Spékané materiály

vyrábějí se metodou práškové metalurgie

Metoda práškové metalurgie:

» je určena pro zpracování materiálů s vysokou tavící teplotou, které se obtížně zpracovávají nebo

tváří » wolfram, molybden, ……

» používá se při výrobě » heterogenních směsí dvou nebo více kovů s odlišnou teplotou tavení

» používá se při výrobě » materiálů, které jsou tvořeny kovy a nekovy

» při výrobě materiálů s řízenou pórovitostí (chceme, aby byly pórovité)

» je to téměř bezodpadová metoda a výrobek má zpravidla konečný tvar a rozměry

» jsou na ni velmi vysoké náklady

» vyplatí se pouze při velkém množství výrobků

Základní operace:

výroba prášků » mechanicky » (drcení a mletí kovu, rozprašování kapalného kovu)

» chemickými pochody » (chemické reakce, redukce, rozpouštění hranic zrn,

kondenzací z plynné fáze)

nasypání prášku do dutiny formy

» forma má tvar konečného výrobku a nastává v ní lisování, nebo jiné tvarování prášku do tvaru

budoucího výrobku

slinování (spékání) » je to působení ohřevem na určitou teplotu

a)      1. prášek » teplota ohřevu je menší než teplota tání

b)     2. prášky »

» někdy probíhá 2. a 3. část současně

Slinuté karbidy

» jako řezné materiály pro výrobu destiček obráběcích nástrojů a tvářecích nástrojů

» jsou otěruvzdorné, tvrdé, odolné proti opotřebení a vysokým teplotám

» je jich velké množství

» hlavní složka je karbid wolframu a pojivem je kobalt

» rozdělení na » K » karbid wolframu + kobalt (karbid tantalu a niobu je někdy jako přísada)

» P » wolfram + kobalt + karbid titanu, ……

» M » karbid chrómu, tantalu, titanu, niobu, wolframu + kobalt

» použitelnost slinutých karbidů

» je dána jejich vlastnostmi

» K » balená ocel, nekovové materiály, plasty, dřevo

» P » speci8ln2 pro ocel a ocelolitinu, temperovaná litina

» M » na obrábění austenitových a žáruvzdorných ocelí, neželezných kovů a lehkých kovů

Vysokotavitelné a žáropevné (vzdorných) materiály:

vysokotavitelné » wolframové dráty (vakuová technika, žhavící vlákna, elektrody pro svařování,…..)

» polotovary z molybdenu, niobu, tantalu, ……

žáruvzdorné » silicidotvorný molybden (topná tělesa v elektrických odporových pecích)

» intermetalické sloučeniny slinované kovovým pojivem (karbid chrómu a niklu » ochrana

proti korozi za zvýšených teplot)

Cermety kovo-keramické materiály

» spojení keramického prášku kovovým pojivem nebo naopak

» nedají se vyrobit jinak než práškovou metalurgií

» použití » na tepelně namáhané součásti raket, v jaderné technice a na výrobu součástí

pracujících za vysokých teplot v abrazivních prostředích

Konstrukční práškové materiály:

» spékané oceli

» zpravidla nepotřebují další zpracování

» ozubená kola pro zubová čerpadla, ojnice, ložiska pro šicí stroje, klece válečkových ložisek, …

» frikční (třecí) materiály

» jsou odolné proti opotřebení

» mají vhodné třecí vlastnosti

» jejich základem je měď (60 – 75 %), grafit, azbest, Zn, Fe, Sn, Pb, …

» použití na třecí spojky, obložení brzdových bubnů, ……

Kluzné materiály:

» materiál musí být pórovitý a póry se vyplní mazivem

» mazivo zůstává v pórech napořád

» použití na výrobu samomazných ložisek

Sklo a skelný stav:

skelný stav obecné vlastnosti skelného stavu

izotropie a homogenita » má stejné vlastnosti ve všech směrech a bodech (tím se podobá

kapalině)

skelný stav má vyšší vnitřní energii než krystalický stav téže látky

přechod z kapalné do pevné fáze probíhá u skla zcela plynule » bez teplotních prodlev

v celém objemu současně

všechny fyzikálně chemické vlastnosti se při přechodu do skelného stavu mění spojitě a

probíhají v tzv. intervalu

je pro něj typická křehkost a na rozdíl od kapaliny tvarová stálost

Vlastnosti skla:

je velmi tvrdé a pevné

má vysoký modul pružnosti » je velmi málo deformovatelné

nesnáší rázy

za normální teploty je to elektrický izolant, ale za zvýšené teploty jeho elektrická vodivost

exponenciálně roste

Koeficient tepelné roztažnosti:

» nejmenší ho má křemíkové sklo

» ostatní skle ho mají o řád větší

Pevnost:

» závisí na tvaru a vlastnostech a roste u skleněných vláken

» čím menší je průměr vlákna, tím je jeho pevnost větší

Druhy skel:

» jsou označovány podle základního oxidu

» křemičitá

» borokřemičitá

» boritá, ……

Složení skla běžné sklo má 3 složky

sklotvorná složka » vlastní oxid

tavící a modifikační složka » má za úkol snížit teplotu tání a narušit možnou krystalizaci

