CATEGORII DOCUMENTE
Afaceri Calculatoare Casa masina Didactica pedagogie Diverse Educatie Finante Geografie Istorie & politica Legislatie Limba Management Sanatate Tehnologie

Bulgara	Ceha slovaca	Croata	Engleza	Estona	Finlandeza	Franceza
Germana	Italiana	Letona	Lituaniana	Maghiara	Olandeza	Poloneza
Sarba	Slovena	Spaniola	Suedeza	Turca	Ucraineana

įstatymai	įvairių	Apskaitos	Architektūra	Biografija	Biologija	Botanika	Chemija
Ekologija	Ekonomika	Elektra	Finansai	Fizinis	Geografija	Istorija	Karjeros
Kompiuteriai	Kultūra	Literatūra	Matematika	Medicina	Politika	Prekyba	Psichologija
Receptus	Sociologija	Technika	Teisė	Turizmas	Valdymas	vietimas

MEDˇIAGŲ MOKSLAS - MEDˇIAGŲ SAVYBIŲ IR SANDAROS TYRIMO METODAI

technika

+ Font mai mare | - Font mai mic


DOCUMENTE SIMILARE

VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS

APLINKOS INˇINERIJOS FAKULTETAS

STATYBINIŲ MEDˇIAGŲ KATEDRA

MEDˇIAGŲ MOKSLAS

MEDˇIAGŲ SAVYBIŲ IR SANDAROS TYRIMO METODAI

NAMŲ DARBAS

TURINYS

ĮVADAS..

1. MEDˇIAGŲ SAVYBĖS.

1.1. Struktūrinių charakteristikų apibendrinimas.

1.2. Fizikinės savybės.

1.3. Mechaninės med˛iagų savybės

1.4. Technologinės savybės.

2. MEDˇIAGŲ SANDAROS TYRIMO METODAI.

2.1. Fizikocheminiai tyrimo metodai.

2.1.1. Diferencinė terminė analizė (DTA)

2.1.2. Optinė mikroskopija .

2.1.3. Elektroninis mikroskopas ..

2.1.4.Rentgenostruktūrinė analizė

2.1.5. Infraraudonoji (IR) spektroskopija

IVADOS..

LITERATŪRA..

ĮVADAS

Kas valdo pasaulį, valdo med˛iagos. Taip trumpai galima apibūdinti med˛iagų mokslo reikmź. Būtent įvairių med˛iagų kūrimas ir jų mikroelementų, struktūrų, pavirių keitimas, analizavimas yra vienas i populiaresnių ir svarbesnių objektų iuolaikiniame pasaulyje.

Įvairios med˛iagos naudojamos praktikai visur: medicinoje, elektronikos bei automobilių pramonėje, informacinėse technologijose, t.t. Tačiau, kad gautume informacijos apie med˛iagų sandar¹, reikia daug įdėti pastangų ir laiko jų analizėms, jų savybių modifikavimui. Taip pat reikia ir itin brangių priemonių.

Pirmyktis ˛mogus, net nesuprasdamas, kas yra ta sudėtinga med˛iaga, ja naudojosi. Pavyzd˛iui ˛vėries kailis – oda be erių apsaugo nuo lietaus, vėjo, ji stipri, tačiau menkai laiko ilum¹. I vienų erių irgi menka nauda. Tačiau oda su eriais yra ir stiprus, ir gerai ilum¹ izoliuojantis rūbas arba pirmykčio būsto atitvara. Vadinasi, gamta – pirmoji med˛iagų kūrėja.

Visa ˛monijos civilizacija rodo, kad gamtos sukurtos sudėtinės med˛iagos – nuo seniausių laikų buvo ˛mogaus nuolat tobulinami, iekant naujų jų pritaikymo galimybių, tenkinančių ne vien¹, bet kelis poreikius.

darbo tikslas: inagrinėti med˛iagų savybių ir sandaros tyrimo metodus.

Tikslui pasiekti buvo ikelti ie u˛daviniai: ap˛velgti med˛iagų sandaros įvairovź, savybes ir sudėtį, ianalizuoti med˛iagų sandaros tyrimo metodus, jas įtakuojančius veiksnius, pateikti ivadas.

1. MEDˇIAGŲ SAVYBĖS

Gaminant įvairius gaminius svarbu parinkti tinkam¹ med˛iag¹, toki¹, kad ji būtų patikima ir geros kokybės. iuo metu gaminti kokybik¹ med˛iag¹ yra labai naudinga, nes lengviau j¹ naudoti, ma˛esnės med˛iagų s¹naudos, suma˛ėja transporto ilaidos. Tai svarbu ir ekonomikai.

Prie pradedant gamybos proces¹ pirmiausia būtina ˛inoti, kokiomis s¹lygomis gaminys bus naudojamas, kokių savybių turi būti med˛iagos ir kokios savybės būdingos turimoms med˛iagoms.

Savybės – tai po˛ymiai, kuriais rementis nustatomi med˛iagų panaumai bei skirtumai. Lyginant ir pasirenkant med˛iagas, atsi˛velgiama į svarbiausias savybes, tai:

Ø Fizikinė

Ø Mechaninė

Ø Fizikinė – cheminė

Ø Technologinė

Rementis ių savybių kompleksais, įvertinama med˛iagų kokybė.

Savybės, apibūdinančios fizikinių procesų poveikį med˛iagoms, atitinkamai skirstomos:

Struktūrinės charakteristikos

Fizikinės savybės

Kiti fizikiniai poveikiai

laidumas dujoms ir orui
laidumas garsui, klampumas (μ).

Mechaninės savybės

Technologinės savybės

1.1. Struktūrinių charakteristikų apibendrinimas

v Tankis (ρ)_i – fizikinis dydis kuris rodo, kokia yra med˛iagos vienetinio tūrio masė. Tankį rasime kūno masź padalijź i jo tūrio:

ρ_i= m_i/V_i,

m = ρV, V =

čia: m_i - med˛iagos masė, g arba kg

V_i – med˛iagos tūris (be tutumų), cm³ arba m³.

ˇinodami med˛iagų tankį, galime:

paliginti i įvairių med˛iagų pagamintų kūnų mases ir neklysdami pasakyti, kuri tokio pat tūrio med˛iaga sunkesnė, o kuri lengvesnė;
apskaičiuoti kūno, kurio neįmanoma pasverti arba imatuoti, masź arba tūrį:

Kai med˛iaga yra absoliučiai tankios būsenos, tai apskaičiuojamas yra savitasis tankis ρ, kuris rodo absoliutųjį med˛iagos tankį.

v Akytumas (A) – tai porų -akučių ir tutumų tūrio santykis su visos med˛iagos tūriu. Rodo, koki¹ med˛iagos tūrio dalį u˛ima poros ir tutumos:

A = (V – V_i)/V*100,

čia: A – akytumas, %;

V – natūralusis med˛iagos tūris, m³;

V_i – med˛iagos tūris (be tutumų), m³.

Med˛iagos akytumas – svarbus struktūros rodiklis, nuo kurio priklauso med˛iagos garso sugertis, laidumas ilumai, vandens miklumas ir kt. savybės.

v Tutymėtumas (T_a) – birių med˛iagų tarp grūdinio akytumo rodiklis, nustatomas tutumų, esančių tarp akučių, ir grūdelių tūrio bei bendro viso med˛iagos tūrio santykiu. Tai smėlio, ˛vyro, ˛virg˛do, skaldos savybė. ių med˛iagų tutymėtumas priklauso nuo jų dalelių drėgnio, grūdinės sudėties, dalelių formos. Tutymėtumas ireikiamas vieneto dalimis arba procentais.

v Dispersikumas (Sm – tai kietosios med˛iagos smulkumo laipsnis. Smulkių dispersinių med˛iagų tutymėtumas ypač priklauso nuo jų įdrėkio, nes tarp smulkių dalelių labiau pasireikia paviriaus energijos ir tarpmolekulinės s¹veikos jėgos negu tarp stambesnių dalelių. Dispersikumas da˛nai technikoje įvertinamas lyginamuoju paviriumi S, kuris yra proporcingas vandens garų masei m, reikalingai visikai padengti molekuliniu sluoksniu vis¹ akučių vidinį paviriaus plot¹.

