Пластмассы. Материалы, устойчивые против агрессивой среды

недостатки:
- прочность при нагреве не держится;
- деградация свойств во времени (!)
на бронежилете из кевлара стоит срок годности!

? полимеры с сетчатым строением
- в результате химической реакции устанавливаются сильные связи между молекулами, полимер затвердевает (сильная твёрдость) и больше не может размягчиться при нагреве;
На базе таких полимеров созданы термореактивные пластмассы
Примеры: смолы полиэфирные, полиуретановые, эпоксидные, ...
достоинства: - не нужно давление;
- свойства малочувствительны к температуре и ко времени (!).
недостатки: - сильная усадка 10-15 %;
- очень хрупкие.
устраняются с помощью наполнителей
сыпучие: песок, тальк, древесная мука или стружка;
волокно: асбест, углерод, бор, ...
слои: ткань, бумага

Пример:
(!) для батискафа на дно океана

VI глава «Материалы, устойчивые к воздействию повышенной температуры и рабочей среды
§ 1. Материалы, устойчивые против агрессивной среды
коррозия
А. электрохимическая
в средах, содержащих влагу (атмосфера, морская вода, почва и др.)

А. Электро-химическая коррозия
? Особенности взаимодействия металла с электролитом
Потенциал, накопленный металлом к концу равновесия называется обратимым равновесным электродным потенциалом:
- чем отрицательнее обратимый равновесный электродный потенциал, тем легче металл переходит в раствор;
- «+» означает, что атомы таких металлов (благородные) «добровольно» в раствор не переходят;
- процесс коррозии может продолжиться, только если избыточные электроны с металла снимать.

Итоги:
- при контакте двух металлов противоположно заряженные частицы начинают перемещаться по замкнутому контуру, т.е. идёт ток;
- наличие тока есть признак электро-химической коррозии (!);
- при таком контакте повреждается только металл анод (!!!)
Разновидности электро-химической коррозии:
а) контакт двух металлов (повреждается анод)
при наличии влаги бронза+сталь использовать нельзя;
б) контакт двух фаз
матрица – К
частица – А
небольшая скорость коррозии

в) металл+вода
границы зёрен любого металла – анод
такая коррозия называется межкристаллитной (МКК)
г) деталь+вода
зона концентрации напряжений всегда анодная
такая коррозия называется коррозионным растрескиванием (КР)
д) место застоя+электролит
зона застоя электролита всегда анодная
такая коррозия называется щелевой коррозией
е) царапина (повреждение) оксидной плёнки+электролит
повреждение оксидной плёнки всегда анодное
такая коррозия называется точечной (или питтинговой)

б) при содержании Cr > 12 % сталь приобретает способность к пассивации и становится нержавеющей;
групп таких сталей всего две
% Cr
03
08 +
12
Х18Н10
Х18Н10Т

в) защитные покрытия и устройства:
- благородные металлы (покрытие электрических контактов Ag и Au);
- покрытие более благородным металлом
консервные банки
пока покрытие целое
- более электроотрицательным металлом
автомобильный лист
Zn защищает будучи повреждённым
- пассивирующимися металлами
хромированные детали
пока покрытие целое
- протекторная защита
защищает протектор - алюминий

Б. Химическая коррозия
(газовая коррозия без влаги ? влаги нет при высоких температурах)
? Особенности взаимодействия металла с кислородом при повышенной температуре
сначала:
MeO
затем:

мало углерода
много хрома
для различных нагревателей (в печах, утюгах, чайниках и т.д.)
§ 2. Материалы, способные сохранять прочность при нагреве
Особенности поведения нагретого металла при нагружении
при нагреве + нагрузке:
- колебания атомов увеличиваются;
- количество вакансий увеличивается;
- диффузия атомов ускоряется;
- перемещение дислокаций облегчается.

При нагружении нагретого металла дислокации не могут удержаться на своих местах и будут постепенно перемещаться, такое явление называется ползучестью
OA – участок прикладывания нагрузки;
AB – неустановившаяся ползучесть;
BC – установившаяся ползучесть;
CD – быстрое разрушение металла.
Ползучесть – это постепенное накопление деформации при длительном прикладывании постоянной нагрузки при определённой температуре.

VII глава «Материалы с высокой удельной прочностью
§ 1. Титан и его сплавы

но Ti+Al

нагрев
быстрое охлаждение (всегда закалка в воде)
старение
неравновесные твёрдые растворы замещения (твёрдость небольшая)

§ 2. Бериллий и его сплавы

§ 3. Композиционные материалы (КМ)
КМ – материалы, с помощью специальных технологий в которых соединены разные составляющие; причём каждый компонент сохраняет химический состав, структуру и свойства.
основа (матрица)
наполнитель
Технология получения:
- способ пространственного распределения наполнителя в матрице;
- способ соединения наполнителя и матрицы
КМ с новыми свойствами
(которые не похожи ни на матрицу, ни на наполнитель)
А. Дисперсно-упрочняемые К.М. (Д.К.М.)
при нагружении
матрица несёт нагрузку
дисперсные частицы будут тормозить движение дислокаций

от матрицы
доп. упрочнение

Б. Волокнистые К.М. (В.К.М.)
матрица армирована волокнами
при нагружении
волокна несут нагрузку
матрица перераспределяет нагрузку между волокнами
нагрузка, передаваемая на волокно
предельная нагрузка на волокно

длинное волокно l/d > 30
Итоги:
? Свойства В.К.М. зависят от количества, размеров волокон, от сцепления волокна с матрицей и свойств самого волокна.