Пластическое свойство — металл — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Пластические свойства металла характеризуются относительным удлинением и относительным сужением.
 [1]

Пластические свойства металлов характеризуются относительным удлинением, S [ ( 1К — 1) / 1ц ] 100 % и с у ж е н и-е м, ц / [ ( А — Aic) / A0 ] 100 %, где 1, 1К и Ап, Ак — соответственно длина и площадь поперечного сечения образца до и после разрушения.
 [2]

Пластические свойства металлов и сплавов: — ударная вязкость, относительное удлинение и сужение — изменяются неоднозначно. Металлы с гранецентрированной кубической решеткой ( медь, никель, алюминий и др.) сохраняют высокие пластические свойства при низких температурах, тогда как металлы-с объемно-центрированной кубической и гексагональной решеткой становятся хрупкими.
 [3]

Пластические свойства металла шва и зоны влияния улучшают путем прокатки или продольной деформации. Дополнительное улучшение свойств сварных соединений достигается путем термообработки.
 [4]

Обычно пластические свойства металлов и сплавов с ростом температуры повышаются, а с ростом скорости деформации — — снижаются. Однако в ряде экспериментальных исследований отмечаются отклонения от этого закона при испытаниях самых различных материалов.
 [5]

Пластические свойства металлов зависят от типа их кристаллической структуры, которая определяет количество плотноупакованных направлений и плоскостей, пригодных для скольжения. Поэтому одни металлы более, а другие менее пластичны.
 [6]

Пластические свойства металла труб и способность его выдерживать различную деформацию проверяют технологическими испытаниями: сплющиванием, раздачей, бортованием и загибом в холодном или в горячем состоянии.
 [8]

Однако пластические свойства металла недостаточно полно определяются такими показателями, как удлинение при разрыве и сужение шейки разрываемого образца. Большое значение имеет также характер разрушения. Если при испытании на разрыв в одном из образцов обнаружен вязкий излом, а в другом — хрупкий ( при той же величине деформации), то можно утверждать, что пластическое состояние этих образцов различное и при некоторых определенных условиях эта разница скажется. Губкин для оценки пластического состояния предложил пользоваться комбинированным показателем который учитывал бы одновременно и степень деформации и вид разрушения. Такой комбинированный показатель называется деформируемостью.
 [9]

Восстанавливаются пластические свойства металла термической обработкой его путем отжига при температуре 600 — 700Э С в специальных печах. После термической обработки металл очищают путем травления или специальной обработки песком или дробью.
 [10]

На прочность и пластические свойства металлов влияют температура и давление. При нагревании прочность металла обычно понижается, пластичность увеличивается. Так, цинк при нагревании до 150 С становится ковким. Повышение давления оказывает такое же влияние, как и температура. Сталь, например, при давлении в несколько тысяч атмосфер становится такой же пластичной, как и свинец.
 [12]

При горячей деформации пластические свойства металла выше, а сопротивление деформации ниже, чем при холодной деформации, поэтому горячая деформация сопровождается меньшими энергетическими затратами, чем холодная. Вследствие этого холодную деформацию применяют только в том случае, если горячая деформация неприменима.
 [13]

Этим методом определяют пластические свойства металла.
 [14]

При горячей деформации пластические свойства металла выше, а сопротивление деформации ниже, чем при холодной деформации, поэтому горячая деформация с точки зрения энергетических затрат на деформирование более выгодна, чем холодная.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Механические свойства металлов и сплавов

Широкий сортамент металлопроката, различные марки стали, современные способы производства, новые технологии покрытия и обработки послужили тому, что металлопрокат стал основным материалом для сложных металлоемких конструкций, элементов механизмов, метизов и т.д.

Конструкции из стали эксплуатируются в различных климатических зонах, в агрессивных условиях и подлежат различным нагрузкам. Иногда, ошибочно, качества металла или сплава оценивают исключительно по таким показателям, как твердость, прочность и относительное удлинение.

На самом же деле такой информации совершенно недостаточно для выбора материала максимально соответствующего определенным задачам.

Кроме этих показателей механических свойств, мы рассмотрим самые значимые и выясним, что именно они определяют
Для начала уточним, что механические характеристики определяют работоспособность металла в определенных условиях.

