Технологические основы производства потребительских товаров

 

     Министерство  образования и науки Российской Федерации

     Федеральное агентство по образованию

     Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

     «Хабаровская  государственная академия экономики  и права» 

     Торгово-технологический  факультет 

     Кафедра естественнонаучных дисциплин 

     Контрольная работа 

     Технологические основы производства потребительских  товаров 

     Фамилия __________________________________________________

     Имя_____________________ Отчество_________________________

     Номер группы______________________________________________

     Рецензент__________________________________________________

                                                                                      (Ф.И.О., должность) 
 
 

     Хабаровск 2011 

 

Содержание

Вариант  19

1. Основные понятия и определения науки материаловедение………………..2

2. Получение  керамики и стекла…………………………………………………7

2.1 Получение  керамики………………………………………………………….7

2.2 Получение  стекла……………………………………………………………11

3. Основы  металлургии и металловедения………………………………….....17

Список  использованных источников…………………………………………...23

 

1.  Основные понятия и определения науки материаловедение

     Материаловедение - наука, изучающая связь состава, строения и свойств материалов, а также закономерности их изменения при физико-химических, физических, механических и других воздействиях. Материаловедение занимается  разработкой принципов выбора и создания материалов с заданными свойствами применительно к требованиям их практического использования.

     Материал  – вещество или несколько связанных  между собой веществ, характеризующихся  некоторой совокупностью свойств, предопределяющих то или иное его практическое (чаще техническое) назначение. Материал – один из основных объектов технологической деятельности человека. Применяемые природные вещества (например, корунд) в подавляющем большинстве случаев подвергают различным видам обработки, получая материал с заданными структурой, фазовым составом и свойствами, например, такие сложные комбинации веществ как различные композиционные материалы: сплавы, химические соединения. Сплавы – тела, образовавшиеся в результате затвердевания расплавов, состоящих из 2 или нескольких компонентов (химически индивидуальных веществ). Химические соединения – химически индивидуальное вещество, в котором атомы одного (N_2, О₂) или различных (KCl,CH₄) элементов соединены между собой тем или иным видом химической связи, как правило, подчиняются закону постоянства состава и закону кратных отношений. Многие ионные кристаллические соединения, наоборот, являются нестехиометрическими. Число известных химических соединений превышает 3 млн.

     По  мере развития человеческого общества с древнейших времен и до наших  дней количество используемых материалов непрерывно увеличивалось. Интуитивно человек подразделял материалы  на естественные и искусственные, металлы  и неметаллы. Это и было своего рода классификацией материалов. Но что представляет классификация сегодня?

     К сожалению, в настоящее время  отсутствует общепринятая классификация  материалов, что затрудняет их изучение и применение на практике. Однако материалы  можно классифицировать по различным  признакам (основаниям). Так, по химическому составу материалы можно подразделить на 2 большие группы: органические и неорганические.

     Органические  материалы – материалы, представляющие собой соединения углерода с другими элементами. Способность углерода соединяться с большинством элементов и образовывать молекулы самого различного состава и строения (цепного, циклического, с простыми и кратными связями между атомами) обуславливает огромное многообразие органических соединений (их число превышает 4 млн.). Органические материалы подразделяются на природные (древесина) и синтезированные (пластмассы).

     Неорганические  материалы – материалы, включающие химические элементы и их соединения (кроме соединений углерода с другими элементами). К неорганическим материалам относятся и наиболее простые соединения углерод с рядом элементов, например карбиды.

     Неорганические  материалы в свою очередь можно подразделить на элементы и многоэлементные материалы. Элементы подразделяются на природные и синтезированные. Многоэлементные материалы также подразделяются на природные (минералы) и синтезированные (например, керамика неорганическая, искусственные кристаллы).

     В зависимости от преимущественного  типа связи бывают ковалентные, ионные и металлоподобные соединения. По виду атома, дающего семейство соединений, различают гидриды, бориды, карбиды, оксиды, силициды и др. По определенным физическим признакам группы различают тугоплавкие соединения, металлоподобные соединения, твердые, жидкие или газообразные соединения.

     Следующее подразделение материалов сложилось  в основном из-за потребностей практики:

     По  виду материалы можно подразделить на твердые и жидкие.

     По  химическому составу  и свойствам материал можно подразделить на минералы, древесину, древесные материалы, керамику, металлы, цемент, смолы, стекла, полимеры, полупроводники, металлоподобные соединения. Рассмотрим некоторые из них.

     Минералы – природные и искусственные, идентичные первым по составу, химические соединения или простые вещества (элементы), приблизительно однородные по химическому составу и свойствам. Минералы – составная часть горных пород.

     Полимеры – соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до нескольких миллионов), молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев одного или нескольких типов.

     Полупроводники- вещества или материалы, обладающие электронной (дырочной) проводимостью, которая возрастает с повышением температуры. Полупроводники могут быть аморфными, жидкими, кристаллическими.

     Металлоподобные соединения – соединения металлов  с неметаллами, характеризующиеся  преимущественно металлическим  типом химической связи. Большая  концентрация свободных коллективизированных электронов приводит к высокой электропроводности и теплопроводности.