S = (a₁*N*M)/M,

čia: a₁– plotas, padengtas vienos adsorbuotos molekulės (vandens molekulės a₁ = 10,6*10¹⁶ cm²);

N – Avogardo skaičius ( N = 6,06*10²³);

M – adsorbuotų dujų (vandens garų) molekulinė masė (vandens garų M = 18).

1.2. Fizikinės savybės

a) Vandens poveikis med˛iagoms

Vanduo – ˛inomiausias ir kartu mįslingiausias mineralas, visais laikais dominźs mokslininkus. Jis yra vienas i įdomiausių med˛iagų planetoje.

Vanduo – gyvybės altinis. Nuo vandens priklauso organizmo vystimasis, augimas, fiziologiniai procesai.Vanduo gali pakeisti ne tik med˛iagų savybes, bet ir fizikinź jų būsen¹. Da˛nai venduo yra tarpinė med˛iagos maiymo fazė, kuriai dalyvaujant formuojami gaminiai, kietėja riančiosios med˛iagos ir kt. Vanduo gali būti:

laisvo pavidalo – tai vanduo, kuris lengvai patenka į med˛iag¹ ir lengvai i jos paalinamas.
fizinio pavidalo - tai vanduo, kuris tvirtai susijźs su med˛iaga ir d˛iovinant sunkiai paalinamas, nes fazių lietimosi zonoje yra veikiamas paviriaus energija. Kintant fizikai surito vandens kiekiui, med˛iagos brinksta arba traukiasi.
cheminio pavidalo – tai vanduo, kuris yra chemikai suritas, jį sieja kovalentiniai ryiai. is vanduo, d˛iovinant med˛iagas 100°C temperatūroje, neigaroja. Norint jį atskirti, med˛iag¹ reikia įkaitinti taip, kad cheminiai ryiai suirtų ir pakistų vandens agregatinė struktūra.

Mirklumas - savybė įgerti skystį ir jį įgert¹ sulaikyti. Vandnes mirklumas (W) nusakomas įgerto vandens kiekiu (m) med˛iagos tūryje (V) arba masėje (m₁). Jis ireikiamas procentais:

W = (m₂ – m₁) *100/m₁,

W₀ = (m₂ – m₁)*100/V,

čia: m₁ – vandens neprisotintos med˛iagos masė;

m₂ – prisotintos med˛iagos masė;

V – bandinio tūris.

Įgerto vandens kiekis daugiausia priklauso nuo med˛iagos struktūros. Med˛iagų vandens įgerimo greitis ir laipsnis priklauso nuo s¹lygų ir buvimo vandenyje trukmės. Staigiai panardinta med˛iaga įgeria ma˛iau vandnes, negu merkiama pama˛u, nes, nardinant i lėto, vanduo spėja pakilti kapilairais bei istumti i jų or¹. Be to, daugiau vandens įgeria virinama med˛iaga ir tada, kai nustatomas didesnis vandens slėgis.

Vanduo patenka tik į atviras poras, u˛daros poros lieka tučios. Porų pripildymas, arba prisotinimo, laipsnis (K_pi) ireikiamas įgerto vandens tūrio santykiu su visų porų tūriu:

K_pi= A/W₀,

čia: K_pi – med˛iagos prisotinimo vandens laipsnis;

A – akytumas;

W₀ – med˛iagos tūrinis mirklumas.

Drėgnis

Natūraliosiomis s¹lygomis med˛iagos būna ne tiek įmirkusios, kiek drėgnos. Jose laisvojo vandens esti ma˛ai. Drėgnis priklauso nuo aplinkos drėgnio.

Drėgnis – dalinis mirklumas. Jis apskaičiuojamas pagal tas pačias formules kaip ir įgėris, ir nusakomas procentais med˛iagos tūrio arba masės at˛vilgiu.

Med˛iagų drėgnis priklauso nuo:

aplinkos oro parametrų
med˛iagos drėgstamumo
vidinio paviriaus

Jai tam tikromis s¹lygomis drėgnis nusistovi, tai jis vadinamas pusiausvyriniu. Kai garų slėgis aplink d˛iovinamos med˛iagos pavirių yra ma˛esnis u˛ sočiųjų garų slėgį toje temperatūroje, med˛iagoje likusi drėgmė vadinama higroskopine. Hidroskopiniu drėgmės taku vadinamas med˛iagos drėgmės kiekis, pusiausviras su vandens garų prisotintos atmosferos drėgniu. is takas – tai ribinis med˛iagos drėgnis toje temperatūroje.

Higroskopikumas – med˛igų savybė sugerti i oro drėgmź. Hidroskopikai sugerto vandens kiekis priklauso nuo:

med˛iagos prigimties
aplinkos drėgnio
temperatūros

Sugėrimo procesas paprastai trunka labai ilgai: kol nusistovi pusiausvyra tarp aplinkos ir med˛iagos drėgnio, praeina net keletas mėnesių. Nuo med˛iagos higroskopikumo priklauso kai kurių organinių med˛iagų biologinio, o mineralinių – fizikinio irimo intensyvumas, todėl i¹ savybź reikia ˛inoti apskaičiuojant konstrukcijų ilgaam˛ikum¹.

Kapiliarumas

Kapiliarus sudaro med˛iagoje esantis atviros akutės. Į kapilairus vanduo patenka tik esant vandens slėgiui. Garai akytosios med˛iagos kapiliaruose ir mikroplyiuose kondensuojasi tik tada, kai vanduo drėkina med˛iagos ar dalelių pavirių. I prad˛ių kūno pavirius sugeria garo molekules, ir med˛iagos kapiliaruose susidaro vandens meniskas. Jei meniskas yra įgaubtas, sočiųjų garų slėgis vir jo ma˛esnis u˛ sočiųjų garų slėgį (p₀) vir lygaus paviriaus. Susikondensavusio kapiliaruose skysčio tūris esti did˛iausias, kai riba tarp vandens ir dujų plokčia. Dėl kapiliarinės kondensacijos kietosios med˛iagos sugeria daugiau garų, ypač jei garai arti soties tako. Dėl kapiliarinės kondensacijos akytosiose med˛iagose laikosi drėgmė; ji svarbi d˛iovinimo procesui, sorbcijai. Kapilairiniai reikiniai – tai reikiniai, kuriuos sukelia molekulinės jėgos ties fazių s¹lyčiu.

Kapilairinis slėgis

∆p = 2σ/r

čia: σ – paviriaus įtempimas;

r – kreivumo spindulys.

Dėl kapiliarinio slėgio skystis pakyla aukčiau:

h = (2σ cosφ)/r₀(ρ₁ – ρ₂)g

čia: ρ₁ ir ρ₂ – skysčio ir garų tankis;

g – laisvojo kritimo pagreitis.

Brinkimas

Brinkimas – tai med˛iagos tūrio didėjimas, kai i aplinkos įgeriamas vanduo, ir jo ma˛ėjimas, kai drėgmė pasialina į aplink¹.

Vanduo skverbiasi į med˛iag¹ jos kapiliarais ir akutėmis, u˛pildo beveik visas laisvas ertmes. Kietojo kūno paviriai turi defektų. Vandens molekulės, jei yra ma˛esnių matmenų u˛ kapiliarus, skverbiasi į juos, veikiamos paviriaus energijos. Vandens skvarba priklauso nuo kietosios med˛iagos struktūros. Kuo daugiau defektų, tuo giliau prasiskverbia į med˛iag¹ vanduo. Brinkim¹ sukelia akučių vidiniame paviriuje susikaupusio vandens sluoksnis. Jis med˛iagos daleles atitolina vien¹ nuo kitos. Tam prieinasi dalelių traukos jėgos. Ibrinkimo lapsnis priklauso nuo ių jėgų santykio. Sustorėjusios vandens plėvėlės pasiekia ribinź būsen¹, ir med˛iagos brinkimas sustoja. Jeigu dalelių traukos jėgos yra ma˛os, med˛iaga gali ibrinkti tiek, kad praranda savo pirmyktź form¹, ity˛ta.

