Stiinta materialelor - suport de curs - specializarea automatica si calculatoare

Incarcat la data: 03 Ianuarie 2011

Autor: Georgiana Dumitru

Pret: 100 credite

Numar pagini: 270

Tip fisier: zip

Marime fisier: 3506 kb

Lucrarea de fata constituie suportul de curs pentru disciplina Siinta materialelor de la specializarea Automatica - invatamant cu frecventa redusa. In limitele acordate de planul de invatamant, lucrarea ofera principiile fundamentale necesare intelegerii si insusirii prin studiu individual a conceptelor privind structura si proprietatile materialelor.

In prima parte se prezinta principalele probleme care definesc mecanismul, cinetica si morfologia formarii si transformarii structurii materialelor, in corelatie directa cu proprietatile mecanice, electrice si magnetice ale acestora si cu factorii care influenteaza aceste proprietati.

In partea a doua sunt prezentate principalele clase de materiale utilizate, grupate dupa rolul lor: materiale structurale – destinate in special constructiilor mecanice, materiale conductoare si semiconductoare, materiale electroizolante si materiale magnetice.

Fiecare capitol se incheie cu o lista de cuvinte cheie, bibliografia suplimentara corespunzatoare si teste de autoevaluare care permit o fixare mai buna a cunostintelor esentiale. Lucrarea se adreseaza in aceeasi masura studentilor de la specializarea Calculatoare si studentilor de la specializarea Electronica, si poate fi utila studentilor de la oricare specializare din domeniul ingineriei.

