға түскенде өзінің сыртқы валенттік электрондарын береді. Мұның себебі металдың сыртқы электрондары ядромен нашар байланысқан, сонымен қатар олардың саны көп емес (барлығы 1-2), ал металл еместерде ол электрондар көп (5-8) болады.

Сонымен Ga, In, Ti сол орналасқандар металл, ал мышьяк, сурьма, висмуттан оң орналасқандар металл еместер. Ал III В, IVВ, VВ топтарда орналасқан In, Te, Sn, Pb, Sb, Bi – металдар және металл еместер C, N, P, As, O, S және орталық элементтер (Ga, Si, Ge, Se) болуы мүмкін.

Сонымен техникада металдар деп металдық жарқылы бар және электр, жылу өткізгіштік, пластикалық қасиеттері жоғары заттарды айтады. Осы белгілері арқылы металдарды  ағаштан, тастан, шыныдан, фарфордан ажыратуға болады.

          1.3 Құрастырушы м

---

атериалдар. Олардың  кұрамы және электрондық кұрылысының физикалық, химиялық,  технологиялық және баска қасиеттерімен  өзара байланысы

     Құрастырушы материалдар деп машиналардың, аспаптардың, инженерлік құрылымдардың бұйымдарын жасауға арналған және үнемі механикалық жүктемелердің әсеріне түсетін материалдарды айтады. Бұйымдарға машинаны немесе аспапты пайдалану барысында статикалық, циклдік, төтенше жүктемелер әсерін тигізеді және бұйымдар әртүрлі жоғары немесе төменгі температураларда жұмыс істейді. Осы жағдайларды ескере отырып, құрастырушы материалдарға пайдаланымдық, технологиялық және экономикалық талаптар қойылады.

     Пайдаланымдық талаптардың маңызы зор. Нақты машина немесе аспап дұрыс жұмыс жасауы үшін құрастырушы материалдың беріктігі аса жоғары болуы қажет. Материалдың құрастырушы беріктігі  деп оны пайдаланғанда сенімді және ұзақ жұмыс істеуге мүмкіндік беретін механикалық қасиеттерінің жиынтығын айтады. Материал жұмыс жасайтын орта, оның механикалық қасиеттеріне ықпалын тигізіп, бұйымның жұмыс өнімділігін төмендетуі мүмкін. Қоршаған орта газдық, иондалған немесе радиациялық күйде болады. Ортаның әсерінен материал коррозиялық сынуға, тотықтануға және күйуге дейін барады. Сонымен қоршаған ортаның жағымсыз әсеріне төтеп беру үшін материалдың белгілі механикалық қасиеттерімен қоса келесідей арнайы физика-химиялық  қасиеттері де болуы қажет: электр химиялық коррозияға төзімділігі, ыстыққа төзімділігі, ылғалға төзімділігі, вакуум жағдайында жұмыс істеу қабілеті және басқалары. Қазіргі материалдардың жұмыс жасауының температуралық диапазоны – 269⁰С дан 1000⁰С, кейбір жағдайда 2500⁰С. Сондықтан жоғары температурада ыстыққа, төмен температурада суыққа төзімді болуы керек.

 Технологиялық талаптар материалдан бұйымдар мен құрылғылар жасауды жеңілдетуді көздейді. Материалдың технологиялығы деп оның кесуге, сығуға, пісіруге, құюға бейімділігін айтады. Технологиялық талаптың сапалы және жұмыс өнімділігі жоғары бұйым жасау үшін маңызы зор.

Экономикалық талаптар материалдың құнының төмендігін және жеткіліктігін көздейді. Осы талапқа сәйкес қорытпалар мен болаттарда легірлеуші элементтердің мөлшері тым аз болып, легірлеуші элементтері бар материалды қолдану оның  пайдаланымдық  қасиеттерінің жоғарылығымен түсіндірілуі қажет.

 1.3.1      Құрастырушы материалдың механикалық қасиеттері және деформация түрлері

          Материалдың механикалық қасиеттері деп оған түсірілген сыртқы механикалық күштерге қарсы әсерін сипаттайтын шамаларды айтады. Әдетте металдық материалдың механикалық қасиетіне беріктігін, яғни деформацияға қарсылығын және пластикалығын (иілгіштігін), яғни қалдық деформацияларға бұзылмай төтеп беру бейімділігін жатқызады. Сонымен металдың механикалық қасиеттерін анықтау үшін, оны міндетті түрде деформацияға түсуі қажет екенін көреміз.

---

           Деформация деп белгілі материалдан жасалған бұйымның немесе дененің оған түсірілген күштердің әсерінен сыртқы пішінін, өлшемдерін өзгертуін айтады.

Деформацияны туғызатын сыртқы күштер, немесе материалдың бойында өтетін әртүрлі физика-химиялық процестер (мысалы температураның әсерінен бұйымның көлемінің өзгеруі). Деформацияның салдарынан материалдың бойында туатын кернеуді мына формуламен анықтайды

,     (1.1)

            мұнда  - дененің ауданы  - қимасына түсірілген күш, осы күш қимаға перпендикуляр емес бұрыштай әсер еткендіктен, дененің бойында нормалдық   және жанама    кернеулер пайда болады.