Traukimasis

Traukimasis vyksta, kai i med˛iagos pasialina vanduo. Med˛iagos drėgnis ma˛ėja, kartu jos dalelės suartėja, ir tūris suma˛ėja tiek, kad tarp med˛iagos elementariųjų dalelių pradeda veikti trinties ir atostūmio jėgos. Kol garuoja laisvasis vanduo, tol med˛iagos tūris kinta ne˛ymiai. Igaruojant kapiliarinei, o medienoje – l¹stelinei drėgmei, med˛iagos traukimasis paspartėja. Kai tarp trinties ir atostūmio jėgų nusistovi pusiausvyra, med˛iagos struktūra įvairiomis kryptimis yra vienoda, traukimasis vyksta tolygiai. Nevienalytės sandaros med˛iagų traukimasis įvairiomis kryptimis skirtingas. Nevienodas tiesinis tokių med˛iagų traukimasis yra jų trūkumas. Med˛iagų traukimasis priklauso nuo drėgmės netekimo greičio.

Med˛iagų brinkimo ir tarukimosi savybės būdingos higroskopinėms med˛iagoms, nes jų tūris priklauso nuo aplinkos drėgnio; jam keičiantis kinta ir med˛iagos tūris.

Laidumas vandeniui

Laidumas vandeniui – tai savybė praleisti vandenį, esant slėgimui. Med˛iagų laidumas vandeniui priklauso nuo jos tankio, struktūros, vandens slėgio. Tankios md˛iagos nepraleid˛ia vandens. Akytoji med˛iaga, kurios akutės u˛daros, taip pat i esmės nelaidi vandeniui. Vandens filtracijai pro med˛iag¹ suma˛inti ar panaikinti naudojamos hidroizoliacinės med˛iagos. Vandens filtracija pro med˛iag¹ tiriama specialiais prietaisais.

Laidumas vandens garams

Vandens garų molekulės visuomet, kiek įmanoma, tolygiai pasiskirsto po vis¹ esam¹ tūrį. Jos juda i tankesnės srities į ma˛esnio tankio sritį. Jei judėjimo kelyje sutinkama garui laidi kliūtis, tai vandens garų molekulės skverbiasi pro j¹. is procesas vadinamas vandens garų difuzija. Jis trunka tol, kol vandens garų tankis, arba parcialinis slėgis, abiejose kliūties pusėse susilygina. Kai difuzinis procesas nusistovi, vandens garų kiekį, einantį pro med˛iag¹, galima nustatyti pagal iraik¹:

V*ρ_g = μ_g*A*t*∆p/a,

čia: V – vandens garų tūris, einantis pro med˛iag¹;

ρ_g – med˛iagos tankis

μ_g – laidumo vandens garams koeficientas;

a – paviriaus plotas;

t – trukmė;

∆p – vandens garų perneimo difuziniu būdu potencialas;

a – med˛iagos storis.

b) ilumos poveikis med˛iagoms

Įvairius aplinkos daiktus įprasta skirstyti pagal jų savybes – klasifikuoti. Statybinės iluminės technikos u˛davinys yra numatyti optimali¹ patalpų oro temperatūros ir drėgmės re˛im¹. Be to, patalpų apildymo ilaidos turi būti ma˛aiusios. Tam reikia isprźsti daugelį iluminės technikos klausimų. Jie sprend˛iami projektuojant pastato konstrukcinź sandar¹, jo elementus, įvertinti klimato s¹lygas, atatybinių med˛iagų savybes, jų patvarum¹.

ilumos perdavimo pro med˛iag¹ potencialas yra temperatūrų skirtumas, o dujinių med˛iagų ilumos perdavimo potencialas – molekulių koncentracijų skirtumas. Dujinių molekulių koncentracijos matas yra jų slėgis.

Atitvarinių med˛iagų iluminės technikos skaičiavimuose taikoma iorinio oro temperatūra (t_i), °C, ir vidaus oro temperatūra (t_v), °C. ilumos perdavimas – sudėtingas fizikinis reikinys, pasireikiantis skirtingo pobūd˛io procesais: ilumos laidumu, konvencija, spinduliavimu. Da˛nai tie trys procesai gali vykti vienu metu, papildydami vienas kit¹.

ilumos laidumas

ilumos laidumas – ilumos perneimo būdas. Energija tiesiogiai perneama nuo iltesnių kūnų dalių altesniems.

Pagrindinis izotopinės aplinkos ilumos laidumo dėsnis(Furjė dėsnis): ilumos srauto tankis (q) peoporcingas temperatūros gradientui grad (T) ir eina temperatūros ma˛ėjimo kryptimi:

q = -λ* grand T,

čia: λ – ilumos laidumo koeficientas, kuris priklauso nuo:

med˛iagos agregatinės būsenos
struktūros
atominės molekulinės sandaros

ilumos laidumo proces¹ ireikia ilumos laidumo lygtis. Minuso ˛enklas rodo, kad iluma med˛iagoje sklinda į ˛emesnės temperatūros pusź.

ilumos srauto tankis (q) – tai ilumos kiekis, praeinantis bet kurį pevirių per laiko vienet¹. ilumos srauto tankis nusakomas vektoriumi, kurio kryptis prieinga temperatūros gradientui, o absoliutinis dydis lygus ilumos srautui, kuris praeina vienetinio ploto pavirių (W/m²):

q = Q/A,

čia: Q – ilumos srautas (W);

A – srauto skerspjūvio plotas, m².

Dujų ilumos laidum¹ lemia chaotikas molekulių judėjimas.

Idealiųjų dujų (λ)

nepriklauso nuo slėgio ir proporcingas dujų klampumui.

Realiųjų dujų (λ)

sudėtinga temperatūros ir slėgio funkcija.

Dujų miinio (λ)

netiesikai priklauso nuo dujų miinio sudėties. Skysčio ir didelio tankio dujų ilumos laidumas yra didesnis dėl ma˛esnio vidutinio atstumo tarp molekulių.

Skysčių (λ)

ma˛ėja, kai temperatūra didėja, ir iek tiek didėja, kai slėgis didėja. Kietųjų kūnų ilumos laidumas priklauso nuo kūnų prigimties.

ilumos laidumo koeficientas (λ) yra fizikinis med˛iagos parametras, nusakantis jos laidum¹ ilumai.

ilumos laidumas priklauso nuo med˛iagų drėgnio; įmirkusios med˛iagos ilumos praleid˛ia kelis kartus daugiau negu sausos. i savybė labai svarbi atitvanėms konstrukcijoms. ilumos laidumo koeficientas – viena i svarbiausių statybinių med˛iagų charakteristikų.

iais abiem atvejais įvairių kūno takų temperatūros kitimas per laik¹ labaiusiai priklauso nuo kūno formos, matmenų, tankio, specifinės ilumos ir kūno paviriaus s¹veikos su aplinka intensyvumo, t.y. ilumos atidavimo koeficento.

Visiems ilumos perdavimo procesams būtinos energijos s¹naudos. Reikalingos iluminės energijos s¹naudos konstrukcijos sluoksnio pasiprieinimui įveikti. is pasiprieinimas pereinančiai ilumai vadinamas ilumine var˛a ir ˛ymimas (R). Vienalytės atitvarinės konstrukcijos iluminė var˛a m²*ºC/W yra:

Rk = d/λ

čia: d – konstrukcijos storis, m;

Λ – konstrukcijos med˛iagos ilumos laidumo koeficientas, W/(m*ºC).

iluminė talpa

iluminė talpa – tai savybė, apibūdinanti ilumos kiekį, kurį reikia suteikti med˛iagai, siekiant pakeisti jos temperatūr¹. Su˛inoma i priklausomybės:

C = δQ/dT

čia: δQ – elementarusis ilumos kiekis, suteiktas sistemai;

dT – temperatūros pokytis

Kūnui suteikto be galo ma˛o ilumos kiekio santykis su temperatūros pokyčiu vadinamas ilumos talpumu, arba specufune iluma. iluminė talpa priklauso nuo to, kokį proces¹ taikant suteikta iluma. Pagal tai skiriama į:

izochorinė arba pastoviojo tūrio (cv) - esant pastoviam slėgiui sistemai suteikta iluma didina sistemos vidinź energij¹ ir vyksta plėtimasis

izobarinė arba pastoviojo slėgio (cp) – esant pastoviam tūriui didėja tik vidinė energija, todėl cp > cv

Med˛iagos vienetinės masės ilumos talpa vadinama specifine, arba savit¹ja, vieno molio – moline, vienetinio tūrio – tūrinė.