Показатели механических свойств глупо недооценивать, так как обычно они служат определяющими факторами, которые говорят о возможности использование металлов в требуемых условиях работы.

Основными показателями механических свойств являются значения:

• Прочности.
• Твердости.
• Упругость.
• Вязкость.
• Относительное удлинение.
• Усталость.
• Выносливость.
• Износостойкость.

Умение металлов не разрушаться при влиянии наружных сил, описывется значением прочности. Учитывая направления сил дифференцируют прочность на растяжение, сжатие, изгиб.

Твердость характеризует сопротивление металла прохождению в него иного тела. Под влиянием внешних сил металл может менять свои формы и размеры, иными словами -деформироваться.

Упругая деформация пропадает вследствии окончания воздействия силы, а пластическая (остаточная) остаются в металле.
Такое качество, как упругость определяет возможность металла упруго деформироваться, а пластичность- пластично деформироваться.

Такие свойства присущи металлу, подвергающемуся воздействию постепенно приложенных или медленно воздействующих сил, характеризуют статические свойства. Но металл может подвергаться воздействию быстро возрастающих, мгновенно приложенных, ударных сил, т.е. динамических нагрузок.

Вязкость— умение металла остаточно деформироваться под ударными нагрузками, не разрушаясь.

Хрупкость наоборот характеризует свойство металла разрушаться под этими нагрузками, без значимых остаточных деформаций.

В производстве деталей машин и механизмов сталь должна обладать определенной прочностью и упругостью и вместе с тем пластичностью и вязкостью, а для изготовления инструментов- твердостью и вязкостью.

Эти свойства проверяются механическими испытаниями:

• испытание на растяжение,
• удар на твердость.

Усталостью называется состояние металла после многократного воздействия нагрузок, менявших свою величину и направление. Сопротивление усталости определяет показатель выносливости.

В различных марках сталей предел выносливости равен примерно половине предела прочности. В цветных металлах он значительно ниже.

Износостойкость характеризует сопротивление металла износу, т.е. уменьшению размеров при трении. Это свойство имеет большое значение для деталей, работающих н износ.

 Ниже приведены основные значения механических свойств рядовых стлей

Опубликовано: 03.02.2017

Поделиться:

Вернуться к списку новостей

Металлопластик | Особенность | Chemistry World

Металлосодержащие полимеры выигрывают от механических свойств полимеров и химических свойств металлов. Том Вестгейт считает, что последние достижения в области дизайна и синтеза делают эти материалы гораздо большим, чем просто химические диковинки

Полимеры пронизывают почти все сферы нашей жизни, и почти каждый знает, насколько полезны эти длинноцепочечные молекулы. Между тем, любой студент-химик средней школы может сказать вам, что комплексы металлов обладают многими интересными свойствами, такими как окислительно-восстановительное поведение, катализ и магнетизм. Но возможно ли получить лучшее из обоих миров?

Медленно, но верно химики разработали способы получения ряда полимеров с такими же захватывающими физическими и химическими свойствами, как у металлов, не жертвуя при этом механической прочностью и простотой обработки, присущими обычным пластикам. Это открыло множество потенциальных применений этих материалов, от нанотехнологий до топливных элементов, от химических датчиков до катализа.

Источник: © Y Ma, W F Dong, MA Hempenius, H Moehwald and G J Vancso

Металлоорганические полиферроценилсилановые капсулы могут быть использованы для высвобождения лекарств

Хотя эта область имеет долгую историю – первый растворимый металлосодержащий полимер, поли(винилферроцен), был получен в 1955 году – действительно полезные материалы начали появляться только в последние годы .

«Проблема была искусственной», — объясняет Ян Мэннерс из Бристольского университета, Великобритания. «Литература изобилует низкомолекулярными нерастворимыми материалами», которые заявлены как металлосодержащие полимеры, добавляет он. Но надежное производство растворимых полимеров, которые можно наносить на устройства в виде тонких пленок, долгое время было труднодостижимым.

К сожалению, классические методы полимеризации не подходят для металлосодержащих мономеров. Эти методы обычно основаны на использовании реакционноспособных химических групп для связывания молекулярных цепей вместе, но эти группы также имеют тенденцию разрушать комплексы металлов. А высокой чистоты и точной стехиометрии реагентов, как известно, трудно достичь с помощью металлических мономеров. Хотя ферроцен долгое время был популярным кандидатом для включения в полимеры, например, связывание этих комплексов в цепи преследовалось такими проблемами.

