КМ з металевою матрицею

Механізм зміцнення таких КМ дисперсними частинками і волокнами принципово різний. У дисперсно-зміцнених КМ міцність залежить від здатності дисперсних частинок гальмувати рух дислокацій у матриці. При цьому основне навантаження сприймає матриця, і міцність великою мірою залежить від відстані між частинками та їх розмірів. Залежно від розміру зміцнювальних частинок дисперсно-зміцнені матеріали поділяють на два типи: матеріали з частинками 0,01.-.0,1 мкм у кількості до 15% і композити з частинками, які перевищують за розмірами 1 мкм, при загальній кількості понад 25%. В матеріалах першого типу матриця несе основне навантаження, тоді як частинки утруднюють переміщення дислокацій і тим самим викликають зміцнення. Коефіцієнт зміцнення, оцінений як відношення тимчасового опору композиту до тимчасового опору матриці σ_комп /σ_матр, для них може досягати 15. У композитах другого типу навантаження розподіляється між матрицею й зміцнювальними частинками. Крім того, ці частинки, як і в першому випадку, перешкоджають руху дислокацій. Загальне зміцнення σ_комп /σ_матр досягає 25.

Прикладом композитів першого типу може бути А1, зміцнений високодисперсними частинками А12О3. Ці матеріали зберігають свою міцність до високих температур (~ 0,8 Т_пл), стійкі проти повзучості. Такі композити, як правило, одержують методами порошкової металургії. Вони знаходять застосування як жароміцні і жаростійкі матеріали.

До матеріалів другої групи відносяться широко розповсюджені тверді сплави, виготовлені методом порошкової металургії (WC-Со, ТіС-Со та ін.). Сплави цього типу застосовують для різального інструменту, матриць, пуансонів, лопаток турбін.

В композитах, армованих волокнами, матриця є середовищем, що передає навантаження волокнам і розподіляє його між ними. Отже, міцність таких КМ при незмінній кількості зміцнювача залежить від міцності волокон, сили зчеплення між волокнами і матрицею і від опору матриці зсуву. Як приклад приведемо композит «Алор» (алюмінієва матриця + органічне волокно). Якщо в А1 σв ~ 50 МПа, то в такому КМ σв ~ 500–600 МПа, а швидкість росту тріщини, у порівнянні з А1, знижується більш ніж у 20 разів. Це зумовлено гальмуванням розвитку тріщини волокнами.

Важливу роль у зміцненні волокнистих матеріалів грає відношення довжини волокна до його діаметра: чим воно більше, тим вище міцність КМ.

В ряді конструкцій використовуються комбінації (гібриди) різних видів зміцнювачів. Такі КМ називають гібридними. Як правило, вони мають вищі технологічні та службові характеристики, оскільки в них досягається можливість поєднання переваг різних матеріалів.

Кількість зміцнювана у волокнистих КМ може мінятися від декількох відсотків до 70 — 80%, а коефіцієнт зміцнення досягає 50.

Орієнтованостружкова плита (ОСП, часто ОСБ — від англ. Oriented Strand Board) — багатошаровий (3-4 шари) листовийкомпозиційний матеріал, що складається з деревинної стружки, склеєної різними смолами з додаванням синтетичного воску і борної кислоти. Стружка в шарах плити має орієнтацію: в зовнішніх — поздовжню, у внутрішніх — поперечну.

Класифікація:

· OSB-1 — для користання в умовах зниженої вологості (меблі, обшивка, упаковка)

· OSB-2 — для виробляння тримальних конструкцій в сухих приміщеннях

· OSB-3 — для виробляння тримальних конструкцій в умовах підвищеної вологості

· OSB-4 — для виробляння конструкцій, що працюють в умовах значних механічних навантаг в умовах підвищеної вологості

За покривом ОСП поділяють на:

· Полаковані — покриті лаком з одного боку

· Поламіновані — покрита ламінатом (зокрема — під багаторазову опалубку для бетонних робіт: кількість циклів — до 50)

· Обшпунтовані — плита з обробленими краями з 2-х або 4-х сторін плити для укладання за площею поверхні.

На осннові аналізу програми визначимо зміст вивчення матеріалознавства для 7-9 класів:

У 7 класі в розділі 1 «Основи матеріалознавства» виділено дві години, тобто дві теми, а саме: тема 1.1 «Види конструкційних матеріалів. Деревина.», тема 1.2 «Властивості деревини. Добір матеріалу для виготовлення виробу.» [12]

У 8 класі в розділі 1 «Основи матеріалознавства» виділено дві години, одна тема: тема 1.1 «Сортовий прокат та листовий метал, як конструкційний матеріал.» тому ми її розділимо на 2 уроки.

У 9 класі в розділі 1 «Основи матеріалознавства.» виділено одну годину, тема 1.1 «Метеріали хімічного походження. Композиційні матеріали.»[12]

В 7 класі учні повині:

Знати:характериcтику деревини як конструкційного матеріалу; називати види пиломатеріалів. хатеризувати властивості деревини; називає дефекти деревини;

Вміти:розрізняти види пиломатеріалів, визначати породи деревини за структурою, вибирати деревину для виготовлення виробу з урахуванням вимог до деревинних матеріалів.

В 8 класі учні повині:

Знати: поняття метал, сплав, чавун та сталь, види сталей, профілі сортового прокату.

Вміти:розрізняти метали та сплави, розпізнавати профілі сортового прокату, визначати вплив термообробки на механічні властивості сталей.

В 9 класі учні повинні:

Знати: види полімерів; приклади виробів, які виготовлені з полімерів та композитів; вплив штучних матеріалів на здоров’я людини і навколишнє середовище; властивості композитів;

Вміти: розрізняти композиційні матеріали серед інших штучних матеріалів; розрізняти композити на основі деревини; визначати шкідливі пластмаси за їх маркуванням

У трудовій діяльності важливу роль відіграють знання і вміння учнів з матеріалознавства, тому важливо щоб вони знаходились на високому рівні, тому для їх формування в учнів ми використаємо інформаційно-комунікаційні технології і опишемо їх систему у наступному параграфі.