Влияние климата на металлы и полимерные материалы

Основные климатические факторы, влияющие на атмосферную коррозию. Механизм ее возникновения. Старение неметаллических материалов в атмосферных условиях. Коррозионная устойчивость сталей и сплавов. Основные методы изучения коррозии металлов и старения.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 02.03.2014
Размер файла 3,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Это связано с тем, что листы сплава Д16Т толщиной до 2,5 мм хорошо прокаливаются и имеют электрохимически относительно гомогенную структуру по сравнению с искусственно состаренными листами 1370Т1.

Таблица 3.3

Сплав п/ф: т/о

Среда испыт.

Vкоррозии, г/м2·сут

Потери мех. свойств в %

?В

?

Д 16 Т лист 1.5 мм

ГЦКИ О.П.

0,0072

8,0

50,0

ГЦКИ О.П.О.

0,012

9,8

48,1

ГЦКИ Н.

0,012

18,7

69,4

ГЦКИ Н.О.

0,018

23,5

70,6

Дальние Зеленцы О.П.

0,0086

19,3

85,6

Дальние Зеленцы Н.

0,023

22,4

90,6

1370Т1 лист 1.5 мм

ГЦКИ О.П.

0,014

16,3

77,4

ГЦКИ О.П.О.

0,023

21,3

75,0

ГЦКИ Н.

0,022

22,7

77,4

ГЦКИ Н.О.

0,023

23,8

80,0

Дальние Зеленцы

О.П.

0,018

22,2

85,8

Дальние Зеленцы

Н.

-

26,6

90,0

Таблица 3.4

Сплав, п/ф, т/о

Среда испыт.

Наличие покрытия

Внешний вид

Металлографический анализ

Характер коррозии

Глубина, мм

1

2

3

4

5

6

Д16Т

Лист 1.5 мм не плакированный

1

ГЦКИ О.П.

___

25% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O1,5 мм

М+МКК

0,07

Хим. Окс.

25% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 1,5 мм

М

0,035

Ан. Окс. нхр

Без изменений

Нет

Нет

ГЦКИ О.П.О.

___

30% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,14

Хим. Окс.

30% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,28

Ан. Окс. нхр

Без изменений

Нет

Нет

ГЦКИ Н.

___

25% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,049

Хим. Окс.

25% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,07

Ан. Окс. нхр

Без изменений

Нет

Нет

ГЦКИ

Н.О.

___

30% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,

28

Хим. Окс.

30% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,24

Ан. Окс. нхр

Без изменений

Нет

Нет

Дальние Зеленцы О.П.

___

40% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O2 мм

М+МКК

0,21

Хим. Окс.

20% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,175

Ан. Окс. нхр

Без изменений

Нет

Нет

2

3

4

5

6

Дальние Зеленцы Н.

___

80% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O2 мм

М+МКК

0,175

Хим. Окс.

50% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O2 мм

М

0,07

Ан. Окс. нхр

Без изменений

Нет

Нет

1370Т1 лист 1.5 мм

ГЦКИ О.П.

___

70% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O2 мм

М+МКК

0,35

Хим. Окс.

50% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,35

Ан. Окс. нхр

Без изменений

Нет

Нет

ГЦКИ О.П.О.

___

90% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,35

ГЦКИ Н.

___

70% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,35

Хим. Окс.

40% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O2 мм

М

0,14

Ан. Окс. Нхр

Без изменений

Нет

Нет

ГЦКИ Н.О.

___

80% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O2 мм

М+МКК

0,35

Дальние Зеленцы О.П.

___

60% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм

М+МКК

0,42

Хим. Окс.

60% пов-сть корр. пораж в виде питтинга и язв O 2 мм, обесцвеч. покр.

М+МКК

0,175

Ан. Окс. нхр

Без изменений

Нет

Нет

Дальние Зеленцы Н.

___

60% пов-сть корр. питтинг

М+МКК

0,28

Примечание: М - местная коррозия; МКК - межкристаллитная коррозия; РСК - расслаивающая коррозия.

Таким образом, по полученным результатам можно сделать следующие выводы:

- Исследованные алюминиевые сплавы в порядке снижения коррозионной стойкости, оцененной по скорости коррозии г/м2·сут , располагаются следующим образом: Д16Т, 1370Т1.

- Сравнение коррозионной стойкости листов сплавов Д16Т и 1370Т1 одной толщины (1,5 мм) показывает, что потери механических свойств сплава 1370Т1 на 3 - 12%, в зависимости от условий испытаний выше, чем Д16Т.

- Характер коррозионных поражений сплавов не меняется при всех условиях испытаний: сплавы 1370Т1 и 1370Т1 - (М+МКК).