CUPRINS
PREFATA … …………………………………………………………… 3
1. NOTIUNI GENERALE DE STRUCTURa CRISTALINa .………… 11
1.1. Introducere ……………………………………………………………. 11
1.2. Structura cristalina a metalelor ………………………………………... 13
1.3. Notiuni fundamentale de termodinamica folosite in studiul cristalizarii …… 25
1.4.Cristalizarea primara ……………………………………………………
1.4.1. Termodinamica cristalizarii primare ……………………………..
1.4.2. Mecanismul, cinetica si morfologia cristalizarii primare ………...
27
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1.5. Imperfectiunile structurilor cristaline ………………………………….
1.5.1. Imperfectiuni punctiforme ale structurilor cristaline …………………...
1.5.2. Imperfectiuni liniare ale structurilor cristaline …………………………
1.5.3. Imperfectiuni de suprafata ale structurilor cristaline ………….
34
35
35
38
1.6. Alotropia (polimorfismul) metalelor ………………………………….. 40
1.7. Difuzia in structurile cristaline ale metalelor …………………………. 41
Cuvinte cheie…………………………………………………………… 43
Bibliografie ……………………………………………………………. 43
Teste de autoevaluare ………………………………………………….. 44
2. METALE, ALIAJE SI DIAGRAME DE ECHILIBRU FAZIC …… 49
2.1. Introducere ……………………………………………………………. 49
2.2. Fazele solide din structura aliajelor …………………………………...
2.2.1. Solutiile solide ……………………………………………………
2.2.2. Compusii intermetalici (chimici) ………………………………...
2.2.3. Metale pure ……………………………………………………..
52
52
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57
2.3. Constituentii structurali (metalografici ai aliajelor) …………………. 58
2.4. Diagramele de echilibru ale sistemelor de aliaje binare ………………
2.4.1. Principiile reprezentarii si utilizarii diagramelor de echilibru ………….
2.4.2. Diagrama de echilibru a sistemelor de aliaje binare ale caror
componente au solubilitate totala atat in stare lichida, cat si in stare solida
2.4.3. Diagrama de echilibru a sistemelor de aliaje binare cu componentele
complet solubile in stare lichida, insolubile in stare solida,
cu transformare eutectica ……………………………………………...
2.4.4. Diagrama de echilibru a sistemelor de aliaje binare cu
componentele complet solubile in stare lichida, partial solubile in
stare solida, cu transformare eutectica ………………………………..
2.4.5. Diagrama de echilibru a sistemelor de aliaje binare cu componentele
complet solubile in stare lichida, partial solubile in stare solida, cu
transformare peritectica ………………………………………………
2.4.6. Diagramele de echilibru ale sistemelor de aliaje binare ale caror
componente au solubilitate totala in stare lichida, sunt insolubile sau
partial solubile in stare solida si formeaza compusi intermetalici ………
58
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76
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2.4.7. Diagramele de echilibru ale sistemelor de aliaje binare ale caror
componente au solubilitate totala in stare lichida si prezinta
(in stare solida) transformari alotropice ………………………….. 80
2.5. Diagramele de echilibru ale sistemelor de aliaje ternare …………….. 83
2.6. Tratamentele termice aplicate aliajelor ……………………………….. 88
Cuvinte cheie ………………………………………………………….. 90
Bibliografie ……………………………………………………………. 90
Teste de autoevaluare………………………………………………….. 91
Aplicatii ……………………………………………………………….. 93
3. PROPRIETatILE MECANICE ALE MATERIALELOR METALICE 99
3.1. Introducere ……………………………………………………………. 99
3.2. Elasticitatea materialelor metalice ……………………………………. 101
3.3. Plasticitatea materialelor metalice …………………………………….. 103
3.4. Incercarea la tractiune a materialelor metalice ………………………... 106
3.5. Ruperea materialelor metalice ………………………………………… 109
3.6. Fluajul materialelor metalice ………………………………………….. 112
3.7. Oboseala materialelor metalice ……………………………………….. 114
3.8. Duritatea materialelor metalice ……………………………………… 117
Cuvinte cheie …………………………………………………………. 121
Bibliografie …………………………………………………………… 122
Teste de autoevaluare ………………………………………………… 122
4. PROPRIETATILE ELECTRICE SI MAGNETICE
ALE MATERIALELOR ……………………………………… 127
4.1. Conductia electrica a materialelor metalice ………………………….
4.1.1. Bazele fenomenului conductiei electrice …………………………
4.1.2. Factori care influenteaza conductibilitatea electrica a materialelor
127
127
129
4.2. Conductia electrica a semiconductorilor …………………………….
4.2.1. Conductia intrinseca si conductia extrinseca ………………………….
4.2.2. Factori care influenteaza proprietatile semiconductoare …………
134
134
135
4.3. Proprietatile electroizolante ale materialelor ………….………………
4.3.1. Rigiditate dielectrica, polarizare, permitivitate ………………………...
4.3.2. Pierderi in dielectrici …………………………………………………..
