Лабораторная работа № Методология исследования




НазваниеЛабораторная работа № Методология исследования
страница2/12
Дата публикации24.12.2013
Размер1.7 Mb.
ТипЛабораторная работа
zadocs.ru > Химия > Лабораторная работа
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
^

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ



Цель работы: ознакомление с методами исследования состояния и определения свойств материалов.

Задания: 1. Ознакомиться с методами исследования состояния и определения свойств материалов. 2. Посетить научно-исследовательскую лабораторию «Физико-химических методов исследования». 3. Ознакомиться с исследовательским оборудованием на кафедре материаловедения и технологии металлов. 4. Подготовить отчет по работе.
^ Общие сведения
Материаловедение изучает закономерности формирования структуры материалов при:

‑ затвердевании;

‑ пластическом деформировании;

‑ термической обработке.

Материаловедение показывает взаимосвязь комплекса физико-механических свойств материалов со структурой; обосновывает обеспечение прочности, надежности и долговечности деталей при рациональном выборе материалов с учетом условий эксплуатации.

С позиций эксплуатационных требований рассматривает особенности: свойств, обработки, применения металлических и неметаллических материалов современных приборов и машин.
^ 1. Современные методы исследования
Получение современных многокомпонентных сложнолегированных материалов для деталей, работающих в экстремальных условиях эксплуатации, требует научного обоснования оптимальных параметров технологических процессов и выбора состава во взаимосвязи с надежностью деталей. Для этого необходимо знать механизмы структурообразования.

Это возможно лишь при использовании современной инструментальной техники и разработки методик исследования на классы материалов, а в некоторых случаях и на каждый конкретный материал.

В последнее время произошло бурное развитие аппаратуры микрозондового анализа с высокими показателями локальности и разрешающей способности, с возможностью статистической обработки полученных результатов исследования, с применением компьютерного обеспечения.

Современные металлографические комплексы, рентгеновские дифрактометры, сканирующие электронные микроскопы (СЭМ) высшего класса, снабженные рентгеновскими спектрометрами по дисперсии энергии (СЭД) и волновой дисперсии (СВД), с программами качественного и количественного элементного анализа, микрорентгеноспектральные анализаторы (МРСА), просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ) представляют исследователю практически неограниченные возможности для изучения механизмов структурообразования по топографии, композиционному и микрохимическому составам, для проведения фрактографического анализа поверхностей изломов, всегда указывающих на слабое место конструкции или материала. Незаменимой сегодня является возможность одновременно с изучением поверхности излома определять состав включений, ответственных за разрушение. Использование СЭМ в комплексе с СЭД, СВД и ПЭМ значительно расширяет точности идентификации структурного состояния деталей, а, следовательно, и прогнозирования их надежности.

Одним из наиболее важных и распространенных методов изучения строения металлов и сплавов является рентгеноструктурный анализ. В основе этого метода лежит рассеяние рентгеновских лучей (обычно используют рентгеновские лучи с длиной волны порядка размера атома) электронами твердого тела.

Анализ дифракционной картины позволяет определить атомно-кристаллическую структуру вещества. Разработаны специальные методы прикладного рентгеноструктурного анализа, которые предоставляют возможность исследовать различные нарушения кристаллического строения, устанавливать напряжения в металлах, проводить качественный и количественный фазовые анализы сплавов, исследовать характер колебания атомов (динамику решетки).

В случае использования сложных по составу сплавов исследование всегда начинается с установления его химического состава. Средний состав сплава определяется методами аналитической химии и спектрального анализа. Однако, если сплав состоит из нескольких фаз разных составов и надо знать состав каждой фазы, то применяют метод фазового химического анализа. Для этого сплав подвергают растворению (электролизу) таким образом, чтобы интересующая исследователя фаза не растворилась, а остальные растворились. Отфильтровав нерастворимый осадок и сделав химический анализ, устанавливают состав определяемой фазы. Так, в частности, изучают состав карбидов (соединений металлов с углеродом) в стали (карбидный анализ).

Высокая точность при определении распределения компонентов в сталях достигается при использовании метода рентгеноспектрального микроанализа (микрозонда), который основан на анализе рентгеновского характеристического излучения, возникающего при облучении исследуемого объекта узким (до 1 мкм) пучком электронов (зондом). По длине волны и интенсивности рентгеновского излучения определяют, какие элементы и в каком количестве присутствуют в выбранном зондом микрообъеме. Для выбора исследуемого участка на образце применяют световой микроскоп. С помощью микрозонда определяются все элементы от бора (порядковый номер Z ‑ 5) до урана (Z ‑ 92). Для элементов с Z > 11 минимальная концентрация элемента, обнаруживаемая микрозондом, составляет сотые (а при оптимальных условиях и тысячные) доли процента. Для более легких элементов чувствительность метода хуже.

Ценность метода микрозонда заключается не столько в его чувствительности, сколько в локальности, т. е. способности осуществлять анализ небольших объемов материала (до 0,2 мкм8). В настоящее время микрозонды выпускаются, как правило, в виде приставок к СЭМ, при этом оба прибора удачно дополняют друг друга. Например, имеется возможность выяснения причины того или иного типа разрушения с учетом химической неоднородности (сегрегации атомов по месту разрушения ‑ очаге), что позволяет достоверно выяснить причину возникновения разрушения.

В БГТУ функционирует научно-исследовательская лаборатория «Физико-химических методов исследования». При этом она специализируется на проведении научно-исследовательских работ по изучению структуры, химического состава, свойств, физико-химических особенностей и характеристик широкого круга материалов, природных и синтетических объектов, индивидуальных веществ и сложнейших химических соединений.