     По  макро-, микроструктуре различают: агломераты, анизотропные материалы, брикеты, волокна, волокнистые материалы, волокновые материалы, гетерофазные материалы, дисперсно-упрочненные материалы, гранулы, керметы, композиционные материалы, конгломераты, кристаллические материалы, материалы на связке, материалы с наполнителем, нанокристаллические материалы, покрытие, пористую керамику, пористые материалы, порошки, ситаллы, усы, слоистые материалы, стеклокерамику. Подробнее о некоторых из них.

     Анизотропные  материалы – материалы, обладающие анизотропией, т.е. различием свойств в разных направлениях. Анизотропными материалами являются волокнистые, композиционные с однонаправленным армированием материалы, имеющие текстуру, слоистые, монокристаллические и др.

     Гетерофазные  материалы – состоящие из 2 фаз и более. Гетерофазными материалами можно считать большую часть технических материалов, как природных, так и синтетических, независимо от происхождения фаз и от их роли в материале.

     Композиционные  материалы, композиты – целенаправленно созданные материалы, в том числе материалы с покрытиями, состоящие из 2 фаз и более, объединенных в одно целое или образовавшихся на стадии изготовления материала. Композиционные материалы – тот класс материалов, которые создаются человеком исходя из заданных свойств.

     Кристаллические материалы - с кристаллической структурой.

     По  методу получения различают: войлокованные материалы, импрегнированные материалы, консолидированные материалы, неспеченные материалы, пенокнерамику, пропитанную керамику,  самосвязанные материалы, спеченные материалы.

     Консолидированные материалы – компактные, монолиты – полученные путем консолидации отдельных составляющих.

     Неспеченные материалы – консолидированные, не подвергнутые спеканию: как полуфабрикат, требующий ряда промежуточных операций, так и готовый продукт.

     Самосвязанные материалы – спеченные материалы, связка которых по химическому составу не отличается от основы материала. Их получают различными способами спекания, в частности реакционным спеканием.

     По  назначению выделяют: абразивы, адсорбенты, армирующие материалы, высокотемпературную керамику, жаропрочную керамику, износостойкую керамику, инструментальную керамику, конструкционную керамику, коррозионно-стойкие материалы, огнеупоры, сверхтвердые материалы, термостойкую керамику, ферромагнетики, электроизоляционную керамику, ядерную керамику.

     Коррозионно-стойкие  материалы – материалы с повышенной коррозионной стойкостью. Для каждого типа среды, вызывающей коррозию, имеются свои коррозионно-стойкие материалы, обладающие кислотостойкостью, щелочестойкостью, материалы, стойкие в расплавах различных металлов, морской воде. Коррозионно-стойкие материалы могут быть созданы из материала химически нестойкого в данной агрессивной среде, но обладающего нужными свойствами, путем его защиты коррозионно-стойкими покрытиями. Применяются в химической, металлургической, пищевой промышленности.

     Конструкционная керамика – используемая для изготовления деталей машин (конструкций, узлов). Эти детали могут быть как несущими, так и корпусными. Из нее изготовляют износостойкие насадки аппаратов, направляющие кондукторов, клапанов и т.д.

     Сверхтвердые  материалы – материалы, обладающие твердостью, соизмеримой с твердостью алмаза. Кроме алмаза к ним относятся материалы на основе вюртцитоподобного и кубического нитрида бора. Исходные материалы получают в виде порошков, которые используют в качестве абразивов, для изготовления объемных материалов и для формирования сверхтвердых покрытий.

     Базовые материалы – природные и синтезированные материалы, начало использования которых определяло новую эпоху в жизни человечества и означало дальнейшее скачкообразное развитие производительных сил общества по пути НТР. Базовые материалы служили основой человеческой цивилизации на разных этапах ее развития. Базовые материалы можно подразделить на естественные (камень, дерево, минералы) и искусственные (керамика, стекло, бетон , сверхпроводники и др.).

     Рядовые материалы – это конкретный вид базового материала, имеющего определенный фазовый, химический состав, структуру и свойства. Так, железо относится к базовым, а все конкретные марки сталей – к рядовым материалам. Это положение распространяется и на другие базовые материалы. Кроме того, к рядовым материалам относятся такие, которые утратили ведущую роль в жизни общества (папирус, кора деревьев и т.д.) либо играют вспомогательную роль при практическом использовании других материалов (краски, эмали, защитные и упрочняющие покрытия и т.д.). В ряде случаев некоторые рядовые материалы выполняют важнейшую роль в различных регионах мира (кожи животных, тростник, минералы и т.д.).

     С другой стороны, материалы можно  подразделить на новые и старые.

     Новыми  являются материалы, получаемые из элементов  Периодической системы путем  создания новых структур и комбинаций.

 
 
 
 
 

2. Получение керамики  и стекла

     2.1 Получение керамики

     Керамика – материалы и изделия, получаемые спеканием глин и их смесей с минеральными добавками, а также оксидов и других неорганических соединений.

     Керамические  строительные материалы – это искусственные каменные изделия, получаемые из глиняных масс с добавками или без добавок других материалов путём формования и последующего обжига. (Т. М. Томилина)