Но в 1992 году группа Мэннерса, базирующаяся в Университете Торонто, Канада, открыла метод получения высокомолекулярных полимеров из напряженных циклических ферроценофанов, в котором два циклопентадиеновых кольца соединены мостиком с атомом кремния, который наклоняет их так, что они больше не параллельны друг другу. Мэннерс обнаружил, что нагревание разрушает напряженные молекулы, инициируя реакцию, в результате которой образуется цепочка ферроценовых звеньев, связанных силановыми группами, получившая название полиферроценилсилан.

Этот метод полимеризации с раскрытием кольца (ROP) был адаптирован для включения множества различных заместителей в атом кремния. Добавление длинных алкильных цепей позволяет контролировать растворимость, упрощая обработку и определение характеристик с помощью традиционных методов растворной фазы, таких как ²⁹ Si ЯМР и гель-проникающая хроматография.

Возможно, наиболее полезной характеристикой этой химии является то, что полимеризация может быть «живой», то есть цепи продолжают расти до тех пор, пока не закончится доступный мономер. Мэннерс обнаружил, что реакцию можно даже включать и выключать под воздействием света, что дает беспрецедентный контроль над общей длиной полимерных цепей. Использование мягких оснований для раскрытия напряженных ферроценофанов означает, что в качестве заместителей кремния можно использовать более широкий спектр менее устойчивых функциональных групп, и Мэннерс надеется расширить методологию, чтобы использовать «множество различных металлов и мостиковых лигандов».

Физические свойства полимера можно регулировать степенью окисления его атомов железа. «Если у вас есть слегка сшитый образец, в котором все железо находится в состоянии Fe (ii), он набухнет в неполярном растворителе, таком как толуол, с образованием геля», — объясняет он. «Но если вы окисляете металл, гель сжимается, чтобы ограничить менее благоприятные взаимодействия между катионным металлическим центром Fe(iii) и растворителем». в геле. Набухание и сжатие геля изменяет расстояние между этими листами, что меняет длину волны света, который они рассеивают. Они предполагают, что этот вид «фотонного кристалла», реагирующего на стимулы, можно использовать для создания цветных пикселей на визуальных дисплеях.

С помощью того же подхода были получены крошечные капсулы, которые можно использовать для высвобождения более мелких молекул, таких как лекарство, в ответ на присутствие окисляющего агента. Джулиус Ванчо и его коллеги из Университета Твенте, Нидерланды, изготовили стенки капсул из чередующихся слоев положительно и отрицательно заряженных производных полиферроценилсилана вокруг съемного коллоидного шаблона.

Окисление железа в ферроценовых единицах приводит к раздвижению полимерных цепей за счет электростатического отталкивания, позволяя молекулам декстрана с флуоресцентной меткой диффундировать в капсулу. Затем набухшую упаковку можно было запечатать, вернув атомы железа в исходное состояние с помощью восстановителя. Вансо и его команда считают, что если молекулы могут быть допущены в капсулы, они также могут быть контролируемо высвобождены, что может привести к возможному применению в медицине.

Где этот металл?

Металлополимеры, как правило, классифицируют по месту и способу прикрепления металла к цепи. Например, металл может быть частью основной цепи полимера или может быть частью группы, свисающей с цепи, где он оказывает меньшее влияние на свойства полимера.

Источник: © Neil Champness/Martin Schroeder/Ноттингемский университет

Открытые системы координации могут поглощать газообразный водород

Большинство химиков в этой области также различают материалы, в которых металлы прочно (часто ковалентно) связаны с полимером, и надмолекулярные полимеры, где самосборка посредством взаимодействия металл-лиганд является движущей силой для создания больших структур. Связь в этих системах часто слабее, что позволяет при желании разорвать полимерные цепи этого типа.