Научно-исследовательская лаборатория оснащена современными приборами исследовательского класса лучших мировых производителей, сложным аналитическим оборудованием, на котором работают высококвалифицированные специалисты. Совокупность методов исследований, представленных в лаборатории, позволяет комплексно изучать сложные объекты и решать актуальные научные задачи.

В научно-исследовательской лаборатории университета представлены следующие методы исследования: атомно-абсорбционная спектроскопия, высокоэффективная жидкостная хроматография и хромато-масс-спектрометрия, газовая хроматография, ИК-спектроскопия и ИК-спектроскопия с Фурье преобразованием, определение удельной поверхности и пористости, оптическая микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия и электронная дифракция, сканирующая электронная микроскопия с химическим микроанализом, термогравиметрический анализ и дифференциальная сканирующая калориметрия, рентгенофазовый анализ, рентгенофлуоресцентный элементный анализ.

На кафедре материаловедения и технологии металлов в настоящее время установлены:

1) универсальный световой микроскоп МИ-1, регистрирующий фотоизображение на цифровую камеру Nikon Colorpix-4300 с фотоадаптером, имеющий программу обработки изображений при помощи программного комплекса AutoScan на персональном компьютере Windows XP;

2) атомно-эмиссионный многоканальный спектрометр ЭМАС-200Д, имеющий:

‑ диапазон измеряемых концентраций 0,00001‑70%;

‑ многоэлементный (≤ 20) анализ за одно измерение;

‑ возможность определения до 70 элементов;

‑ погрешность измерений 3‑5 относительных процентов.

Имеющееся исследовательское оборудование позволяет проводить изучение и раскрытие механизмов структурообразования, определяющих свойства деталей и позволяющих устанавливать критерии получения оптимальных служебных свойств материалов.

Установление критериев получения оптимальных служебных свойств материалов в процессе их создания и контроля при производстве деталей из них и после эксплуатации в полной мере возможно при комплексном подходе к проведению исследования (рис. 1.1).

После проведения исследований осуществляется итоговый анализ:

– установление значимых структурных критериев оценки состояния, определяющих служебные свойства;

– проведение исследований для набора данных по установленным критериям;

– статистическая обработка результатов;

– окончательный анализ, разработка гипотезы о механизме структурообразования при производстве и в процессе эксплуатации.
Подробное описание исследуемых деталей.

Постановка задачи исследования.

Литературный поиск (анализ предыдущих исследований).

П
остроение гипотезы предполагаемых результатов исследований.

^ ЭТАП 1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ МАКРО-

И


МИКРОИССЛЕДОВАНИЯ

Отбор на исследование значимых по технологическим вариантам образцов (схема)




Химический анализ

РФА


Испытания свойств

Металлография всех образцов

Замеры

макротвердости

ДТА

С
татистическая обработка результатов всех исследований

Анализ результатов предварительного исследования:

‑ установление металлографических критериев оценки состояния;

‑ предварительная оценка фазового состава;

‑ уточнение гипотезы предполагаемых результатов;

‑ постановка конкретной задачи исследования методами электронно-зондового анализа (ЭЗА);

‑ отбор значимых образцов на исследование методами ЭЗА;

‑ оценка размеров структурных составляющих и выбор методов ЭЗА с соответствующим разрешением и локальностью
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Похожие:

Лабораторная работа № Методология исследования icon1. Методология и методы научного исследования Общая методология в...
На роль общ м выдвигается один из общенаучных специальных методов. Метод представляет собой определённый комплекс приложений и чисто...

Лабораторная работа № Методология исследования iconЛабораторная работа № Лабораторная работа №3 Тема: «Работа с панелью...
Основные приемы работы(контекстное меню, выделение, группирование объектов, перетаскивание мышью, получение справки)

Лабораторная работа № Методология исследования iconЛабораторная работа №5. Генерация отчетов в субд access лабораторная...
Лабораторная работа №3. Изменения экранного образа таблицы в субд access лабораторная работа №4. Простые и сложные запросы к базе...

Лабораторная работа № Методология исследования iconЛабораторная работа выполняется по темам: «Оптимизационные экономико-математические...
Лабораторная работа выполняется и защищается в соответствии с утвержденным расписанием занятий

Лабораторная работа № Методология исследования iconЛабораторная работа по теме «Тема 10. Лабораторная работа «Текстовые файлы»
Цель лабораторной работы состоит в изучении средств vb и средств vs для работы с текстовыми файлами

Лабораторная работа № Методология исследования iconЗакон Ома для участка цепи без эдс. Сопротивление проводника. Падение...
Лабораторная работа: «Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решётки»

Лабораторная работа № Методология исследования iconЛабораторная работа №4. Информатика в старшей школе. Цели и содержание...
Лабораторная работа № Назначение и функции общеобразовательного стандарта в школе. Стандарт школьного образования по информатике...

Лабораторная работа № Методология исследования iconЛабораторная работа 14
Создание шаблона. Работа с шаблонами документов. Совместное использование Word и Excel

Лабораторная работа № Методология исследования iconПрактическая работа №1 Вопросы для обсуждения
Понятие «объект исследования» и «предмет исследования», их взаимосвязь в исследовании

Лабораторная работа № Методология исследования iconМаркетинговые исследования: теория, методология и практика Издательство «Финпресс»
Книга предназначена для руководителей и специалистов как пред­приятий-производителей, так и организаций, осуществляющих маркетин­говые...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов