UVOD...Prezentacija 1 vežbe vredi max 10 bodova Mašinski/Tehnički materijali - Dr Marko Panti ć ... Publisher:John Wiley & Sons, Inc. Cover:Hardback Mašinski/Tehnički materijali

Mašinski/Tehnički materijali - Dr Marko Pantić 1

Mašinski/Tehnički materijali -Predavanje

UVOD


Predmet se sastoji iz (Broj časova aktivne nastave tokom semestra):

Predavanja: 2 (3)

Laboratorijske vežbe: 1

Auditorne vežbe: 1

Predavanja i vežbe

dr Marko Pantić, viši predavač ([email protected])

www.nastavnimaterijalvtsz.wordpress.com

Naziv predmeta: MAŠINSKI / TEHNIČKI MATERIJALI

mailto:[email protected]

http://www.nastavnimaterijalvtsz.wordpress.com/


BODOVANJE I OCENJIVANJE

Načini bodovanja i ocenjivanja za Mašinske / Tehničke materijale

Formiranje ocene: Poeni:

Predispitne obaveze (70%): 70

Aktivnosti u toku predavanja 20

Praktična nastava - vežbe 20

Seminari – 3 domaća rada 30

Pismeni ispit (izjedna ili kroz 2 testa) 20

Usmeni ispit 10


Uslov za polaganje predmeta je:

Predispitne obaveze ≥ 35 bodova + Pismeni i Usmeni ispit

* Ekstra poeni (gradivo sa laboratorijskih vežbi)

Prezentacija 1 vežbe vredi max 10 bodova


Prema skali ocenjivanja (Sl. Glasnik R. Srbije 21/2006) kvalitativna

ocena uspeha je:

Ocena Značenje ocene Ukupan broj poena

10 Odličan izuzetan preko 90-100

9 Odličan preko 80-90

8 Vrlo dobar preko 70-80

7 Dobar preko 60-70

6 Dovoljan preko 50-60

5 Nije položio 50


Literatura

Korisne WEB adrese

http://www.ocw.mit.edu/

http://info.lu.farmingdale.edu/depts/met/

http://www.engr.ku.edu/

http://www.azom.com/materials.asp

http://www.msm.cam.ac.uk/

http://www.kuleuven.ac.be/bwk/materials/

http://www.materials.ac.uk/index.asp

http://www.engr.sjsu.edu/WofMatE/

http://metallography.aasp.net/links.htm

http://www.eng.wayne.edu/

http://www.intute.ac.uk/sciences/materials/


Materials Science and

Engineering: An Introduction

Author: Callister, William D. Jr.Edition/Copyright:2TH 97, 5TH 99, 6TH 02, 7TH 06

Publisher:John Wiley & Sons, Inc. Cover: Hardback

http://www.bestwebbuys.com/Material_Science_and_Engineering-ISBN_9780471352433.html?isrc=b-search

http://www.bestwebbuys.com/Material_Science_and_Engineering-ISBN_9780471352433.html?isrc=b-search

http://www.bestwebbuys.com/Materials_Science_and_Engineering-ISBN_9780471179450.html?isrc=b-search

http://www.bestwebbuys.com/Materials_Science_and_Engineering-ISBN_9780471179450.html?isrc=b-search


Science and Engineering of

Materials / With CD

Author: Askeland, Donald / Phulé, Pradeep P.

ISBN10: 0534953735ISBN13: 9780534953737Edition/Copyright:4TH 03 and 5TH 06

Publisher:Brooks/Cole Publishing Co. Cover: Hardback

Foundations of Materials

Science and Engineering

Author: Smith, William F.

ISBN10: 0072921943ISBN13: 9780072921946Edition/Copyright:3TH 04

Publisher:Mcgraw-Hill Publishing Company


An Introduction to Materials

Engineering and Science for

Chemical and Materials Engineers

Author: Brian S. Mitchell

ISBN: 978-0-471-43623-2 Edition/Copyright: 3RD 03

Publisher: John Wiley & Sons, Inc

Engineering Materials and Their

Application

Author: Flinn, Richard A. / Trojan, Paul K.ISBN10: 0471125083ISBN13: 9780471125082

Edition/Copyright: 4TH 90Publisher: Houghton Mifflin Co.


