Виктор Алексеев - Материаловедение: конспект лекций

Органическое стекло– продукт ненасыщенных полиэфирных смол, прозрачный полимер. Подразделяется на техническое, конструкционное, листовое, светотехническое и часовое. Техническое органическое стекло – пластифицированный и непластифицированный полимер (сополимер) метилового эфира метакриловой кислоты, широко применяемый в различных отраслях промышленности и хозяйства вообще. Стандартом предусмотрены три марки стекла ТОСП – стекло техническое органическое пластифицированное; ТОСН – стекло техническое органическое непла—стифицированное; ТОСС – стекло техническое органическое сополимерное. Физико—механические свойства технического органического стекла:температура размягчения (в зависимости от толщины) – 92—130 °C, ударная вязкость – 6–9 кДж/м 2(6–9 кгс – плотность при 20 °C), прозрачность (при толщине до 30 мм) – 85–88 %, усадка перегрева при 40 °C в течение 1 ч – 3,5–4 %, разрушающее напряжение при растяжении – 60–80 МПа (600–800 кгс/см 2), относительное удлинение при разрыве – 2–2,5 %.

Конструкционное органическое стекло выпускается трех марок: СОЛ – стекло органическое пластифицированное; СТ–1 – стекло органическое непластифицированное и 2–55 – стекло сополимерное. Эти марки органического стекла применяются в качестве конструкционного материала в приборо—и агрегатостроении.

Ситаллы (стеклокерамика)– стеклокерамические материалы на основе стекла, отличающиеся от последнего кристаллической структурой, подобной керамической, но с более мелкими (от долей до 1–2 мкм) кристаллами и более плотной их упаковкой, исключающей какую—либо пористость материала. Ситаллы изготовляют путем плавления стекольной шихты специальных составов с добавкой кристаллизации, охлаждения расплава до пластичного состояния и формования из него изделий методами стекольной технологии (прессованием, выдуванием, вытягиванием). Отформованные изделия подвергают специальной термической обработке для образования мелкокристаллической плотной структуры, характерной для ситаллов. Ситаллы по химическому составу подразделяют на следующие группы: СТЛ – сподуменовые; СТМ – кордиеритовые; СТБ – борнобариевые и борно—свинцовые, высококремнистые, фотоситалы. Ситаллы марки СТЛ имеют в своем составе литий, марки СТМ – магний. Ситаллы могут быть прозрачные, непрозрачные, белые, кремовые и цветные. По свойствамситаллы делятся на: химически стойкие, износостойкие, оптические, электроизоляционные и теплостойкие. Химически стойкие и износостойкие ситаллы применяют для изготовления дымоходов, плунжеров, деталей химических насосов, реакторов и химической аппаратуры, где необходимы высокая теплостойкость и газожидкостная непроницаемость. При изготовлении синтетических волокон износостойкие ситаллы используют для ните—проводов и некоторых других деталей текстильных машин; кроме того, из них изготовляют приборы для измерения длин и углов различных изделий. Оптические ситаллы с ТКЛР (тепловая стойкость), близким к нулю, применяются прежде всего для изготовления астрономических зеркал и лазеров.

Электроизоляционные ситаллыблагодаря своим электрическим свойствам, особенно при высоких температурах, используются для изготовления радиотехнических и электронных приборов и установок, различных приспособлений, работающих в условиях переменной температуры и влажности, а также изоляторов, работающих в режиме высокого напряжения. Теплостойкие ситаллы с ТЛКР, близким к нулю, применяются в качестве конструкционных материалов для устройств, работающих при переменных тепловых нагрузках, а также в производстве теплообменников.

Металлические стеклаимеют такую же структуру, как у си—таллов, только покрытие металлическое. К основному составу при выработке таких стекол добавляются определенные соединения металлов (которые зависят от назначения и области применения металлических стекол), из которых при заданной температуре в специальной атмосфере (среде плавки) на поверхности стекломассы выделяется металлическое покрытие. Металлические стекла находят применение прежде всего в электротехнике.

Металлические стекла изготовляют и методом горячего напыления на стеклокристаллический материал (например, нанесение слоя алюминия толщиной 0,5–1 мм). Такое покрытие выдерживает быстрое изменение температуры, несмотря на значительное различие в ТЛКР алюминия и сте—клокристаллического материала.

В различных отраслях промышленности и прежде всего в машиностроении широко применяется кубический нитрил бора (КНБ)– кристаллическая кубическая модификация соединения бора с азотом, синтезируемая по технологии, свойственной производству синтетических алмазов. За счет варьирования технологическими факторами выпускают различные виды кубического нитрида бора – эльбор, эльбор—Р, кубо—нит, исмит, гексанит и др. Кубический нитрид бора и его разновидности измеряются каратами, их классификация по зернистости также близка к нормам, принятым для обработки сталей и сплавов на основе железа. В последние годы получены поликристаллы КНБ размером до 12 мм.

Широко применяются в машиностроении сверхтвердые материалы, полученные на основе нитрида бора – эльбор—Р и исмит. По режущим свойствам и износостойкости они в несколько раз превосходят металлокерамические твердые сплавы и минералокерамику. Резцы из эльбора—Р изготовляют двух видов: сборные, в которых заготовки из эльбора крепятся в переходной вставке, устанавливаемой в корпусе резца, и цельные, где заготовки (эльбора—Р) крепятся непосредственно в тело инструмента путем заливки их жидким (расплавленным) металлом. Применение эльбора—Р позволяет обеспечить высокую производительность и чистоту обрабатываемой поверхности. Наиболее эффективно применение эльбора—Р при обработке закаленных сталей точением вместо шлифования и при растачивании отверстий.

Сверхтвердый материал исмит, полученный на основе нитрида бора (модификация), обладает более высокой стойкостью, чем твердые сплавы, при точении закаленных сталей Размеры поликристаллов исмита позволяют оснащать ими проходные и расточные резцы, фрезы и другой лезвийный инструмент.

Кубической кристаллической модификацией углерода являются алмазы – природные и синтетические, которые нерастворимы в кислотах и щелочах, обладают высокой твердостью, используются для изготовления резцов, стеклорезов, наконечников для измерения твердости металлов и др.