-Анодно-окисное покрытие не имеет коррозионных поражений на всех исследованных сплавах после испытания в течение 1 года в ГЦКИ и Дальних Зеленцах.

- Химические покрытия начинают подвергаться коррозии примерно через 9 месяцев на сплавах 1370Т1 и Д16Т.

Неметаллические конструкционные материалы

Изучение влияния температурно-влажностных факторов на прочностные характеристики стеклотекстолитов на основе различных связующих.

В данной работе проведены сравнительные испытания ряда стеклотекстолитов на основе различных эпоксидных связующих и при других температурно-влажностных воздействиях, а также после их натурной экспозиции в различных климатических зонах. были исследованы эпоксидные стеклотекстолиты: СТ-69Н(М) - 14 (связующее ЭДТ-69Н(М)), СТ-ЭНФБ-2М-14 (связующее ЭНФБ-2М), СТ-2227-14 (связующее УП-2227), СТ-КМКС 2М.120-Т-10-14 (клеевой препрег КМКС на основе пленочного клея ВК-36р). в качестве основного наполнителя использовалась стеклоткань Т-10-14.

Определялись свойства стеклотекстолитов при статическом изгибе и межслоевом сдвиге при 20° и 80°С, водопоглощения за 1 и 30 суток, после тепловлажностного старения в течении 3-х месяцев (?=98%, Т=70°С). определение влияния климатических факторов (температуры, влажности, осадков, солнечной радиации) при натурной экспозиции образов в течение 1 года на открытой площадке КС ГНИП РАН г. Сочи (зона теплого влажного климата), ГЦКИ г. Геленджик (зона умеренного теплого климата) и МЦКИ г. Москва (промышленная зона умеренного климата).

Таблица 3.5

Физико-механические свойства исследованных эпоксидных стеклотекстолитов

Наименование свойств

Марка стеклотекстолитов

СТ-69Н(М)-14

СТ-ЭНФБ-2М-14

СТ-2227-14

СТ-КМКС

(ВК-36р)

Предел прочности при статическом изгибе, МПа

893/778*

726/629*

760/670*

742/629*

Предел прочности при межслоевом сдвиге, МПа

63/50*

38,5/29,6*

65,5/45,5*

61/46*

Водопоглощение, %

0,03**

0,08**

0,06**

0,09**

0,26***

0,35***

0,29***

0,40***

Примечание: * - температура испытаний: числитель - при 20°c, знаменатель - при 80°C;

** - после 1 суток выдержки в воде при 200с;

*** - после 30 суток выдержки в воде при 200с.

В таблице приведены физико-механические свойства исследованных стеклотекстолитов в исходном состоянии. На графиках видно, что предел прочности при изгибе образцов СТ-ЭНФБ-2М-14, СТ-2227-14, СТ-КМКС, испытанных при 20°С, находятся примерно на одном уровне. При сдвиге стеклотекстолит СТ-ЭНФБ-2М-14 имеет наименьше значение прочности. стеклотекстолит СТ-69Н(М)-14 имеет наибольшую прочность и меньше водопоглощения.

Таблица 3.6

Изменение свойств эпоксидных стеклотекстолитов после кипячения в воде.

Наименование свойств

Время кипячения в воде, час.

СТ-69Н(М)-14

СТ-ЭНФБ-2М-14

СТ-2227-14

СТ-КМКС

2

7

2

7

2

7

2

7

Предел прочности при статическом изгибе, МПа

788/613

618/514

611/525

502/472

732/670

696/619

648/541

617/488

Предел прочности при сдвиге, МПа

58/45

60/45

30/21

27/20

59/43

65/42

70/56

69/53

Водопоглощение, %

0,2

0,37

0,16

0,32

0,18

0,48

0,31

0,72

Результаты испытаний показали, что после воздействия кипящей воды наименьшие изменения прочностных характеристик и стабильными свойствами и микроструктурой обладает СТ-2227-14, имеющий наиболее высокую температуру стеклования. чем выше температура стеклования связующего, тем меньше снижение прочностных свойств стеклотекстолита, изготовленного на этом связующем.

Таблица 3.7

Изменение предела прочности при статическом изгибе после тепло-влажностного старения.