Так называемые координационные полимеры, еще одна подгруппа этой группы, представляют собой трехмерные кристаллические сети, образованные множественными связями металл-лиганд. «Существует определенная путаница», — признает Нил Чемпнесс из Ноттингемского университета в Великобритании, чья группа выпускает эти материалы, но предпочитает термин «координационная структура». Эти материалы желательны из-за крошечных полостей внутри них, образующихся, когда жесткие лиганды соединяют металлические центры, и использовались для разработки материалов, которые могут хранить относительно большое количество газообразного водорода.

Молекулярные провода 

Исследования электропроводящих полимеров развивались с головокружительной скоростью с тех пор, как в 1970-х годах было обнаружено, что окисленный полиацетилен является хорошим проводником. Тим Свагер из Массачусетского технологического института, Кембридж, США, был вовлечен в эту область с самого начала, а с середины 90-х работал над включением ионов металлов в свои материалы.

Полимеры могут проводить электричество, когда их пи электроны могут свободно перемещаться по полимерной цепи. Соединение этих делокализованных электронов с d-орбиталями металла может интересным образом изменить свойства обоих компонентов. Для Свагера связь между двумя типами соединений логична: «Проводящие полимеры являются окислительно-восстановительными. Металлы способны к экстраординарной окислительно-восстановительной химии. Это естественно».

Основной предел проводимости полимера заключается в том, насколько хорошо он переносит заряд между «сегментами» делокализованных электронов в отдельных цепях. Свагер разрабатывает материалы, соответствующие окислительно-восстановительному потенциалу, так, что металлические центры соединяют эти сегменты, позволяя электронам прыгать от одного к другому, «как прыгать по камням через ручей».

Свагер полагает, что точно согласовывая окислительно-восстановительные потенциалы металлического центра с сопряженным полимером, можно улучшить способ прохождения заряда через материал. В материалах, которые таким образом «соответствуют окислительно-восстановительному потенциалу», команда Свагера добилась значительных улучшений проводимости, что делает их пригодными для использования в химических сенсорах.

Свагер описывает металлы в этих полимерах как «горячие точки», которые контролируют их чувствительность к другим молекулам. Любое изменение в окружающей среде металла — например, когда он связывает молекулу анализируемого вещества — вызывает явное изменение проводимости всего полимера.

В этих случаях свойства полимера модифицируются металлами, но в катализе может происходить и наоборот. Во многих процессах металлические катализаторы ускоряют реакции, переключаясь между состояниями окисления, отдавая или поглощая электроны, участвующие в реакции. Если металл присоединен непосредственно к электроду как часть полимерной пленки, этот перенос электронов можно значительно ускорить. Это увеличивает количество каталитических циклов, которые можно выполнить, а также означает, что нет необходимости беспокоиться об извлечении катализатора из реакционной смеси. Поскольку восстановление кислорода является ключом к технологии топливных элементов, команда Свагера надеется, что их семейство кобальтсодержащих полимеров на основе политиофена можно будет использовать в качестве катализаторов для топливных элементов.

Переключатель цвета

Большинство проводящих полимеров меняют цвет при приложении к ним напряжения, так как окисление нарушает электронные переходы, ответственные за поглощение света. Это одно из наиболее коммерчески перспективных применений пластиковой электроники. Прозрачные электроды, такие как стекло, покрытое оксидом индия и олова, могут быть покрыты полимерной пленкой путем электрополимеризации и использоваться, например, в качестве антибликовых зеркал заднего вида в автомобилях или в качестве окон, отключающих свет при щелчке выключателя. .

Комплексы переходных металлов могут приобретать захватывающую палитру цветов, и это свойство также не ускользнуло от полимерной обработки. Нанесение материалов на электрод позволяет получить доступ к широкой палитре цветов, контролируемых электрическим током. «В принципе, огромное количество металлосодержащих материалов будут демонстрировать электрохромизм», — говорит Роджер Мортимер из Университета Лафборо, Великобритания. Он использует комплексы рутения с бипиридильными лигандами, замещенными винильными группами, для образования электрохромных пленок. Комплексы металлов находятся внутри непроводящего полиэтиленового каркаса, где проводимость достигается за счет переноса заряда от одного металлического комплекса к другому.

Комплекс рутения обычно придает пленке оранжевый цвет, но когда электрический ток окисляет Ru(ii) в Ru(iii), пленка становится прозрачной. Изменение потенциала на противоположное снова уменьшает металл, и пленка возвращает свой цвет.

