Классификация материалов
Наибольшее значение в технике имеют классификации по структурным и функциональным признакам материалов.
Главным критерием классификации материалов по структурным признакам является агрегатное состояние, в зависимости от которого материалы подразделяются на следующие типы
- твердые материалы
- жидкости
- газы
- плазма
На рис. 1 приведена классификация твердых веществ по структурному признаку. Ограниченность этой классификации состоит в том, что технические материалы, как правило, неоднородны по структуре и включают несколько фаз. В зависимости от количества фаз и степени неоднородности структуры материалы подразделяются на:
- простые, состоящие из одного элемента или соединения и имеющие однородную макроструктуру;
- композиционные, состоящие из нескольких фаз и имеющие неоднородную структуру;
- сплавы, материалы с однородной макроструктурой, образовавшиеся в результате затвердения расплава химически разнородных веществ.
По назначению технические материалы делят на следующие группы.
Конструкционные материалы — твердые материалы, предназначенные для изготовления изделий, подвергаемых механическим нагрузкам. Они должны обладать комплексом механических свойств, обеспечивающих требуемые работоспособность и ресурс изделий при воздействии рабочей среды. К ним предъявляются технологические требования, определяющие наименьшую трудоемкость изготовления изделий, и экономические, касающиеся стоимости и доступности материала.
Конструкционные материалы подразделяют на типы:
— металлы;
— силикаты и керамика; ^
— полимеры;
— резина;
— древесина;
— композиционные материалы.
Электротехнические материалы характеризуются особыми электрическими и магнитными параметрами и предназначены для изготовления изделий, применяемых для производства, передачи, преобразования и потребления электроэнергии.
Триботехнические материалы предназначены для применения в узлах трения с целью регулирования параметров трения и изнашивания для обеспечения заданных работоспособности и ресурса этих узлов. Основными видами таких материалов являются:
— смазочные — смазки в твердой (графит, тальк), жидкой (моторные, трансмиссионные масла), газообразной (воздух, пары и другие газы) фазах;
— антифрикционные — сплавы цветных металлов (баббиты, бронзы и др.), серый чугун, пластмассы (текстолиты, фторопласты и др.), металлокерамические композиционные материалы (бронзографит, железографит и др.), древесина и древесно-слоистые пластики, резины;
— фрикционные, имеющие большой коэффициент трения и высокое сопротивление изнашиванию (некоторые виды пластмасс, чугунов и металлокерамики и другие композиционные материалы).
Инструментальные материалы отличаются высокими показателями твердости, износостойкости и прочности. Они предназначены для изготовления режущего, мерительного, слесарно-монтажного и другого инструмента (инструментальная сталь и твердые сплавы, алмаз, некоторые виды керамических материалов, многие композиционные материалы).
Рабочие тела — газообразные или жидкие материалы, с помощью которых энергию преобразуют в механическую работу (масла в гидроприводе, воздух в пневматических системах, газообразные продукты сгорания топлива в двигателях внутреннего сгорания).
Топливо — горючие материалы, основной частью которых является углерод, применяемый с целью получения при их сжигании тепловой энергии. По происхождению топливо делят на:
— природное (нефть, уголь, природный газ, древесина);
— искусственное (кокс, моторные топлива, генераторные газы).
По типу машин, в которых сжигается топливо, его делят на: ракетное, моторное, реакторное, турбинное и т.д.
Технологические материалы — обширная группа вспомогательных материалов, используемых для обеспечения оптимального протекания технологических процессов переработки основных технологических материалов в изделия или обеспечения нормальной работы машин и механизмов. К ним относятся: клеи и герметики, лакокрасочные материалы; флюсы, припои, сварочные электроды, применяемые при сварке и пайке; смазочно-охлаждающие жидкости; консервационные материалы (смазки, пленки, мастики), обеспечивающие защиту изделий от коррозии; моющие материалы и т.д.
В технике сложилась традиция группировать материалы по наиболее важным эксплуатационным параметрам, а именно:
— по электропроводности (проводники, полупроводники и диэлектрики);
— по магнитной восприимчивости (диа-, пара-, ферромагнетики);
— по тепловым характеристикам (теплоизоляционные и огнеупорные);
— по стойкости к воздействию рабочей среды (жаростойкие, кислотоупорные, коррозионностойкие и др.).
Такая классификация не является строгой, но ее термины и понятия приняты в технике и используются в практике машиностроения.