Время экспозиции, месяц

Предел прочности при статическом изгибе (МПа)

СТ-69Н(М)-14

СТ-ЭНФБ-2М-14

СТ-2227-14

СТ-КМКС (ВК-36р)

Исходные

893/778*

726/629*

726/629*

719/651*

3

634/481*

650/520*

440/418*

685/524*

Примечание: * - температура испытаний: числитель - 20°С, знаменатель -80°С

Прочность при статическом изгибе у стеклотекстолита CT-69H(M)-l4 уменьшилась на 39%, у стеклотекстолита СТ-ЭНФБ-2М-l4 - на 34%, у стеклотекстолита CT-2227-l4 - на 17%, а у стеклотекстолита СТ-КМКС падение свойств оказалось 20%, т.е меньше, чем после кипячения

С целью повышении водо- и климатической стойкости стеклотекстолитов на основе эпоксидных связующих была введена новая стеклоткань в активным замасливателем 4с.

Таблица 3.8

1

Наименование свойств

Условия испытаний

Марка стеклоткани

Т -1 0(ВМП)-4с

Т -10-14

Предел прочности при статическом изгибе, МПА

исходные

962

893

2 часа кипячения в воде

885/683*

788/613*

7 час кипячения в воде

829/603*

618/514*

Предел прочности при

исходные

72

63

межслоевом сдвиге,

2 часа кипячения в воде

71,5/52,8*

58/45*

МПа

7 час кипячения в воде

70,3/51,5*

60/45*

Предел прочности при сжатии, Мпа

исходные

618

580

7 час кипячения в воде

515/386*

373/294*

2 часа кипячения в воде

0,20

0,20

Водопоглощение, %

7 час кипячения в воде

0,38

0,37

Водопоглощение, %

1 сут.

0,031

0,03

после выдержки в воде при 200с

30 сут

0,19

0,26

Применение ткани Т-10(ВМП)-4с позволило увеличить прочностные свойства стеклотекстолита при изгибе и сдвиге как в исходном состоянии, так и после 7-ми часов кипячения в воде при одинаковой величине водопоглощения.

Так же эти материалы испытывались в условиях тепло-влажностного старения при влажности ?=98% и температуры Т= 70°С в течение 3-х месяцев. результаты испытаний на определение свойств при статическом изгибе при температурах 20° и 80°С представлены в таблице.

Таблица 3.9

Время экспозиции месяцы

Предел прочности при статическом изгибе, МПа

ЭДТ-69Н(М) + Т-10-14

ЭДТ-69Н(М) + Т-10(ВМП)-4с

20uC

80°С

20°С

80°С

исходные

893

778

962

806

0,5

776

524

847

652

1

723

520

807

648

2

670

492

725

604

3

634

481

680

564

Анализ результатов показывает, что по абсолютной величине после всех климатических воздействий основные показатели стеклотекстолита на новом наполнителе Т-10(ВМП)-4с выше, чем у стеклотекстолитов на ткани Т-10-14.

Таким образом, использование стеклоткани из стекла ВМП с замасливателем №4с позволяет улучшить не только прочностные характеристики стеклотекстолитов, но и повысить стабильность их свойств при температурно-влажностном старении.

В качестве объектов исследования климатической стойкости современных композиционных материалов были выбраны: углепластики КМУ-10, КМУ-11ТР на эпоксидных связующих с различными угольными наполнителями, стеклопластики СТ-69Н на эпоксидном, СТКМ, СК-101 на кремнийорганических связующих. Материалы прошли натурную экспозицию в умеренной, субтропической и тропической зонах.

Наиболее достоверные сведения о процессах старения и связанных с ними изменений основных механических характеристик ПКМ, можно получить из результатов натурных исследований материалов в различных климатических зонах. В таблице представлены прочностные свойства, а также сохраняемость их после натурной экспозиции материалов в различных климатических зонах.

Таблица 3.10

Материал

Характеристики

Время экспозиции

Климатическая зона

Исх. (МПа)

1 г.

3 г.

4 г.

КМУ-10

?в

?в.и

380

270

1050

400

102

107

101

98

104

101

98

80

-

-

Субтропическая

КМУ-11ТР

?в

1050

780

1050

780

95

98

102

53

90

96

-

-

73

60

Субтропическая

Тропическая

СТ-69Н

?в

550

550

76

64

73

53

-

-

Субтропическая

Тропическая

?в

890

860

890

860

94

88

81

86

83

93

90

-

-

Субтропическая

Тропическая

СТКМ

?в

?в.и

650

1400

63

99

43

105

-

-

Тропическая

СК-101

?в

?в.и

750

1360

59

97

50

95

-

-

Тропическая

У композиционных материалов на эпоксидной матрице прочностные свойства снижаются по мере возрастания значений тепловлажностных комплексов и суммарной солнечной радиации. Таким образом, наиболее агрессивными зонами для эксплуатации изделий являются зоны тропического и субтропического климата. В целом все исследованные материалы обладают достаточно высокой климатической стойкостью.

