Матеріали аморфного будови і їх застосування - студопедія

До матеріалів аморфного будови належать скла з неорганічних речовин, металів і ряд пластмас. Аморфний стан характеризується відсутністю далекого порядку в розташуванні атомів упаковки.

Найбільший застосування у неорганічних стекол. Основний хімічний склад конструкційних стекол: двоокис кремнію і алюмінію з добавками ангідридів бору, фосфору і двоокисів металів - титану, ванадію і цирконію. Серед машинобудівних матеріалів найбільше застосування отримали безосколкові, тугоплавкі, термостійкі і зміцнені скла. Неорганічне скло, що отримується при застиганні мінерального розплаву в результаті постійного зростання його в'язкості, на відміну від інших матеріалів має макроскопічне изотропное аморфне будову, в тій чи іншій мірі прозоро і володіє механічними властивостями твердого тіла. Тонке дослідження будови стекол свідчить про їх мікронеоднорідних структурі. Скло в порівнянні з кристалічною речовиною не має певної точки плавлення; будучи нагрітим, воно поступово розм'якшується, переходячи з твердого крихкого стану в високов'язкі, і потім в рідке (стекломассу). При зниженні температури в'язкість скла безперервно зростає і відбувається зворотний перехід в тверде крихке стан.

Мал. 11. Залежність властивостей скла від температури.

В інтервалі температур Tg - Tf властивості скла стрибкоподібно змінюються. Скло відноситься до термодинамічно нестійких систем. При температурі Tg скло схильне до кристалізації.

Металеві скла за хімічним складом складаються з металів та елементів аморфітізаторов, в якості яких використовують бор, вуглець, кремній, азот та інші в кількості до 30%. Аморфний стан металу досягається надшвидким охолодженням з газоподібного, рідкого або іонізованого стану. Основним методом отримання МС є гарт з рідкого стану, яка фіксує структуру розплаву. Особливістю МС є поєднання високої твердості і міцності, поряд з високими пружними властивостями. Наприклад, у звичайних стекол вкрай висока твердість і відносно низька міцність. МС можна штампувати, різати і прокатувати. Аморфний стан МС є метастабільним. При температурах відпалу, що перевищує (0,4-0,65) Тпл матеріал кристалізується.

Пластичні маси в більшості випадків аморфні тіла. Зміна властивостей з температурою відбувається так само як у неорганічних стекол рис.11. Існує три різних аморфних стану - склоподібний, високоеластичний та вязкотекучее; і дві температури, при яких властивості пластмас різко змінюються. Тс - температура склування і вище її температура вязкотекучего стану - Тт. Пластичні маси кристалізуються при тривалих відпалів і деформаційних процесах за механізмом орієнтації полімерних ланцюгів і чи ланок в одній площині або напрямку.

Аморфні матеріали є перспективними машинобудівними матеріалами. МС застосовуються для виготовлення пружин. Скло - для виробів з оптичними властивостями. Пластичні маси як конструкційні матеріали. Застосування аморфних матеріалів в основному стримується їх вузьким і низьким температурним інтервалом експлуатації.