4.3.3. Factori care influenteaza proprietatile electroizolante …………….
137
137
140
141
4.4. Proprietatile magnetice si factorii care le influenteaza ……………….
4.4.1. Proprietati magnetice generale …………………………………..
4.4.2. Factori care influenteaza proprietatile magnetice ……………….
144
144
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Cuvinte cheie ……………………………………………………….. 151
Bibliografie ……………………………………………………………. 151
Teste de autoevaluare …………………………………………………. 152
5. OtELURI ŞI FONTE ……………………….………………………….. 157
5.1. Introducere ……………………………………..……………………… 157
5.2. Diagrama de echilibru metastabil Fe-Fe3C.
Otelurile carbon si fontele albe ………………………………………..
5.2.1. Descrierea diagramei Fe - Fe3C ………………………………………..
5.2.2. Clasificarea aliajelor sistemului metastabil Fe-Fe3C ……..…….
158
158
161
5.3. Otelurile carbon folosite in tehnica ………………………………….……. 163
5.4. Diagrama de echilibru stabil Fe-C . Fontele cenusii ………………… 165
7
5.5. Transformarile la racire ale austenitei ……………………………….
5.5.1. Mecanismele transformarii austenitei la racire …………………
5.5.2. Diagramele timp - temperatura - transformare (TTT)
la racirea austenitei ………………………………………………
170
170
173
5.6. Transformarea martensitei la incalzire ………………………………... 175
5.7. Oteluri si fonte aliate …………………………………………………
5.7.1. Interactiunea elementelor de aliere cu fierul si cu carbonul ……..
5.7.2. Clase structurale de oteluri aliate ………………………………..
176
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179
Cuvinte cheie ………………………………………………………….. 180
Bibliografie …………………………………………………………… 181
Teste de autoevaluare ………………………………………………… 181
6. MATERIALE CONDUCTOARE SI
MATERIALE SEMICONDUCTOARE ……………………………….
6.1. Materiale cu conductibilitate electrica ridicata ………………………. 187
6.1.1. Cuprul si aliajele sale …………………………………………… 187
6.1.2. Aluminiul si aliajele pe baza de aluminiu …………………… 194
6.2. Materiale pentru contacte electrice …………………………………… 198
6.2.1. Materiale pentru contacte fixe si de intrerupere ………………… 198
6.2.2. Materiale pentru contacte alunecatoare …………………………. 199
6.3. Materiale pentru termocuple ………………………………………….. 200
6.4. Materiale cu rezistivitate electrica ridicata …………………………… 201
6.4.1. Materiale pentru rezistoare de precizie si reostate. …………….. 201
6.4.2. Materiale pentru filamente si rezistente de incalzire …………… 201
6.5. Materiale semiconductoare …………………………………………… 202
6.5.1. Germaniul ………………………………………………………. 202
6.5.2. Siliciul ………………………………………………………….. 204
6.5.3. Seleniul …………………………………………………………. 205
6.5.4. Compusi semiconductori ………………………………………. 205
Cuvinte cheie ………………………………………………………….. 208
Bibliografie …………………………………………………………… 208
Teste de autoevaluare ………………………………………………… 209
7. MATERIALE ELECTROIZOLANTE ……………………………….. 213
7.1. Introducere …………………………………………………………….. 213
7.2. Structurile si reactiile de sinteza a polimerilor ……………………….. 215
7.2.1. Notiuni de baza privind structura macromoleculara ……………. 215
7.2.2. Reactiile de sinteza a polimerilor ……………………………….. 217
7.2.3. Structura polimerilor …………………………………………… 219
7.3. Proprietatile polimerilor ……………………………………………… 222
7.4. Principalele tipuri de materiale polimerice …………………………… 224
7.4.1. Aditivii materialelor polimerice ………………………………… 224
7.4.2. Materialele termoplaste ………………………………………… 226
7.4.3. Materialele polimerice termorigide …………………………….. 228
7.4.4. Materialele elastomerice (cauciucurile) ………………………... 229
7.4.5. Celuloza si derivatii sai ………………………………………… 232
7.5. Materiale ceramice si sticle …………………………………………… 232
7.5.1. Structura ceramicelor si sticlelor ……………………………….. 233
7.5.2. Materialele ceramice silicatice …………………………………. 237
7.5.3. Materialele ceramice oxidice …………………………………… 240
8
7.5.4. Materialele ceramice neoxidice ………………………………… 242
7.5.5. Sticlele ………………………………………………………….. 243
Cuvinte cheie ………………………………………………………….. 246
Bibliografie …………………………………………………………… 247
Teste de autoevaluare ………………………………………………… 248
8. MATERIALE MAGNETICE …………………………………………. 253
8.1. Materiale magnetic moi ………………………………………………. 253
8.2. Materiale magnetic dure ……………………………………………... 259
8.2.1. Materiale pentru magneti permanenti ………………………….. 259
8.2.2. Materiale pentru inregistrarea magnetica a informatiei ……….. 262
Cuvinte cheie ………………………………………………………….. 263
Bibliografie …………………………………………………………… 264
Teste de autoevaluare ………………………………………………… 264
Grila de verificare a testelor de autoevaluare ……………………….. 266
Index …………………………………………………………………. 267

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