Savitoji ilumos talpa (c) – tai ilumos kiekis, kuris pakelia vieno kilogramo darbo med˛iagos temperatūr¹ vienu laipsniu, ji reikiama kJ/(kg*K).

Temperatūrinės med˛iagų deformacijos

Temperatūrinės med˛iagų deformacijos – tai plėtimasis ildant ir traukimasis autant. Skysčio bei kietųjų kūnų iluminį plėtim¹si lemia atomų iluminio judesio neharmonikumas, dėl to kinta ir vidutinės kaitinamo kūno atomų padėtys, ir kūno tūris. iluminis plėtimasis nekintant slėgiui apibūdinamas izobariniu tūriu plėtimosi koeficientu:

α = 1/V*(δV/ δT)_p,

čia: α – iluminio plėtimosi koeficientas;

V – kūno tūris;

T – absoliočioji temperatūra, p slėgis

Kietųjų kūnų iluminis plėtimasis apibūdinamas iluminiu ilgėjimo koeficientu (α₁)_:

α₁= 1/l*(δV/ δT)_p,

čia: l – kūno ilginis matmuo pasirinkt¹ja kryptimi.

Med˛iagų iluminiai plėtimosi koeficientai daugiausia priklauso nuo:

med˛iagos prigimties
struktūros
iek tiek nuo aplinkos temperatūros

Vienalytės struktūros med˛iagos, kurių ma˛i plėtimosi koeficientai, paprastai atlaiko didelius temperatūrų svyravimus. Tokios med˛iagos vadinamos atspariomis temperatūros pokyčiams, arba termikai atspariomis. Terminis atsparumas tikrinamas ciklikai kaitinant ir auinant tiriamas med˛iagas. Įvertinama ciklais pagal standartų reikalavimus. Med˛iagoms yra pavojingi dideli iluminių deformacijų gradientai, nes jų susidaro labai dideli vidiniai įtempimai ir gali supleiėti med˛iagos sluoksniai. Be to, iluminės deformacijos: pavojingos suvar˛ytoms konstrukcijoms – jos dėl padidėjusių įtempimų gali suirti.

Atsparumas kaitrai

Atsparumas kaitrai – med˛iagos savybė neirti, nedegti, nesilydyti ir nesioksiduoti auktoje temperatūroje. Statybinių med˛iagų ir kitų nemetalinių med˛iagų atsparumas kaitrai nusakomas jų lydymosi ar minktėjimo temperatūra. Metalinių med˛iagų atsparumas kaitrai skirstomas į:

cheminį - metalų ypatumas auktos temperatūros oro ir kitų dujų aplinkoje i paviriaus apsitraukti kaitrai atsparia oksidų plėvele ir toliau nesioksiduoti. Nusakomas temperatūra, kurioje ta plėvelė isilaiko

cheminį-mechaninį - metalų geba auktoje temperatūroje ilaikyti mechanines apkrovas. Nusakomas ilgalaikio stiprumo riba bei valknumo riba.

Atsoarumas ugniai

Atsparumas ugniai – med˛iagos geba neirti nuo ugnies ir neu˛degti. Daugumos med˛iagų atsparumas ugniai rodo med˛iagos degum¹. Degumo rodiklis:

k = Q₁/Q₂,

čia: Q₁ – ilumos kiekis, kuris degdamas iskiria med˛iagos bandinys, paveiktas iluminio impulso Q₂.

Pagal degumo rodiklį galima nusprźsti kokios rūies med˛iaga. Kai:

k > 2,1 – med˛iaga degi

2,1 >k > 0 – rusenačioji med˛iaga

k = 0 - med˛iaga nedegi

Nemetalinės nedegiosios med˛iagos laikomos atspariomis ugniai, jei jų atsparumas kaitrai > 1580ºC.

Atsparių ugniai med˛iagų klasifikacija

Aliumosilikatinės (amoto, mulito, korundas); magnezinės (magnezitas); magnezinės kalkinės (magnezito – dolonitas, kalkės); magnezitinės pinelinės (megnezito chromitas, chromo magnezitas, chromitas ); magnezinės silikatinės (forsteritų gaminiai); anglingosios, silicio karbidinės, cirkoninės, oksidinės ir neoksidinės, cheminės – mineralinės sudėties gaminiai.

Gaminiai pagal formavimo dūd¹ yra:

persuotieji
trombuoti i plastikos masės
lieti i likerio ar lydalo
pjauti i uolienų

95 % visų ugniai atsparių med˛iagų sudaro aliumosilikatiniai, magneziniai ir silicio oksidiniai gaminiai.

Atsparumas alčiui

Atsparumas alčiui – alčio veikiamų med˛iagų geba ilikti nepakitusių savybių. Statybinių med˛iagų atsparumas alčiui rodo, kiek u˛aldymo ir atildymo ciklų atlaiko vandens prisotinta med˛iaga, ilikdama tam tikros formos ir prarasdama ne daugiau kaip 25 % stiprio. Tankios statybinės med˛iagos arba tos, kurių poros su u˛daros ir vienodai pasiskirsčiusios, ma˛ai vandens sugeriančios med˛iagos yra atsparesnės alčiui.

Med˛iagos atsparumas alčiui yra susijźs su vandens mirklumu. Tik akytosios med˛iagos įgeria vandenį. iam virstant ledu, tūris padidėja apie 9 %, todėl akutėse sualźs vanduo gali lemti iki 200 MPa hidrostatinį slėgį. Jo veikiama med˛iaga yra. Vienkartinį u˛alim¹ med˛iagos atlaiko palyginti nesunkiai, bet pakartotinai aldomos pradeda irti. Į atsidariusius plyius įsigeria daugiau vandens, ir irimas intensyvėja. Tyrimais nustatyta, kad med˛iagos, kuriose vanduo u˛pildo ne daugiau kaip 80 % visų tutumų, paprastai yra alčiui atsparios.

Klampumas

Klampumas – vidinė trintis, takiųjų kūnų savybė – vienos kūno dalys prieinasi kitų judėjimui, t.y. vieno sluoksnio slinkimui kitu sluoksniu. Atvirkčia klampumui savybė – takumas. Apskaičiavimas vyksta pagal formulź:

F = -η*dv/dx*dS,

čia: η – dinaminio klampumo koeficientas, arba dinaminė klampa, dyd˛iu lygi dviejų sluoksnių trinties jėgai F, kai sluoksnių plotas dS ir jų judėjimo x kryptimi greičio v gradientas dv/dx lygus 1.

Klampumas matuojamas viskozimetrais,kapiliariniai prietaisais, speclialiais ˛iedo – rutuliuko, adatos ar strypelio, briaunotos ar lygios ploktelės tipo įrenginiais.

Molekulinė kinetinė teorija klampumo prie˛astį aikina molekulių judėjimu ir s¹veika. Dujų klamp¹ lemia molekulių judėjimas, nes atstumai tarp molekulių daug didesni u˛ molekulių veikimo spindulį. Dujų klampumas proporcingas ir nepriklauso nuo jų tankio.

Molekulinėje kinetinėje idealiųjų dujų teorijoje dujų klampa reikiama lygtimi:

η = 1/3m*n*ū*λ_d

čia: m – molekulės masė;

n – molekulių skaičius tūrio vienete;

ū – vidutinis molekulės greitis;

λ_d– molekulės laisvojo kelio ilgis.

Skysčių klamp¹ lemia molekulių s¹veika. Skystyje molekulė į gretim¹ sluoksnį gali prasiskverbti, tik jame atsiradus ertmei. Skysčių klampa didėja, kintant temperatūrai, didėjant slėgiui. Padidinus slėgį iki kelių milijonų paskalių, klampumas padidėja deimtis ir imtus kartų. Taip pat skysčių klampumas padidėja atsiradus juose struktūrinių elementų. Tokie skysčiai vadinami anomaliaisiais. ių skysčių klampumas priklauso ne tik nuo temperatūros ir slėgio, bet ir nuo jų tekėjimo greičio gradiento intervalo. Anomalieji skysčiai yra betono ir skiedimo miiniai, įvairios pastos, aliejiniai da˛ai ir kt. Į skyst¹j¹ fazź pridėjus mineralinių dispersinių dalelių, miinio klampumas didėja proporcingai kietosios fazės koncentracijai.

