WSTĘP TEORETYCZNY.

Materiał jest to komplet substancji, z których wykonuje się przedmioty fizyczne.

Materiałami w ogólno technicznym pojęciu, nazywa się wszystkie ciała stałe, posiadające takie właściwości, które czynią dobry użytek dla ludności, ponieważ wykonywane są z nich kompletne produkty pracy czyli przedmioty użytkowe. Tymi przedmiotami są narzędzia i konstrukcje budowlane, maszyny oraz pojazdy, a także broń i dzieła sztuki.

Materiały techniczne dzielimy na trzy różne grupy:

I. Metale

a. Technicznie czyste

b. Stopy czyli spieki

II. Ceramika

a. Wysoko tonażowa

b. Specyficzna

c. Szkło

III. Polimery

a. Do generalnego stosowania

b. Odrębne (specjalne)

Metale to takie materiały, których właściwości w stanie stałym mają następujący charakter:

- Przewodność cieplna i elektryczna w dobrym stopniu, który zachodzi przy plusowym temperaturowym współczynniku rezystywności. Oznacza to, że opór metali jest zwiększany wraz ze wzrostem temperatury.

- Połysk czyli zdolność odbijania się promieni od wypolerowanych powierzchni badanego metalu.

- Plastyczność jest to zdolność do stałych odkształceń, które następują pod wpływem nacisków.

Własności te biorą się z połączenia metalicznego, które występuje pomiędzy atomami stanowiącymi metal oraz budowę krystaliczną.

Metale tworzą obecnie najmocniejszą grupę materiałów konstrukcyjnych, a także narzędziowych.

Materiały do produkcji ceramiki.

Materiały ceramiczne są to niezależne powiązania takich substancji, jak: metali, tlenu, azotu, węgla, boru oraz innych pierwiastków, dla których atomy wiążą się jonowo oraz kowalencyjnie ze sobą.

Ceramika wielkotonażowa. Obejmuje ona szczególnie materiały budowlane, czyli cement, gips oraz cegły i płyty; ceramikę sanitarną (ogniotrwałą).

Zasadniczymi surowcami z których wyrabia się taką ceramikę są:

- Glina składa się z bardzo maleńkich ziarenek uwodnionego krzemianu

glinu,

- Krzemionka jest to krystaliczna odmiana o symbolu SiO2, zwana także kwarcem.

3. Skaleń czyli glinokrzemian metali alkalicznych wyznacza mieszaninę

skalenia potasowego oraz skalenia sodowego, a także skalenia wapniowego.

Do ceramiki specjalnej zalicza się różnorodną grupę materiałów oraz produktów, a należą do niej przeważnie materiały przeznaczone do elektroniki, na urządzenia skrawające oraz części odporne na ścieranie i tworzywa ogniotrwale, które mają wysoką jakość, ceramika ma zastosowanie również w przemyśle jądrowym oraz silnikach cieplnych i dla planów medycznych.

Do przykładów zaliczamy:

I. Ferryty jako ceramiczne materiały magnetyczne (najważniejszy dla nich to

Magnetyt). W porównaniu charakterystyki uzyskały zastosowanie pod 

części pamięci w różnych komputerach oraz rdzenie transformatorów z wysoką częstotliwością i na magnesy trwałe.

II. Sialon to tworzywo konstrukcyjne, które ma zastosowanie na łopatki turbin oraz elementy silników szczególnie cieplnych.

III. Cermetale są to złożone z maleńkich cząstek krystalicznej ceramiki, czyli węglików, które są rozmieszczone na kanwie metalowej, na przykład WC w osnowie. Przeznaczone zostało to na narzędzia do skrawania.

Niektóre materiały ceramiczne mają zastosowanie między innymi jako tworzywa (elektro - i).

Termoizolacyjne oraz żaroodporne, czyli odznaczające się wysoka temperaturą topnienia, są odporne na funkcjonowanie czynników chemicznych.

Do materiałów nieograniczonych zaliczamy również Szkła, a są to materiały, szczególnie tlenki, których postać fizyczna jest formą pośrednią pomiędzy stanem ciekłym i stałym. Materiały bezpostaciowe, to szkła w których odgrywa dużą rolę uporządkowanie pobliskiego zasięgu.

Najbardziej ważną właściwością szkła jest odpowiednia przezroczystość. W czasie chłodzenia z postaci ciekłej szkła nie wytwarzają się żadne puste miejsca ani nawet inne usterki o wymiarze podobnym do długości promienia światła. Przyczyniają się one do rozpraszania w niemetalicznych kryształach stworzonych systemem spiekania. Szkło posiada bardzo niewielkie przewodnictwo elektryczne, które zaliczane jest do tak zwanych izolatorów. Jego przewodność cieplna jest o parę rzędów wielkości mniejsza niż ceramiki krystalicznej.

Szkło poddane obciążeniom, posiada właściwości mechaniczne, które szybko wzrastają i są podobne do własności ciał stałych. Podczas obciążeń zmieniających się stosunkowo bardzo wolno, zachowanie szkieł jest podobne do cieczy newtonowskich.

Polimery.

Polimery, nazywamy również tworzywami sztucznymi albo plastikami, stanowią one grupą tworzyw organicznych, które składają się ze związków węgla i wodoru, a także innych detali niemetalicznych. Polimery składają się również z dodatków barwnikówalbo z takich pierwiastków jak:

- pigmenty,

- katalizatory,

- napełniacze,

- zmiękczacze, czyli plastyfikatorów,

- antyutleniacze oraz inne.

Polimery, które występują w temperaturze pokojowej

są bezpostaciowe albo krystaliczne.

Natomiast w zależności od budowy, a także kształtu, dzielimy makrocząsteczki na cztery różne grupy:

1. liniowe,

2. liniowe z rozgałęzieniami,

3. liniowe z rozgałęzieniami poprzecznymi,

4. mocno usieciowione.

Podczas polireakcji złączają się monomery z makrocząsteczkami:

♦ polimeryzacjimiędzy takiego samego typu monomerami, o wiązaniu nienasyconym (podwójnym), na przykład w polietylenie,

♦ kopolimeryzacji pomiędzy monomerami, dwoma albo więcej, na przykład w syntetycznych kauczukach, czyli elastomery,

♦ polikondensacji, zatem gdy w monomerze wiązanie nienasycone nie pojawia się i w rezultacie reakcji wychodzi produkt uboczny taki jak woda. Najlepszym przykładem polikondensacji może być reakcja powstawania bakelitu z substancji jaką jest fenol,

♦ poliaddycji, zatem reakcji między monomerami, które posiadają w sobie wiązania nienasycone podwójne. Procedura przebiega stopniowo, czasem związany jest z przegrupowaniem cząsteczek monomeru, który umożliwia podniesienie łańcucha polimeru. Podczas tej reakcji nie jest wydzielany żaden produkt uboczny.

Cechy polimerów zależą od wielkości mikrocząstek czyli to znaczy od ilości jednostek monomerycznych, które są zawarte w wszystkich makrocząsteczkach.

Głównymi metody łączenia ze sobą polimerów to:

- klejenie;

- zgrzewanie;

- oraz stosowanie różnych przejściówek, które zwykle wykonane są z polimerów.