Сопоставление результатов изменения прочностных свойств ПКМ свидетельствует, что углепластики обладают большей климатической стойкостью, чем стеклопластики, как по сохраняемости свойств, так и по стойкости поверхностного слоя к воздействию солнечной радиации. Для углепластиков характерно незначительное повреждение поверхности, обращённой к солнцу. У стеклопластиков эта поверхность разрушается с оголением ткани наполнителя. Дефектность поверхности возрастает с увеличением длительности экспозиции, а также с ростом температуры, относительной влажности воздуха и суммарной солнечной радиации. Отличительной особенностью материалов на кремний органических связующих является их высокая поверхностная стойкость к атмосферным воздействиям, в том числе к уф радиации. Даже 3х летняя экспозиция в тропическом климате практически не изменяет качество поверхности.

Для композитов со стеклянным наполнителем как на эпоксидной так и на кремний органической матрицах, основной вклад в развитие дефектности материала вносит межфазный слой, о чём свидетельствует снижение (~40%) прочности при сжатии, характеризующей состояние связующего и межфазного (волокно-полимерная матрица) слоя. В композитах с угольным наполнителем граница раздела наполнитель-связующее является стойкой к воздействию климатических факторов. Некоторое снижение механических свойств при рабочих температурах может быть связано с явлением пластификации полимерной матрицы атмосферной влагой и смещением начала области растрескивания связующего в интервал рабочих температур. Этим эффектом можно объяснить довольно низкие значения прочности материала КМУ -11 ТР при экспозиции в тропическом климате, где наблюдаются высокие значения температуры и относительной влажности, сохраняющиеся длительное время.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Основные компоненты современного ядерного реактора. Общая характеристика коррозионно-стойких материалов: нержавеющих сталей, металлокерамических материалов, конструкционных электротехнических сплавов. Эффективность методов защиты металлов от коррозии.

    курсовая работа [616,4 K], добавлен 26.10.2010

  • Влияние высокотемпературной термомеханической обработки на тонкую кристаллическую структуру аустенитных сталей и сплавов. Закономерности роста зерен металлов и сплавов при высоких температурах. Влияние температуры на характеристики металлов.

    курсовая работа [534,9 K], добавлен 28.12.2003

  • Коррозионная устойчивость окисных пленок. Измерение защитного действия и ингибиторного эффекта уротропина и желатина. Сравннение защитных свойств оксидированных пластинок с пластинками неоксидированными. Защитные свойства ингибиторов кислотной коррозии.

    лабораторная работа [13,8 K], добавлен 12.01.2010

  • Химический состав чугуна, характеристика его элементов. Влияние значения марганцевого эквивалента на эксплуатационную стойкость чугунных изделий. Процесс кристаллизации металлов и сплавов. Способы защиты металлов от коррозии. Область применения прокатки.

    контрольная работа [30,5 K], добавлен 12.08.2009

  • Классификация металлов: технические, редкие. Физико-химические свойства: магнитные, редкоземельные, благородные и др. Свойства конструкционных материалов. Строение и свойства сталей, сплавов. Классификация конструкционных сталей. Углеродистые стали.

    реферат [24,1 K], добавлен 19.11.2007

  • Классификация сталей. Стали с особыми химическими свойствами. Маркировка сталей и области применения. Мартенситные и мартенсито-ферритные стали. Полимерные материалы на основе термопластичных матриц, их свойства. Примеры материалов. Особенности строения.

    контрольная работа [87,0 K], добавлен 24.07.2012

  • Основные виды неметаллических конструкционных материалов. Древесные материалы, их общая характеристика и классификация. Антифрикционные сплавы на основе цветных металлов, их назначение, маркировка, основные области применения и условия эксплуатации.

    контрольная работа [80,7 K], добавлен 20.07.2012

  • Свойства металлов и сплавов. Двойные сплавы. Металлы применяемые в полиграфии. Технические требования к типографским сплавам. Важнейшие свойства типографских сплавов. Металлы для изготовления типографских сплавов. Диаграммы состояния компонентов.

    реферат [32,5 K], добавлен 03.11.2008

  • Краткий обзор и характеристики твердых материалов. Группы металлических и неметаллических твердых материалов. Сущность, формирования строения и механические свойства твердых сплавов. Производство и применение непокрытых и покрытых твердых сплавов.

    реферат [42,3 K], добавлен 19.07.2010

  • Применение металлов и сплавов в городском хозяйстве. Понятие о металлических и неметаллических материалах, способы их изготовления, области применения, технологии производства, способы обработки и использования. Стандартизация конструкционных материалов.

    методичка [831,2 K], добавлен 01.12.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.