Klampum¹ svarbu ˛inoti apskaičiuojant energij¹, reikaling¹ skysčiams, dujoms ar anomaliesiems skysčiams varyti vamzd˛iais, maiyti tarpusavyje, parinkti vandens kiekį dispersiniams miiniams ir kt. I klampumo da˛nai sprend˛iama apie gamybos produktų paruoim¹ ir kokybź.

Laidumas dujoms ir orui yra med˛iagos savybė praleisti or¹ ar dujas esant tam tikram slėgių skirtumui. Kai abipus atitvarinės konstrukcijos slėgis nevienodas, oras skverbiasi pro j¹ ma˛esnio slėgio kryptimi. is oro difuzijos reikinys vadinamass oro filtracija. Filtracija, kurios kryptis i iorės pusės, vadinama infiltracija, o į iorź – eksfiltracija. Dujos pro skirtingos struktūros med˛iagas teka vienu i būdų:

difuzijos - difuzijos būdu dujos skverbiasi pro tankias med˛iagas. Ribojančiame pasienio paviriuje jos itirpsta, skverbiasi į kit¹ med˛iagos pusź ir atsiskiria.

Laminariniu - laminariniu būdu dujos skverbiasi pro med˛iag¹, nustatomas pagal hidrodinaminius tekėjimo dėsnius.

Efuzijos - efuzijos būdu dujos skverbiasi pro med˛iagos mikroakutes.

Pro med˛iag¹ praeinantis oro arba dujų srautas yra proporcingas srauto skerspjūvio plotui, slėgi skirtumui ir laidumo orui koeficientui, kuriuo įvertinama t¹ med˛iag¹ charakterizuojanti laidumo savybė:

V_oro = i*A*∆p,

čia: V_oro – oro kiekis, kg;

i – laidumo dujoms koeficientas, g/(m*s*Pa);

A – srauto skerspjūvio ploto vienetas, m²;

∆p – slėgių skirtumas, Pa.

Laidumas garsui – savybė praleisti girdimo da˛nio virpesius. Statybinių konstrukcijų med˛iagos privalo pro atitvaras einantį gars¹ susilpninti. Atitvarų savybė susilpninti ir izoliuoti gars¹ vadinama garso izoliacine. Kiekviena med˛iaga garso bangas i dalies praleid˛ia, i dalies atspindi, i dalies absorbuoja.

Garso stiprumas – tai energijos kiekis, kurį garso bangos per laiko vienet¹ pernea pro vienetinį plot¹, statmen¹ bangos sklidimo krypčiai, matuojamas W/m2. Garso peasiskverbimo pro med˛iag¹ intensyvumas tiesiogiai priklauso nuo garso slėgio amplitudės ir atvirkčiai – nuo aplinkos med˛iagų tankio bei garso greičio.

Garso absorbcija – negrį˛tamasis garso bangos virtimas kitos rūies energija. Garso absorbcijos intensyvumas priklauso nuo med˛iagos paviriaus ir struktūros. Daugiau garso absorbuoja nelygaus paviriaus ma˛o tankio pluotinės, korėtosios med˛iagos.

Garso atspindys – tai reikinys, kai garso bangai sklindant pro skirtingas med˛iagas atsiranda nauja banga, sklindanti į pirm¹j¹ aplink¹.

1.3. Mechaninės med˛iagų savybės

Stiprumas. Pagrindinis reikalavimas, keliamas kiekvienam konstrukciniam elementui, - kad jis pirmiausiai būtų pakankamai stiprus, t.y. kad perduodamas apkrov¹ nesuirtų arba neleistinai nepakistų jo forma. Todėl svarbiausios yra charakteristikos, rodančios, kaip veikia mechaninės jėgos. Jos apibūdina mechanines savybes, pasireikiančias deformacijomis, kritiniais įtempimais, darbu, sunaudotu suardymui.

Deformacija – tai fizikinio kūno geometrinės formos arba matmenų pokytis. Kūnas deformuojasi veikiamas iorinės jėgos, temperatūros, drėgmės ir kitų veiksnių.

Deformuojamo kūno dalelių viet¹ reliatyviai keičiasi: jos gali suartėti, atitolti arba prasislinkti viena kitos at˛vilgiu. Jeigu dėl ių poslinkių ryiai tarp atomų nenutrūksta, deformacija vadinama tampri¹ja, jeigu dalis tarpatominių ryių nutrūksta, ir dėl to dalelės pasislenka viena kitos at˛vilgiu, deformacija vadinama plastine.

Su deformacijos s¹voka susijusios svarbiausios mechaninės statybinių med˛iagų savybės:

Stiprumas gniu˛dant, temiant, lenkiant – iorinių jėgų veikiamos med˛iagos geba prieintis deformavimuisi arba ardymui;

Tamprumas – geba atgauti pirminius matmenis ir form¹, kai paalinama apkrova;

Plastikumas – geba deformuotis nesuyrant, kai veikia apkrova, ir ilaikyti pakitusi¹ form¹, kai apkrova paalinama;

Trapumas – med˛iagos savybė suirti nesusidarant pastebimų deformacijų;

Kietumas – med˛iagos geba prieintis, kad į j¹ neįsiskverbtų kitas, beveik nedeformuotas kūnas;

Dilumas – trinties jėgų veikiamos med˛iagos geba prieintis palaipsniam pavirinio sluoksnio ardymui atsiskiriant nuo io paviriaus med˛iagos dalelėms;

Dėvėjimasis – med˛iagos geba, veikiant trinties jėgoms ir smūgiams, prieintis pavirinio sluoksnio ardymui ir nesutrupėti;

Atsparumas smūgiams – med˛iagos geba prieintis smūginei apkrovai;

Nuovargis – med˛iagos savybė neatsirasti įtrūkimų, kai veikia ciklikai pasikartojančions apkrovos.

Med˛iagų stiprumas apibūdinamas teoriniu, techniniu, dinaminiu bei ilgalaikikumo po˛iūriu. Teorikai stiprumas priklauso nuo jėgų, veikiančių tarp atomų ir jonų. Techninis – deimtis ar imtus kartų ma˛esnis u˛ teorinį, nes priklauso dar ir nuo med˛iagos struktūros nevienodumo, mikroplyių, makroplyių bei kitų irimui palankių veiksnių. į stiprum¹ apibūdina stiprumo riba, o plastikų med˛iagų – dar ir takumo riba. Techninis stiprumas dar prilyginamas konstrukciniam stiprumui. Tai konstrukcinių elementų med˛iagų stiprumas. Dinaminiu stiprumu vadinama med˛iagos savybė atlaikyti pasikartojančias dinamines apkrovas.Ilgalaikis stiprumas – tai med˛iagos savybė atlaikyti maksimalias ilgalaikes apkrovas.

Kietumas

Kietumu – vadinama med˛iagos savybė prieintis kietesnės med˛iagos skverbimuisi į j¹.

Vienalyčių uolienų kietumas randamas pagal s¹lyginź deimties balų Moso skalź, kurioje etalonais laikoma kiečiausiųjų mineralų kietumas. Mineralinių med˛iagų kietumas nustatomas pagal 1 lentelės rodiklius.

1 lentelė. Mineralų kietumo skalė (Moso skalė)

Kietumo rodiklis	Mineralas	Kietumo apibūdinimas
	Talkas arba kreda	Lengvai brė˛iamas nagu
	Akmens druska, gipsas	Brė˛iami nagu
	Kalcitas, anhidritas	Lengvai brė˛iami plieniniu peiliu
	Fluoritas	Brė˛iamas lengvai spaud˛iant plieniniu peiliu
	Apatitas	Brė˛iamas stipriai spaud˛iamu plieniniu peiliu
	Ortoklazas	Silpnai rė˛ia stikl¹, peiliu neįbrė˛iamas
	Kvarcas	Lengvai brė˛ia stikl¹, plieniniu peiliu neįbrė˛iamas
	Topazas	Lengvai rė˛ia stikl¹, plieniniu peiliu neįbrė˛iamas
	Korundas	Lengvai rė˛ia stikl¹, plieniniu peiliu neįbrė˛iamas
	Deimantas	Lengvai rė˛ia stikl¹, plieniniu peiliu beįbrė˛iamas

Kietumo nustatymo būdas, antgalio forma, matmenys ir apkrovos įspaudimui dydis parenkami atsi˛velgiant į tiriamojo objekto sandar¹, matmenis ir į tai, kokių savybių tikimasi.

