Struktur i materialer

More documents

Recommendations

Info

Kunstige polymer<strong>materialer</strong> omfatter plast og gummi. De kan være noe duktile, men mange er også ganske sprø. Alle har relativt lavt smeltepunkt eller lav myknings- eller destruksjonstemperatur, omkring 80 – 400 °C. En spesiell egenskap ved plast og gummi er glassomvandlingstemperaturen, Tg. Ved overskridelse av denne temperaturen slutter de Van der Waalske bindingene å låse molekylkjedene fast i hverandre og E-modulen faller drastisk. Det finnes svært mange forskjellige plast- og gummi<strong>materialer</strong>. Noen brukes i sin glasstilstand (PMMC (”pleksiglass”), maling og lakk). Andre brukes ved en temperatur som er høyere enn Tg (polyeten og andre ”mykplaster” samt alle gummiarter). En viktig inndeling av plastmaterialene er termoplaster og herdeplaster. Termoplaster har ingen kovalente bindinger fra den ene molekylkjeden til den andre, Figur 11 d). Termoplast kan smelte og kan sveises. Herdeplaster er bygget opp av kortere molekylkjeder som ved herding bindes sammen av kovalente bindinger, som kalles kryssbindinger. Herderen kan være egne molekyler som danner kryssbindingene eller et stoff som katalyserer dannelsen av kryssbindinger. Herdeplast har mange kryssbindinger og er oftest ganske hard. Gummi har svært få kryssbindinger, Figur 11 a) og har lav E-modul. Gummi kan tøye seg mye før molekylkjedene er rettet ut og E-modulen øker idet de kovalente bindingene ikke lenger har bøyemuligheter. Molekylkjedene kan ordne seg i delvis regelmessige oppkveilinger. De regelmessige områdene betegnes ”krystallinske områder” Figur 11 c), selv om de langt fra har de egentlige krystallenes perfekte oppbygning. Plaster med høy grad av krystallinitet har høyere tetthet og smeltepunkt samt høyere holdfasthet. HDPE (High density polyethylen) er et sterkere materiale enn LDPE (Low density polyethylen – ”plastposeplast”). Det er først og fremst termoplastene som har krystallinske områder. Harde herdeplaster har sin hardhet fra høy tetthet av kryssbindinger. 1.4 Oppgaver 1. Beskriv helt kort de mekaniske egenskapene som særlig kjennetegner materialgruppene metaller, keramer, polymerer og kompositter. 2. Skisser atom-arrangementet i (0001) planet i hcp-struktur. 3. Hvilke kjemiske bindingstyper forekommer i polymerer? Beskriv hvor/hvordan! 4. Benytt figurene og beregn pakningstetthetene for hhv. i) fcc og ii) bcc. (svar for bcc: 0,68) 5. Kobber har tetthet 890 kg/m 3 og atommasse 63,54 u. Anta at atomene kan betraktes som stive kuler og beregn cellekonstanten a for enhetscelle av kobbergitteret. (svar 0,361 nm). 6. Beregn den relative utvidelse i jern som går over fra fcc (austenitt) til bcc (ferritt) idet vi antar at atomene betraktes som stive kuler som ikke endrer seg. (svar 8,8 % volumutvidelse; 2,9 % lineær utvidelse). 7. Hvor mange atomplan i fcc-strukturen er tettpakket, dvs. inngår i {111}? 8. Tegn atomplasseringen for (110) i bcc. 9. Tegn atomplasseringen for (100) i fcc. 10. (Ikke eksamensstoff). Les vedlegget om røntgendiffraksjon og beregn vinkelen 2θ for 2. ordens diffraksjonslinje for wolfram når atomradien er 0,1367 nm og den benyttede røntgenkilden har bølgelengde λ = 0,3615 nm. 11. Skisser en kurve som viser E-modul som funksjon av temperaturen for en termoplast
12. Skisser en kurve som viser spenning som funksjon av tøyning for en gummi. Løsning oppg. 4i) Se Figur 4: I bunnen av enhetscella er diagonalen gitt ved 2a= 4r ⇒ a= 2 2r, der a er cellekonstanten og r er atomradius. Kubevolum Vtot 3 3 = a = 16 2r . Kulevolum 4 Vkule = 4⋅ π r 3 16 = π r 3 Pakningsgrad: 16 3 Vkule 3 πr = 3 V 16 2r ≈ 0,74 , dvs. 74 % Løsning oppg. 5) tot 3 3 Vedr. oppg. 12. Se f.eks. http://home.pacifier.com/~polyu/tensile-strength.htm Referanser 12a 1 i Van Vlack, L.H.: Elements of materials science and engineering, 1989 ii Ashby, M.F. and Jones, D.R.H: Engineering Materials, 1998. a
Page 1 and 2: 1 Krystallstrukturer og atompakning
Page 3 and 4: Figur 2. Fcc struktur fcc strukture
Page 5 and 6: Figur 5 Stablingsrekkefølge for de
Page 7 and 8: Ved bruk av Miller-indeks kan man f
Page 9: I moderne instrumenter kan man la k

Struktur i materialer

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?