Materials Selection in

Mechanical Design

Author: Ashby, MichaelISBN10: 0750661682ISBN13: 9780750661683

Edition/Copyright: 3RD 05Publisher: Butterworth Heinemann

Cover: Paperback

Engineering Materials 1 and 2 :

An Introduction to Properties,

Applications and Design

Author: Ashby, Michael / Jones, David R. H.ISBN10: 0750663804ISBN13: 9780750663809

Edition/Copyright: 3RD 05Publisher: Butterworth Heinemann

http://www.amazon.com/gp/reader/0750683910/ref=sib_dp_pt







Obrazovni cilj:

Osnovni cilj je upoznavanje sa građom i vrstama najčešće korišćenih

tehničkih materijala, kako metalnih tako i nemetalnih. Takođe, studentitreba da steknu određena znanja vezana za termičku obradu metalnih

materijala i različite vrste ispitivanja materijala.

Ishodi obrazovanja (stečena znanja):

Na osnovu stečenih znanja studenti treba da znaju da pravilno izaberu

materijal i propišu odgovarajuću termičku obradu.


• Uvodne napomene, značaj i uloga mašinskih / tehničkih materijala.

• Osobine mašinskih materijala.

• Struktura mašinskih materijala. Metali i legure.

• Čelik kao mašinski materijal.

• Livena gvožđa kao mašinski materijali.

• Tehnološka-metalurška obrada.

• Obojeni metali i njihove legure.

• Plastične mase kao mašinski materijali.

• Maziva kao mašinski materijali.

• Kompozitni materijali.

Sadržaj predmeta u toku semestra


Materijali su supstance koji služe za izradu objekata koje čovek upotrebljava da bi

poboljšao uslove svog života. Onog momenta kada je čovek svesno upotrebio

kamen ili štap za lov nastao je materijal. Od tog vremena do danas znanje i nauka o

materijalima doživljavaju stalni uspon, jer se postavljaju sve novi i novi zahtevi.

Jedna od najintenzivnijih nauka današnjice je nauka o materijalima.

Materijali mogu biti:

• hemijski elementi (tehnički čisti),

• hemijska jedinjenja ili

• smeša hemijskih elemenata i hemijskih jedinjenja – najčešće.Tehnički materijali su oni materijali od kojih se izrađuju predmeti i objekti koji

proizilaze iz tehničkih delatnosti, kao i materijali koji služe za tehničku funkciju.

Osnovna podela ovih materijala je:

1. Mašinski materijali - služe za izradu mašina i uređaja različitih namena.2. Građevinski materijai - služe za izradu građevinskih objekata visoke i niske

gradnje.

3. Elektrotehnički materijali - služe za izradu elektrotehničkih i elektronskih uređaja i

naprava.

Šta su materijali?

Materijali imaju veoma veliki značaj u svakodnevnom životu, a posebno u svim

granama industrije, kao i u nauci. U istorijskom pogledu materijali su bili sudbinski

povezani sa napretkom čovečanstva. Stepen razvoja nekog društva procenjivan je

na osnovu njegove sposobnosti da proizvede i koristi materijale u cilju zadovoljenja

potreba društva. Stoga nije slučajno što su pojedina istorijska razdoblja dobila naziveprema materijalima koji su u to vreme imali dominantnu ulogu. (kameno doba,

bakarno doba, bronzano doba, gvozdeno doba).

Razvoj materijala kroz istoriju

Kameno doba Bronzano doba Gvozdeno doba Čelično doba Doba novih materijala



Upotreba različitih materijala za razne alatke potrebne čoveku vezana je za same početke ljudske civilizacije. Proučavanje arheoloških nalazišta pokazuje da su prve primitivne alatke bile od drveta, kamena, kože iživotinjskih kostiju.

Kameno doba (600 000 do 8 000 god. pre Hrista)

Alat od kamena (kremena)Alat od kostiju


Ljudi su najpre pronašli zlato, mnogo pre pronalaska vatre. Otkriće vatre omogućilo je da se zlatni prah stopi u jedan komad, ili još docnije da se izlivanjem u zemljane kalupe dobiju predmeti složenog oblika. Ta epoha nastala posle kamenog doba ponekad se zove "zlatno doba". Posle zlata pronadjen je bakar i zatim kovanje kao način njegove prerade ("bakarno doba").

Zlatno i bakarno doba


Mnogo docnije, stapanjem bakra i kalaja dobijena je bronza o čijem značaju govori to što je čitava ta epoha koja je trajala 5000 godina nazvana "bronzano doba". U neolitskim lokalitetima kod Velikog Laola (Petrovac na Mlavi) otkriveno je da su stanovnici ove naseobine znali da prerađuju bakar još 4500 godina pre Hrista.

