علم تکنولوژی مواد
فصل اول
طبقه بندی مواد کار
1- طبقه بندی مواد کار
1-1- تعریف تکنولوژی مواد:
علمی که درباره استخراج، تصفیه، آلیاژ کردن، شکل دادن، خصوصیات فیزیکی، مکانیکی، تکنولوژیکی، شیمیایی و عملیات حرارتی بحث میکند، تکنولوژی مواد گفته می‌شود. این علم ساختمان داخلی مواد از نظر شبکه‌بندی، ترکیب و سایر خصوصیات آنها را بررسی می کند.
2-1- طبقه‌بندی عناصر
تعریف عنصر:
موادی که در اثر تجزیه قابل تبدیل به مواد ساده‌تر نباشند، عنصر نامیده می‌شود. بیشترین عنصر در طبیعت، اکسیژن میباشد. حجم هوا را اکسیژن خالص اشتغال نموده و نصف جرم پوسته زمین از ترکیبات اکسیژن دار تشکیل شده است. (بیشترین فلز آلومینیم میباشد 1/8% بعد از آن آهن 5%)
3-1- عناصر مهم و ترکیبات آنها
1-3-1- خواص اکسیژن (o) :
گازی است بی بو، بی رنگ و بی مزه، ترکیب آن با عناصر دیگر را اکسیداسیون گویند. برای ایجاد حرارت زیاد، اکسیژن را با گازهایی مانند گاز طبیعی، هیدروژن، استیلن محترق می‌کنند تا درجه حرارتی معادل 2000 تا 3200 درجه سانتی گراد بدست آید.
مراحل تولید اکسیژن:
1- تراکم هوا تا فشار 200 بار 2- سرد کردن هوای متراکم تا دمای c ْ175- 3- کاهش فشار به 3 /4 بار و مایع شدن هوا 4- کاهش دما تا cْ200-5- حرارت دادن و تبخیر هوای مایع در Cْ183- و تولید اکسیژن خالص 6- پر کردن کپسول با فشار 150 بار
اکسیداسیون
ترکیب اکسیژن با عناصر دیگر سرعت زیاد و شعله = احتراق (سوختن تند)مانند جوشکاری با گاز اکسی استیلن
بدون شعله و حرارت= سوختن کند (زنگ زدن فلزات)
احیاء:
جدا کردن تمام یا قسمتی از اکسیژن در یک ترکیب اکسیژن دار- با بکار بردن حرارت
2-3-1- هیدروژن (H) :
سبکترین عنصر- بدون رنگ، بو و مزه. قابل انتقال برای جوشکاری به همراه اکسیژن کاربرد : تولید مواد مصنوعی ، پلاستیک، جامد کردن روغن نباتی.
تولید: با الکترولیز آب، اکسیژن و هیدروژن را تولید می‌کنند و به صورت مایع به بازار می دهند.
3-3-1- کربن (C)
عنصر اصلی مواد سوختنی مانند چوب، زغال و نفت میباشد.
کربن خالص: کریستال خالص کربن- الماس- سخت‌ترین عنصر- ساخت ابزار و گرد آن برای ساختن سنگ سنباده
مطبق: فلس ماهی – گرافیت- نرم و سیاه رنگ و مقاوم در مقابل حرارت و هادی برق و حرارت
کاربرد: تولید بوته ذوب فلزات، الکترود کوره‌ها، کم کننده اصطکاک
بی شکل (آمرف): دوده کاربرد: لاستیک‌سازی، مرکب و چاپ
وجود کربن در فولاد باعث افزایش استحکام و سختی می‌شود و قابلیت زنگ زدن کم می‌شود و احیای اکسیدهای فلزی
ترکیب کربن و اکسیژن دی اکسید کربن ( )ک از سوختن کامل کربن و ترکیبات کربن‌دار و همچنین از تجزیه سنگهای آهکی و تخمیر مواد سلولزی حاصل از بقایای گیاهان بدست می‌آید. از هوا سنگین‌تر است و سمی نیست ولی تنفس را غیر ممکن میکند و در آتش نشانی و نوشابه‌های گازدار استفاده می‌شود.
منوکسید کربن (co): از سوختن ناقص کربن و ترکیبات آن به وجود می‌آید. بی رنگ ، بی بو و بسیار سمی است احیاء کننده ،قابل انتقال به رنگ آبی و به دی اکسید کربن تبدیل می‌شود.
ترکیب کربن با فلز: کاربید کاربید آهن
کاربید ولفرام
کاربید کلسیم
کاربید سیلیسم (sic سختی آن نزدیک به سختی الماس است و برای سنگ سنباده استفاده می‌شود.
ترکیب کربن با هیدروژن= هیدروکربن: کلیه مواد سوختنی جامد، مایع یا گاز، روغن‌ها، گریس‌ها، استیلن، نفت خام- متان، بوتان پروپان، بنزین و بنزن
4-3-1- سیلیسم (Si) :
غیر فلز و به صورت خالص در طبیعت یافت نمی شود. در آلیاژ فولاد و چدن کاربرد دارد.
ممهترین ترکیب= دی اکسید سیلیسم= سیلیس، که اگر به صورت کریستال متبلور شده باشد= کوارتز در ریخته گری از ماسه‌های سیلیس دار استفاده می‌شود.
5-3-4- گوگرد (S):
زرد، جامد، شکننده، خالص، در کنار آتش نشانها یا چشمه‌های آب معدنی
گوگرد+ اکسیژن شعله‌ای به رنگ آبی= دی ا کسید گوگرد بوی زننده دارد برای ضد عفونی و تهیه اسید سولفوریک ترکیب گوگرد با فلزات (بدون اکسیژن) سولفید نامیده می‌شود، سولفید آهن یا سولفید سرب (pbs)
از پودر گوگرد برای ولکانیزه کردن لاستیکها استفاده می‌شود، باعث افزایش مقاومت در مقابل حرارت، عوامل جوی و مواد شیمیایی می‌شود.