          Деформациялар серпімді және пластикалық болып екі түрге бөлінеді.

Серпімді деформация деп сыртқы күштің әсері тоқталғаннан кейін дененің пішіні, құрылысы және қасиеттері бастапқы күйіне келетін деформацияларды айтады. Серпімді деформация кезінде кристалдық торда атомдар шамалы қайтымды ығысады, ал кристалдық блоктар бұрылыстар жасауы мүмкін. Сыртқы күштің әсерінен монокристалл созылғанда, атомдардың ара қашықтығы артады, ал сығылғанда кемиді. Атомдардың тепе-теңдік күйінен мұндай ауытқуы электростатикалық тартылыс және тебіліс күштерінің теңгерілуін бұзады, сондықтан сыртқы күштің әсері жойылғанда ығысқан атомдар тартылыс және тебіліс күштерінің әсерінен бұрынғы тепе-теңдік күйіне қайтып келеді, ал кристалдар өзінің бастапқы пішінін және құрылысын сақтап қалады.  

         Пластикалық деформациялар кезінде жанама кернеулер белгілі мәннен (серпімділік шегінен) асып кететіндіктен, деформациялар қайтымсыз деп саналады. Сыртқы күштің әсері тоқталғанда тек деформацияның серпімді құраушысы ғана жойылады, ал пластикалық құраушысы қалып қалады.

---

Кристалда пластикалық деформациялар сырғанау және қосарлану арқылы жүзеге асады. Пластикалық деформация кезінде кристалдың бір бөлігінің екінші бөлігіне қарасаты бір мезетте тайғанауы (ығысуы), атомдардың кристалдық тордың белгілі жазықтықтарында орын ауыстыруы арқылы жүзеге асады. 1.1- а суретінде көрсетілген ығысу іске асу үшін нақты металды деформациялауға қажет күштен жүздеген есе көп күш қажет.

1.1 – а, б , 1.2 - суреттерінен нақты металда тайғанау қалай жүзеге асатыны және металдың нақты беріктігі оның теориялық мәнінен төмен болатынын көреміз.

Нақты металдың кристалында бірқатар жеткіліксіздіктер – дислокациялар(атомдар орналаспаған бос орындар) болады, сондықтан нақты металда пластикалық ығысулар дислокациялардың орын ауыстыру салдарынан жүреді. 1.1- а,б суретінде ығысу деформациясының сұлбасы көрсетілген, осыдан жеке дислокацияның жалпы кристалл бойымен орын ауыстыруы осы кристалдың сәйкес бөлігінің бір атом аралық қашықтыққа ығысуына әкеп соғатыны көрінеді.

 

 

 

 

 

 

 

1.1  Сурет − Пластикалық ығысулар сұлбасы

 



                                                Дислокациялар саны

       1.2 Сурет –  Кристалдың беріктігінің дислокациялар санына тәуелділігі

         Нақты металда дислокациялар саны өте көп. Дислокациялардың пайда болуы біраз энергияны қажет етеді, бірақ олар өте жеңіл орын ауыстырады.

Сонымен дислокация кезінде атомдар орналасқан жазықтық бір мезетте ығысуы мүлдем қажет емес, тек қана дислокациялардың жазықтық бойымен тайғанауы арқылы ығысады. Егер кристалда дислокация мүлдем жоқ болса, оның беріктігі өте жоғары теориялық мәніне тең болар еді. Осы жағдай дислокациясыз жіп тәрізді кристалды зерттегенде дәлелденді, мұндай кристалды мұрт тәріздес деп те атауға болады. Мысалы темірдің жіп тәріздес диаметрі 1 мкм кристалының беріктігі 13 000 МН/м², салыстыру үшін кәдімгі темірдің беріктігі 300 МН/м².

Жіп тәріздес кристалдың шағын өлшемдері (қалыңдығы 2 мкм, ұзындығы 10 мм-ге жуық) оларды практикада қолдануға бөгет болып отыр.

---

1.2 – суреттен дислокациялар көбейгенде алдымен металдың беріктігі кемитіні, содан кейін артатыны көрінеді. Дислокациялар көбейіп бір-біріне орын ауыстыруға кедергі жасайды, сондықтан олар пластикалық  деформацияны қиындатады.

Дислокациялар санын көбейту арқылы металл беріктігін жоғарылату үшін оны термомеханикалық және термиялық өңдеуден өткізеді, сондай-ақ бөлме температурасында салқын деформациядан өткізеді. Оны прокаттау немесе ілестіру арқылы іске асырады. Салқын деформация кезінде металдың беріктігін арттыру наклеп - жапсыру  деп аталады, металдың беріктігі мен қаттылығы артады, ал иілгіштігі кемиді.

---

Смотрите также файлы

• Практических заданий по дисциплине бюджетная система российской федерации.docx

• Курсовая работа по дисциплине выполнил(а) студент(ка) Группа Научный.docx

• A. 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2.docx

• ысамерзімді жоспар 1 саба.docx

• Есе. (наименование профиляспециализации) Форма обучения.docx