Металлы с более чем двумя степенями окисления или даже пленки из смешанных металлов могут вызывать переходы между несколькими разными цветами, объясняет Мортимер.

«Конечно, в конечном счете, разработка приложений станет настоящей проверкой успеха отрасли металлополимеров в ближайшие 5-10 лет, — говорит Мэннерс.

В то время как сенсоры и визуальные дисплеи, скорее всего, увидят первый из этих успехов, Swager также видит большой потенциал для решения некоторых проблем, связанных с растущим спросом на энергию. «Представьте, — говорит он, — что у вас на крыше солнечные батареи. Они могут сбрасывать свою энергию в сеть или аккумулятор». Но оба процесса неэффективны, так почему бы не направить энергию в химические связи, предлагает он.

Углекислый газ можно восстановить до полезных соединений, таких как метанол, и Свагер считает, что металлополимеры могут хорошо подходить для использования тока от солнечной панели для катализа этой реакции.

Если — а Свагер признает, что это большое «если» — удастся разработать достаточно эффективный материал, это будет означать использование парникового газа в качестве источника вторичного топлива. «Если бы вы могли это сделать, — говорит он, — вы бы получили Нобелевскую премию».

Том Вестгейт, независимый научный писатель из Манчестера, Великобритания

Основные свойства пластика и их применение незаменимый материал в современном мире.

Он используется во всем: от бытовых приборов до упаковки, строительных материалов и одежды. Широкий спектр применения пластика обусловлен различными доступными типами пластика, каждый из которых изготовлен из органических полимеров.

Популярность пластика обусловлена ​​его многочисленными преимуществами. Производство недорогое и простое для массового производства. Наряду с водонепроницаемостью и ударопрочностью пластик обладает электроизоляционными и теплоизоляционными свойствами. Кроме того, одним из его наиболее значительных преимуществ является его легкий вес, аспект , который тем более заслуживает внимания благодаря высокому соотношению прочности и веса.

Пластик и его химические свойства

Пластмассы бывают двух основных форм: термореактивный пластик и термопласт. Как и ожидалось, приложение определяет использование любого из них, каждый из которых имеет разные физические характеристики

Термореактивные пластмассы

Из-за молекулярной сшивки их полимеров термореактивные пластмассы похожи, но обычно прочнее термопластов. Как следует из «затвердевшей» части названия, термореактивный пластик после смешивания и формования во время обработки образует неизменную химическую связь. Это означает, что пластик «затвердевает» после отверждения, то есть формируется и затвердевает. Несмотря на то, что термореактивные пластики нельзя вернуть в жидкое состояние или отлить в форму, они известны своей сверхпрочностью и устойчивостью к растворителям.

Термопласты

В отличие от термореактивных пластиков, термопласты не образуют химической связи при нагревании, что означает, что пластик не подвергается воздействию. Хотя термореактивные пластмассы нельзя изменить после обработки, их можно плавить, формовать и формовать снова и снова. Эти пластмассы могут быть преобразованы в другой размер, форму или даже в совершенно новый объект.

Многообразие применений пластика

Даже если вы хорошо разбираетесь в пластике и его универсальности, вас все равно может удивить, насколько широко пластик используется в повседневной жизни. Это часть того, что вы носите, и в то же время используется для космических станций. Большой процент пластика содержится в ваших электронных устройствах, а также во всех медицинских устройствах.

Список можно продолжать бесконечно.

Конечно, некоторые пластмассы используются только для определенных целей. Например, когда дело доходит до одежды, полиамид-нейлон (PA) и полиэстер (PES) — это два пластика, которые обычно встречаются во всем, от костюмов до нижнего белья.

Одним из самых изобретательных термопластов, несомненно, является полипропилен (ПП). Ниже приведена лишь часть распространенных изделий из полипропилена:

1. Упаковка
2. Маркировка
3. Канцелярские товары
4. Ковровое покрытие
5. Пластиковые контейнеры
6. Громкоговорители
7. Автозапчасти
8. Лабораторное оборудование
9. Нижнее белье
10. Уличная мебель
11. Многоразовые бутылки для воды
12. Игрушки

Преимущества пластика перед металлом

С точки зрения работы с металлом или пластиком у пластика больше преимуществ.