Tarp skirtingais būdaisais nustatytų kietumo rekmių nėra tiesioginės priklausomybės.

Brinelio metodas taikomas nedidelio kietumo metaliniams, polimeriniams dirbiniams.

Rokvelo metodas pagrįstas įspaudo gylio matavimu.

Vikerso metodu kietumas nustatomas įspaud˛iant keturonź piramidź, kurios virunės kampas tarp prieingų ploktumų - 136°. Vikerso metodas gali būti taikomas mikrokietumui nustatyti. Skaičiuojama pagal apkrov¹ ir įspaudo paviriaus plot¹. iuo metodu nustatytas kietumas ˛ymimas HV.

Dilumas

Dilumas med˛iagos masės ir tūrio suma˛ėjimas, veikiant trinančioms apkrovoms. Kuo med˛iagos kietesnės, tuo ma˛iau dilios. Med˛iagų dilumas bandomas specialiomis mainomis.

Dilumas ireikiamas bandinio masės nuostolio ir tiriamo bandinio ploto (A) santykiu:

D_m = (m – m₁) /A,

čia: m ir m₁ – bandinio masė, kg prie ir po bandymo;

A – dilinamos med˛agos paviriaus plotas, m₂.

Nusidėvėjimas – med˛iagos irimas, veikiant kartu trinančioms ir smūginėms apkrovoms. Med˛iagos atsparumas nusidėvėjimui bandomas specialiose mainose. Nusidėvėjimo laipsnis apibūdinamas santykiniu nuostoliu, procentais:

R_n = (m₁ – m₂)·100/m₁,

čia: m₁ ir m₂ – med˛agos masė prie bandym¹ ir po jo.

Trapumas – med˛iagos savybė suirti, plastikai nesideformuojant. Tai platikumui prieinga med˛iagos savybė. Trapiosios med˛iagos dėl per didelių apkrovų suyra staiga, be ˛ymesnių deformacijų. Trapioms med˛iagoms būdinga tai, kad jų stiprumo riba tempiant yra daug ma˛esnė u˛ stiprumo rib¹ gniu˛dant. Trapiosios med˛iagos blogai prieinasi smūgiui. Med˛iagų plastikumas ir trapumas gali kisti dėl kai kurių veiksnių įtakos: drėgmės, jėgos didėjimo greičio.

Smūginis t¹sumas – tai med˛iagos, veikiamos smūginės-dinaminės apkrovos, geba prieintis suardymui. Suirimas yra galutinis med˛iagos deformavimosi etapas, suskilimas į mikroskopines dalis. Yra du pagrindiniai suirimo tipai:

T¹susis - suirimas, kuriam būdingos plastinės deformacijos, kurios pristabdo irim¹, ir todėl is procesas vyksta lėtai.

Trapusis – suirimas, kuris įvyksta staiga, be plastinių deformacijų – da˛nai, kai įtempimai esti ma˛esni u˛ med˛iagos takumo rib¹.

1.4. Technologinės savybės

Rodo galimybź statybines med˛iagas gaminti tam tikrais technologiniais būdais, suteikiant reikalaujam¹ form¹, matmenis ir savybes. Apie technologines savybes ne visuomet galima sprźsti pagal med˛iagos fizikines bei mechanines savybes. Todėl da˛nai atliekami specifiniai technologiniai bandymai. ˇinant med˛iagos technologines savybes, galima pagrįsti bei racionaliai projektuoti ir atlikti technologinius procesus.

Technologika laikoma tokia med˛iaga, kuri¹ gaminant ma˛iausios darbo s¹naudos, ma˛iausiai reikia med˛iagų ir u˛tikrinamos reikalaujamos eksloatacinės savybės. Konstrukcijos technologikumas apibūdinamas ir komponavimo paprastumu, formų ibaigtumu, minimaliu darbu j¹ surenkant.

Svarbiausios technologinės savybės:

formuojamumas - med˛iagos savybė įgauti reikiam¹ form¹ ir j¹ ilaikyti. Med˛iags formuojamos įvairiais būdais: lejamos, presuojamos, valcuojamos ir kt. Liejami gipsiniai dirbiniai, metalo detalės. Liejama med˛iaga turi u˛pildyti visas formas ertmes ir įgyti jos formos reljef¹. Liejama blogo takumo med˛iaga iki kai kurių liejimo vietų, ypač plonesnių sienelių, nepriteka, ir lejinys gaunamas nekokybikas. Atlikant betonavmo darbus ir siekiant, kad betonas konstrukcijoje būtų gerų savybių, reikia, kad betono miinys, jo slankumas atitiktų ir jo dėjimo į formas ar klojinius reikialavimus ir s¹lygas.

riiklio s¹naudos - ireikiamos riiklio kiekiu, kurio reikia nuridytos konsistencijos med˛iagai gauti. Riikliai yra brangi med˛iaga, todėl kuo ma˛iau jos prarandama tiekimo į technologinius įrenginius metu, kuo ma˛iau suvartojama procese, tuo pigesnė bus pagamintoji med˛iaga.

transportabilumas - savybė perneti med˛iagas horizontaliojo ar vertikaliojo technologinio transporto mechanizmais. Transportuojant sausas med˛iagas, būtina patogiai idėstyti dulkių surinkimo ir jų gr¹˛inimo į gamybos technologinius įrenginius. Transportabilumas – tai ir įvairių detalių bei ruoinių atve˛imas į statybos viet¹. Kartais netransportabilias med˛iagas gaminti i viso atsisakoma, nes jas vartoti neracionalu.

dengiamumas - yra med˛iagos savybė padengti nepermatomu sluoksniu. i savybė būdinga da˛ų miiniams. Dengiamumas nusakomas med˛iagos kiekiu ploto vienetui padengti.

skvarbumas - įvairių skysčių pavidalo riiklių ir inpregnatorių savybė gerai įmirkti į gaminam¹ med˛iag¹.

tirpumas - med˛iagos savybė gerai itirpti technologiniuose reaktoriuose ar kituose įrenginiuose be papildomų priedų.

suokimas - būdinga miltelinių med˛iagų savybė. Dėl adsorbcinės drėgmės, mechaninės apkrovos, savaiminės difuzijos ir kitų prie˛asčių milteliai suoka į gumulėlius, o technologinio proceso metu tada juos sunklu tiekti į maiymo įrenginius. Tam miltelinių med˛iagų laikymo bunkeriuose įrengiami secialūs skliautų griautuvai. Kad nesuoktų, milteliai saugomi nuo sudrėkimo. Talpyklose – nuo med˛iagų persipylimo įrengiami davikliai, reguliuojantys gumulų kiekius.

subėgimo tikimybės mastai – tai metalo savybė stinstant susitraukti, t.y. jo tūrio ir linijinių matmenų suma˛ėjimas. Dėl ios savybės liejinyje gali arsirasti subėgimo kiaurymių, korėtumas, susidaro vidiniai įtempimai, ypač kai skirtingos liejimo vietos nevienodo storio arba kai metalinėje konstrukcijoje daug ikilumų. Dėl vidinių įtepimų autantys liejiniai gali ikrypti, o kartais juose atsiranda plyių. Subėgimas ireikiamas procentais.

suvirinamumas – tai metalų geba sudaryti stipri¹ neiardom¹ metalinių dalių jungtį sulydant jų jungiamuosius pavirius. Gero suvirinamumo yra me˛aanglis plienas, jis nesutrūkinėja net virinamas altyje. Todėl plačiai taikomas statybinėms konstrukcijoms gaminti, statant metalines med˛iagų talpyklas. Anglingesnis, ypač legiruotasis, plienas suvirinamas linkźs įtrūkinėti, todėl prie suvirinant pakaitinamas, tiksliau laikomasi suvirinimo re˛imų, pakaitinama suvirinus. Suvirinamumas da˛nai nustatomas lyginant siūlės ir pagrindinio metalo savybes. Taip pat atliekami technologiniai bandymai.

