Tehnomaterjalide töö (1)

Materjalide kasutamine ajaloos- 10000BC kasutati eelkõige klaasi,keraamikat ning puitu,nahka. Esmene metall oli kuld . See on pehme ja hea töödelda,samuti leidus seda looduses.Edasi suurenes ka hõbeda,pronksi ja raua kasutus.Metallide kasutamine on järjest suurema protsendi võtnud ning selle hiigelaeg oli 1940-1980, sellel ajal kastuati keraamikat ja plaste väga vähe. Alates 20.sajandi teisest poolest hakkas vähenema metalli kasutus ja väheneb tänapäevalgi. Metalle asendavad aina rohkem erinevad plastid ,komposiitmaterjalid ja keraamilised .
Metallide ja sulamite liigitus-Metallid on ained, millel on tahkes olekus iseloomulik läige,head elektri-ja soojusjuhtivus ning üldiselt ka hea töödeldavus,plastsus, elastsus . Liigitatakse raud-ja rauasulamid ning mitteraudmetallid ja mitterauasulamid.Tiheduse poolest kergmetallid ja sulamid (alla 5000kg/m3 , alumiinium) raskmetalle ja sulameid (üle 10000,plaatina)keskmetalle ja sulamid. Tempi pooles kergsulavaid,alla327C, rasksulavad üle1539C ja kesksulavad.Keemilise aktiivususe poolest väärismetallid ja mitteväärismetallid.
Metallide aatomehitus- Aatom on aine kõige väiksem osake,mida keemilisel teel lagundada ei saa.Aatom koosneb :prootonitest,neutronitest ja elektronidest. Prootonid ja neutronid moodustavad tuuma.Elektronid ja prootonid on elektriliselt laetud,neutronid laenguta.Ioonside tekib siis kui molekul koosneb positiivsest ja negatiivsest ioonist ning neid hoiab koos elektriline tõmbejõud. Üleminekugrupi metallid asuvad perioodilisuse tabeli keskosas. Üleminekugrupi metall on element,mille d-allkiht pole täidetud.Elementidel mitu erinevad oksüdatsiooniastet.Nende omadused:hea elektri ja soojusjuht, plastilisus ,kõrge sulamistemp,suur tihedus tugevus kõvadus.Nt raud, nikkel ,vask. Lihtsad metallid- keemistemp madalam kui üleminekugrupi omadel. Elektronegatiivsus suurem,pehmemad.Tihti peetakse neid metalloidideks e. Poolmetallideks.
Metallide kristallstruktuur- Mitmed paralleelsed kristallograafiliste tasandite kogum moodustab kristallivõre.On olemas: lihtsad( aatomid ainult võreelemendi sõlmedes),ruumkesendatud(lisaks võrelemendi tippudele ka diagonaalides sõlmes),tahkkesendatud(lisaks võre tippudele ka iga tahu keskel), põhitahkkesendatud(lisaks võre tippudele ka põhitahkude diagonaalide sõlmedes).Enamikel metallidel kas kuubiline või heksagonaalne.Polümorfismiks nim erinevate kristallivõrede esinemist ühel metallil .nt raud ja titaan .Isomorfismiks nim erinevate metallide kristallivõrede samakujulisust.nt Ag ja Au.Kristalli defektid -kristalli sisestruktuur ei ole täiesti korrapärane.Kristallis esinevad mitmesugused defektid,mis mõjutavad metallid omadusi.Kristallides esinevaid defekte liigitatakse:punktdefektid, joondefektid,pinnadefektid,ruumdefektid-nende puhul on tegemist makroskoopiliste kõrvalekalletega metalli korrapärasest struktuurist.näiteks poorid, praod .
Metallide ja sulamite füüsikalised omadused.-Tihedus on homogeense aine mass ruumalaühiku kohta.Pulbriliste materjalide korral eristatakse puistetihedus ja rappetihedus.Eristatakse kergmetalle,kesk ja raskmetalle.Sulamistemp on temp,mil materjal läheb üle tardunud olekust vedelasse.On kergsulavad, kesksulavad, rasksulavad.Kõvadus-materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile,kui tema pinda tungib suurema kõvadusega keha.Määratakse otsaku toime järgi materjali pinnasse.OILemas erinevad meetodid:Brinelli, Rockwelli (HR=N-h/S),Vickersi. Elastsusmoodul nim Hooke seaduse kehtimise ja joonpinguse korral normaalpinge σ ja sellele vastava suhtelise deformatsiooni ϵ suhet.Hooke seadus-kehas tekkiv elastsusjõud on võrdeline keha pikkuse muutusega.Kuju e. Nihkeelastsusmoodul G iseloomustab materjali nihke jäikust.Ruumelastsusmoodul K iseloomustab materjali jäikust mahumuutuse suhtes. Poissoni tegur µ iseloomustab suhtelise risti-ja pikideformatsioonide suhet tõmbel.Metallide ja sulamite mehaanilised omadused-Tõmbeteimiga määratakse metallide voolavuspiir,tõmbetugevus,katkevenivus,katkeahenemine.Surveteimiga määratakse samad omadused nagu eelmisel.Plastsed materjalid survejõudude toimel ei purune vaid jämenevad.Mida laiemaks on läinud proovikeha ,seda suuremat jõudu tuleb tema edasiseks deformeerimiseks rakendada.Löökpaindeteim-on materjali sitkuse määramise põhimooduseid.Selle järgi hinnatakse kas materjalil on kalduvus haprale purunemisele.See seisneb sisselõikega teimiku purustamises pendellöömikuga ja purustustöö määramises.Külmahaprus-materjali hapruse suurenemine madalatel temp. Kui materjal peab töötama madalatel temp. , siis katsetatakse seda samuti madalatel temp.Mõnede materjalide sitkus väheneb järsult temp langedes.Külmhapruslävi on temp mille juures metalli löögitugevuse näitajad langevad järsult.Väsimusteim- on regelementeeritud:tõmbe-surve,pande ja vöönde korral,pingetsüklite ja deformatsioonide korral,kõrge ja madalatsüklilise väsimuse korral.Väsimuspiiriks nim tsükli maksimaalse pinge suurimat väärtust,mille puhul materjal talub purunemata suvaliselt suure arvu tsükleid