» je to např. oxid sodný a draselný

stabilizační složka » zvyšuje chemickou odolnost skla (oxid hořečnatý, vápenatý, ……)

u vodního skla chybí stabilizační složka a proto se rozpouští ve vodě

Okrasná skla

» mají 3 základní složky + barvivo » (oxid olovnatý (zajišťuje větší lesk při broušení » křišťál)

Technická skla:

» mají co nejnižší teplotní roztažnost, vysokou chemickou odolnost a odolnost vůči…………změnám

» simax

Křemenná skla:

» jsou tvořena oxidem křemičitým, který musí být velmi rychle ochlazen, aby se…………

Kovové sklo:

pásky, dráty, fólie

lze vyrobit pouze malý průřez

dá se vyrobit ze všech druhů kovů

jejich vlastnosti jsou podobné vlastnostem skla

lze je plasticky deformovat, ale mají omezenou pevnost

jsou elektricky vodivá (méně než kov)

lze u nich jejich složením měnit teplotný koeficient………….od kladných až po záporné

teploměry, přesné teplotně stabilní odpory, ohřívací elementy při nízkých teplotách

některá skla vykazují i supravodivost

jejich výborný korozní odolnost je vhodná v chemii, chirurgii (skalpely) a v biochemii

použití na armování do betonu

jistící pásky na tlakové láhve

Keramické materiály

použití v elektrice a elektrotechnice

používá se tam , kde je možné využít její elektrické a magnetické vlastnosti –

» čipy, senzory, kondenzátory

použití při vysokých teplotách

» některé součásti tepelných strojů

používají se jako řezný materiál

» nahrazují slinuté karbidy

jsou křehké » omezuje to jejich použití, protože nejsou spolehlivé

Hliníková keramika:

» korund, Al₂O₃ (oxid hlinitý

» teplota tání je asi 1700 ˚C

» má velký elektrický odpor

» je odolná proti opotřebení a korozi

» má stabilitu vlastností i při velkých teplotách

» její kvalita závisí na čistotě oxidu hlinitého

Zirkonová keramika:

» vyrábí se spékáním při vysokých teplotách na vysokou hustotu

» má dobrou pevnost

» má 4 – 5 krát vyšší vrubovou houževnatost

» je odolná proti korozi, opotřebení a tepelným šokům

» má nízkou tepelnou vodivost vysokou elektrickou vodivost

» používá se tam, kde hliníková keramika nestačí pro svoji křehkost

Titanová keramika:

» jejím základem je oxid titanu a další oxidy jsou jako příměsi

» má vysokou pevnost, tvrdost a odolnost proti opotřebení

» má velmi dobrou hladkost povrchu

Steatitová keramika:

» jejím základem je spékaný materiál na bázi metakřemičitanu uhličitanu

» má vysoký elektrický odpor a nízké ztráty při vysokofrekvenční

Forsteritová keramika:

» základem je ortosilikát hořečnatý

» má dobrý elektrický odpor, malé indukční ztráty při vysokých frekvencích a vysoký koeficient

tepelné roztažnosti

» je vhodná pro spojování s ostatními materiály

Sicelonová keramika:

» hustě spékaný materiál složený z křemíku, hliníku, kyslíku a dusíku

» převyšuje hliníkovou keramiku odolností proti opotřebení, pevností při vysokých teplotách a

odolností proti tepelným šokům

Ferity:

» nekovové feromagnetické krystalické látky

» jejich hlavní složkou je oxid železitý v kombinaci s ostatními oxidy

» jejich feromagnetické vlastnosti se zachovávají do Currieho teploty » nad ní jsou paramagnetické

» nejrozšířenější jsou magneticky tvrdé ferity na bázi baria a stroncia

» používají se na součástky reproduktorů, dynam, elektromotorů, magnetické zámky, ……

» magneticky měkké ferity na bázi Mn + Zi, nebo Ni + Zi

mají volitelnou permeabilitu » dá se řídit jak moc jsou magnetovatelné

Žáruvzdorná keramika:

» je na bázi oxidu křemičitého a hlinitého

» podle jejich poměru se dělí na řady

» dinos » křemičitého je méně a hlinitého je více

» šamot

» silimanit

» mulit » víc než 50 % Al₂O₃

» korundová keramika

Kompozity

kompozitem je takový materiálový systém, který je složen z více fází, z nichž alespoň jedna je pevná

s makroskopicky rozeznatelným rozhraním mezi fázemi a který dosahuje vlastností, které nemohou

být dosaženy žádnou fází samostatně, ani prostým součtem

synergický účinek » charakterizuje kompozity 3 + 2 = 8

Rozdělení kompozitů podle materiálu matrice:

Kompozity s » kovovou matricí (slitiny, čisté kovy)

» s polymerní matricí

» keramické

» anorganické

Rozdělení kompozitů podle výztuže:

» disperzní

» částicové » částice pravidelných i nepravidelných tvarů

» plynné impulze (pórobeton, lehčené plasty)

» vláknové » s dlouhými obvykle uspořádanými, nebo s krátkými neuspořádanými vlákny

» skleněná vlákna

» uhlíková vlákna

» keramická vlákna (na bázi hliníku)

» polymerní vlákna

» kovová vlákna