2. MEDˇIAGŲ SANDAROS TYRIMO METODAI

2.1. Fizikocheminiai tyrimo metodai

Med˛iagų savybes lemia med˛iagų sudėtis, struktūra ir būsena. Savybės kinta laike dėl mechaninių, fizikinių – cheminių, biologinių aplinkos, kurioje med˛iagos eksploatuojamos, poveikių. ie savybių ir sudėties pokyčiai gali vykti lėtai arba greitai.

Sprend˛iant apie med˛iagos kokybź, būtina turėti duomenų apie med˛iagos sudėtį, savybes ir ypatumus – tai nustatoma laboratoriniais metodais. Med˛iagų gamybos specialistas gali atlikti gautos produkcijos kokybės kontrolź, įvertinti techninių rodiklių reikmių nukrypimo nuo techninės s¹lygose nurodytųjų prie˛astis ir sugebėti jas paalinti tik istudijavźs tai, kokie veiksniai lemia gaminamos produkcijos techninius rodiklius, eksloatacines savybes ir ilgaam˛ikum¹, kokie metodai taikomi med˛iagų savybėms tirti ir techniniams rodikliams kontroliuoti.

Fizikocheminiai med˛iagų tyrimo metodai leid˛ia tirti fizikinius – cheminius procesus, vykstančius įvairių med˛iagų virsmų metu. Be to, leid˛ia nustatyti tiksli¹ fazinź pusfabrikačių ar dirbinių i įvairių med˛iagų sudėtį.

Da˛niausiai taikomi fizikocheminiai tyrimo metodai yra:

diferencinė terminė analizė (DTA)
mikroskopija
elektroninė mikroskopija
rentgeno analizė
spektroskopija

2.1.1. Diferencinė terminė analizė (DTA)

Vykstant daugumai cheminių ir fizikinių – cheminių procesų iskiria iluma. Terminės analizės esmė yra fazinių virsmų, vykstančių sistemose ar individualiuose junginiuose ir sukeliančių sistemos iluminės talpos pakitimus, tyrimas. Pokyčių metu iluma sugeriama arba iskiriama. ie pokyčiai kaitinant med˛iag¹ da˛nai sukelia med˛iagos masės pokyčius. Endoterminių procesų metu, jeigu med˛iaga disocijuoja ar dehidratuojasi, jos masė suma˛ėja. Vykstant egzoterminei reakcijai med˛iagos masė gali padidėti ir suma˛ėti arba nekisti.

Terminės analizės metodu nustatomos reakcijų, fizikinių virsmų, lydymosi ar kristalizacijos temperatūros, parenkiant ˛aliavas statybinių med˛iagų gamybai, bei med˛iagų atsparumas ugniai. Terminės analizės metu galima nustatyti med˛iagos masės, energetinius, bandinio matmenų pokyčius.

Tiriamas bandinys palaipsniui ildomas, o jo temperatūra nuolat registruojama. Gautos temperatūrinės kreivės rodo iluminių efektų pobūdį, intensyvum¹ ir temperatūras, kai ie iluminiai efektai pasireikia. Toliau gautieji duomenys gali būti naudojami analizuojant tiriamos med˛iagos mineralinź sudėtį ir kaitinant med˛iagoje vykstančių fazinių virsmų pobūdį.

DTA metu yra fiksuojami kaitinamos sistemos energijos pokyčiai. Fizikiniai ir cheminiai procesai, kurių metu vyksta ilumos sugertis ar isiskyrimas, tolyd˛iojoje diferencinėje temperatūrinėje kreivėje irykėja būdingais endoterminiais ir egzoterminiais pokyčiais.

Paprastosios ir diferencinės temperatūrinės kreivių schema pteikiama 2 pav.

2.1.2. Optinė mikroskopija

Mikroskopinė analizė yra taikoma tiesiogiai ar netiesiogiai tiriant įvairius procesus. Da˛niausiai – kristalų formas ir dyd˛ius, kristalų augim¹ ir jų defektus, med˛iagų fizinius virsmus – difuzijos procesus.

Pastaraisiais metais mikroskopijos techninės galimybės padidėjo pradėjus taikyti metodus, leid˛iančius atlikti tyrimus auktose ir ˛emose temperatūrose, su ultravioletine ir infraraudon¹ja viesa, veikiant ultragarsu ir t.t.

Svarbiausieji mikroskopijos parametrai – didinimas ir skiriamoji geba. Bendroji optonio mikroskopo didinimo reikmė (M) lygi objektyvo ir okuliaro didinimų reikmių sandaugai:

M = L · D/f₁ · f₂,

čia: L – atstumas tarp objektyvo u˛pakalinio ˛idinio ir akuliaro priekinio ˛idinio,

D – aikiausio regėjimo nuotolis,

f₁, f₂ – objektyvo ir okuliaro ˛idinių nuotoliai.

Pagal paskirtį ir stebėjimo metodus mikroskopai būna:

poliarizaciniai,

liuminescenciniai,

ultravioletinių ir infraraudonųjų spindulių,

mikroskopai stebėti objektams akiai nematomoje viesos spektro dalyje,

interferenciniai,

stereomikroskopai,

palyginamieji mikroskopai,

matavimo mikroskopai.

Apvietimo sistemos, sudarytos i lempos(1), kolektoriaus (2) ir kondensatoriaus (5), viesa nukreipiama į objekt¹ (6). Lauko diafragma (3) ir apertūrinė diafragma (4) apriboja viesos sraut¹ ir paalina isklaidyt¹ vies¹.

viesos spinduliai nuo objekto patenka į objektyv¹ (7) (8- objektyvo apertūra), jame lū˛ta ir sudaro tikr¹jį apversta ir padidint¹ objekto atvaizd¹ (6‘), kurį galima stebėti pro pkuliar¹ (9). Mikroskopas fokusuojamas taip, kad (6‘) būtų nuo jo toliau negu F_ok.

Optinio ir elektroninio mikroskopų optinės schemos yra analogikos. Tik elektrininiame mikroskope pakeisti optiniai elementai į atitinkamus elektrininius.

Tipinė optinio mikroskopo schema pateikta 3 pav.

Tiriamų objektų struktūra matoma pro mikroskop¹ tada, kai jų sudėtinės dalys lau˛ia vies¹, nevienodai j¹ sugeria arba atspindi; todėl objekto apvietimas yra vienas i svarbiausių mikroskopijos elementų. Pagal objektų savybes parenkami specialios konstrukcijos mikroskopai, tam tirti mikroskopijos metodai.

viesos lauko metodas
fazinio kontrasto metodas
inteferencinis metodas
poliarisacinis metodas
liuminescencinis metodas
infraraudonųjų spindulių metodas

Mikroskopijos būdu tiriama objektų sandara, fizikinės savybės, mineralų, metalų, kristalų, uolienų, cheminių med˛iagų sudėtys.

2.1.3. Elektroninis mikroskopas

Elektroninis kaip ir optinis mikroskopas naudojamas vaizdui didinti. iuolaikiniai elektroniniai mikroskopai didina iki 300000 kartų.

Elektroniniu mikroskopu galima tirti:

pavienių submikroskopinių kristalų dyd˛ius ir form¹;
kristalų augimo ir irimo skystosiose ir kietosiose fazėse procesus;
procesus, vykstančius tarp grūdelių;
difuzijos procesusu reakcijos metu;
fazinius virsmus termikai apdorojant objekt¹ ar jam autant;
deformacijos ir irimo procesus ir kt.

Elektroniai mikroskopai pagal tyrimo objekt¹ skirstomi į:

perviečiamuosius,
emisinius
atspind˛io
rastrinius
veidrodinius
eėlinius

Da˛niausiai naudojamas perviečiamasis elektroninis mikroskopas. Jo elektroninė schema analogika optinio mikroskopo schemai, tik jame vietoj paprastų optinių lėių naudojami elektroniniai lźiai. Perviečiamojo elektroninio mikroskopo schema pateikta 4 pav.

2.1.4. Rentgenostruktūrinė analizė

Rentgeno analizė atliekama daugybe metodų, rentgeno spinduliuote. Rentgenostruktūrinė analizė yra vienas i universaliausių ir tobuliausių tyrimo metodų kitų fizikocheminių metodų at˛vilgiu. J¹ taikant galima atlikti sudėtingos struktūros med˛iagų ir kokybinź, ir kiekybinź fazinź analizes, nustatyti tam tikrų junginių kristalinės gardelės parametrus.

Remtgeno metodų esmė ir yra difrakcinių vaizdų, gautų atspindėjus nuo kristalų ploktumų, analizė. Rentgeno spindulių difrakcijos kristale schema pateikiama 5 pav. paveiksle.

Atliekant rentgenografinź analizź tiriama:

kokybinė ir kiekybinė, minerologinė, ir fazinė med˛iagų sudėtis;
kristalinių med˛iagų elementariosios gardelės forma, tipas ir dydis, kristalo simetrij¹, atomų koordinatės erdvėje;
kristalų defektai, monokristaluose esančių blokų dydis;
vidiniai mikrodefektai (defektoskopija);
med˛iagų tekstūra, dispersinių dalelių dydis, orientacija ie t.t.

Rentgenostruktūrinė analizė – tai metodai med˛iagos sandarai tirti pagal tiriamajame objekte difraguotų rentgeno spindulių pasiskirstym¹ ir intensyvum¹. Rentgeno spindulių difrakcija registruojama rentgeno difraktometru. Svarbiausieji eksperimentiniai rentgenostruktūriniai metodai, kuriais tiriami monokristalai:

Laujės
Sukamojo arba virpančiojo kristalo
Rentgenometrinis

2.1.5. Infraraudonoji (IR) spektroskopija

Tiriant molekulių sandar¹ ir savybes taikoma molekulinė spektroskopija. is metodas pagrįstas elektromagnetinio lauko s¹veika su tiriam¹ja med˛iaga. Elektromagnetinis laukas – nuo radijo bangų iki γ spinduliuotės. Tai optinės spektroskopijos aka, tirianti infraraudonuosius (IR) emisijos, absorbcijos ir atspind˛io spektrus. Labiausiai itirta vibraciniai, vibraciniai – rotaciniai ir rotaciniai molekulių absorbcijos spektrai bei jų charakteristikos: absorbcijos juostų plotis, forma, skaičius, padėtis spektre, absorbcijos intensyvumas.

Tiriama infraraudonųjų spindulių spektrometrais, sudarytais i IR spindulių altinio, monochromatoriaus ir imtuvo.

Vibracinių rotacinių IR spindulių spektrų tyrimais nustatoma molekulių struktūra, cheminė sudėtis, molekulių inercijos momentai, jėgos, veikiančios tarp molekulių atomų.

IR spinduliai naudojami įvairių med˛iagų miinių, pavyzd˛iui, da˛ų, kiekybinei ir kokybinei analizei, polimerams, greitai vykstantiems cheminiams procesams tirti. I IR spindulių spektrų parametrų kitimo, pareinant i vienos agregatinės būsenos į kit¹ arba kintant temperatūrai ir slėgiui, sprend˛iama apie molekulių s¹veikos stiprum¹ ir pobūdį.

IR spinduliai naudojami ir defektoskopijoje gaminių kokybei tirti. Spinduliai praleid˛iami pro gaminių arba atsispindi nuo gaminio, arba juos skleid˛ia pats gaminys.

IVADOS

Pastatai, kuriuose gyvename, drabu˛iai, kuriais vilkime, maistas, vanduo, oras – visa tai sudaryta i įvairiausių med˛iagų. Tik apsidairykite!

Kodėl med˛iagų savybės tokios skirtingos?

Kodėl įvairios med˛iagos turi joms būding¹ kvap¹ ar spalv¹?

Kodėl skiriasi kietųjų med˛iagų, skysčių ir dujų savybės? Kodėl skystas vanduo teka, o sualźs į led¹ – lū˛ta?

Kodėl

Daugybė panaių klausimų kildavo ˛monėms ir prie imtus, ir prie tūkstančius metų. Iekant atsakymo į tokius i pirmo ˛vilgsnio paprastus klausimus, buvo atrasti svarbūs mokslo dėsniai, sukurtos juos paaikinančios teorijos. Tam prireikė ne vieno imtmečio. Tik XIX a. mokslininkai pagaliau suprato, kodėl tokia gausi med˛iagų įvairovė.

Statyboje plačiai naudojamos labai nevienalytės sandaros med˛iagos, kurių fizikinės ir mechaninės savybės skirtinguose tūrio takuose yra nevienodos. Med˛iagų savybės priklauso nuo cheminės mineralinės sudėties, vidinės sandaros ir nuo to, kaip ios med˛iagos gamybos metu buvo paveiktos.

Statybinių med˛iagų sandara labai įvairi ir sudėtinga, tačiau atitinkamai jas sugrupavus, galima nustatyti sandaros ir savybių charakteristikų priklausomybės dėsningumus. Jais remiasi aikinant ių med˛iagų sudėtį, parenkant gamybos procesus ir paskaičiuojant savybių rodiklius.

Nuo mechaninių, fizikinių ar cheminių savybių priklauso med˛iagos tinkamumas techniniams tikslams, o nuo technologinių - jos apdirbimo s¹lygos. Tos pačios cheminės sudėties med˛iaga gali būti skirtingų savybių. Nuo med˛iagos savybių gali priklausyti ir būsimo gaminio matmenys, gamybos būdas bei kai kurie konstrukciniai ypatumai. Parenkant projektuojamajam gaminiui med˛iag¹ ianalizuojamos jo darbo s¹lygos (apkrova, aplinka, eksploataciniai reikalavimai) ir parenkama grupė med˛iagų, geriausiai atitinkančių eksploatacinius parametrus (technines s¹lygas).

Viso gyvenimo plėtra yra grind˛iama naujomis med˛iagomis ir informacinėmis technologijomis. Naujos technologijos ir nauji technikos principai atsiranda nuolatos. Med˛iagos ir konstrukcijos yra naudojamos visose technikos ir kasdienio gyvenimo srityse – pradedant batais ir baigiant kosminiais laivais, ir be ių med˛iagų neįsivaizduojama tolesnė pa˛anga.

Todėl labai svarbu med˛iagas ir ˛aliavas racionaliai naudoti, tobulinti, gerinti gaminių kokybź.

LITERATŪRA

1. https://lt.wikipedia.org/wiki/Med%C5%BEiagotyra'

2. https://aisis.gf.vu.lt/mg/nr/2001/078/07pm.html

3. A. Naujokaitis. Med˛iagų mokslas. - Vilnius, 2005-2007.

4. L. Galkutė. V. Valentinavičius. Fizika. – Kaunas, 2002.

5. V. Valentinavičius. Fizika. – Kaunas 1996.

Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Vizualizari: 2680
Importanta:

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Distribuie URL
https://www.scrigroup.com/limba/lituaniana/271/MEDIAG-MOKSLAS-MEDIAG-SAVYBI-I54182.php

Adauga cod HTML in site
<a href="https://www.scrigroup.com/limba/lituaniana/271/MEDIAG-MOKSLAS-MEDIAG-SAVYBI-I54182.php" target="_blank" title=" - https://www.scrigroup.com/limba/lituaniana/271/MEDIAG-MOKSLAS-MEDIAG-SAVYBI-I54182.php">MEDˇIAGŲ MOKSLAS - MEDˇIAGŲ SAVYBIŲ IR SANDAROS TYRIMO METODAI</a>

MEDˇIAGŲ MOKSLAS - MEDˇIAGŲ SAVYBIŲ IR SANDAROS TYRIMO METODAI

technika

DOCUMENTE SIMILARE

Rk = d/λ

iluminė talpa

C = δQ/dT

Atsparumas kaitrai

Atsparumas alčiui

Klampumas

1.3. Mechaninės med˛iagų savybės

IVADOS

LITERATŪRA

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comenteaza documentul:

iluminė talpa

Atsparumas alčiui

IVADOS