Bronzano doba (8000 do 3000 god. pre Hrista)


Gvozdeno doba (od 3000 god. pre Hrista)

Meki metali: zlato, bakar, kalaj, cink i srebro bili su lako dostupni drevnim narodima jer su se nalazili u površinskim slojevima zemlje; osim toga lako su se odvajali od nečistoća i lako preradjivali. U tim vremenima gvoždje je bilo redak i stoga skupocen metal koji se upotrebljavao samo za izradu nakita. Jedan od najstarijih gvozdenih ukrasa pronadjen je u Velikoj piramidi (Egipat) iz doba 2900 godina pre Hrista. Dugo su, pa i do 1000 godina pre Hrista, ukrasni predmeti od gvoždja bili skuplji od zlatnih jer su poticali od meteorskog gvoždja - komada meteora koji su padali na zemlju. Stoga se smatra da je negde oko 1000-te godine pre Hrista, počelo gvozdeno doba koje i dan danas traje.


Nauka o

materijalu

i

inženjerstvo

Hemija

Fizika

Matematika

& Kompjuterske

nauke

?

Biomaterijali

Nanotehnologije

Pametni materijali

Superprovodnici

itd.


Osnovnaznanja o

materijalima

Rezultujućeznanje o

strukturi i svojstvima

Primenjenaznanja o

materijalima

Nauka o materijalimaNauka i inžinjerstvo

o materijalimaInžinjerstvo materijala

Nauka o materijalima se pretežno bavi traganjem za osnovnim znanjima o unutrašnjoj strukturi, svojstvima i obradi materijala.

Nauka i inžinjerstvo o materijalima

Nauka omaterijalu

Inžinjerstvomaterijala

Inženjerstvo materijala se uglavnom bavi korišćenjem osnovnih i primenjenih znanja tako da proizvodi zadovolje potrebe i želje društva.

Nauka i inžinjerstvo o materijalimakombinuju kako nauku o materijalima tako i inžinjerstvo materijala i to predstavlja predmet ovog našeg proučavanja.


Struktura

Svojstva Obrada

Atomoko 10-10 m

Kristal10-9 – 10-1 m

Zrno10-9 – 10-2 m

Mehanička

Električna

Optička

Termička

Nauka omaterijalu

Inženjerstvomaterijala

Valjanje

Zavarivanje

Ekstruzija


Struktura, obrada i svojstva

• Svojstva zavise od strukture

npr. tvrdoća zavisi od strukture čelika

• Obrada utiče na promenu strukture

npr. struktura zavisi od brzine hlađenja čelika


Sila

a) b)

a) Aluminijum

a) Magnezijum

Različiti materijali imaju različitu kristalnu strukturu, a samim tim i različita svojstva


Element Težinski procenat u zemljinoj kori

Kiseonik (O)

Silicijum (Si)

Aluminijum (Al)

Gvožđe (Fe)

Kalcijum (Ca)

Natrijum (Na)

Kalijum (K)

Magnezijum (Mg)

Titan (Ti)

Ukupno

46,60

27,72

8,13

5,00

3,63

2,83

2,70

2,09

0,40

99,10

Gas Zapreminski procenat u suvom vazduhu

Azot (N2)

Kiseonik (O2)

Argon (Ar)

Ugljen dioksid (CO2)

78,08

20,95

0,93

0,03

Zastupljenost najvažnijih elemenata u zemljinoj kori i atmosferi


Metali i

njihove legure

PolimeriKeramike i

stakla

Kompoziti

Podela materijalaDanas je u nauci o materijalima uobičajena podela na tri osnovne grupe materijala: metale,

keramiku i polimere. Ovakva podela je prvenstveno bazirana na hemijskom sastavu i

atomskoj strukturi materijala. Većina materijala svrstava se u jednu od ovih grupa. Dodatno,

postoje i takozvani kompozitni materijali (hibridni), koji predstavljaju kombinaciju dva ili

više materijala iz ove tri osnovne klase.

Sem ove podele prisutna je i podela na šest grupa koji su prikazane na donjoj slici, to su:

metali, polimeri i elastomeri, keramike i stakla, pene, prirodni materijali i kompoziti - hibridi.


Na narednoj slici prikazan je način daljeg deljenja grupe (familije) materijala

na klase, podklase i članove, pri čemu se svaka od ovih kategorija odlikuje

odgovarajućim svojstvima. Tako na primer svet materijala sadrži familiju

„metala“ koja dalje sadrži klasu „aluminijuma“, potklasu „aluminijumskih

legura“ u okviru koje se može pronaći poseban član npr. „silumin“. Ova legura i svaki drugi član ove familije materijala se karakteriše određenim svojstvima.

Svet materijala Familije Klase Podklase Članovi Atributi

• Keramike

• Stakla

• Metali

• Polimeri

• Elastomeri

• Kompoziti

Čelici

Cu legure

Al legure

Ti legure

Ni legure

Zn legure

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

6013

6060

6061

6063

6082

6151

6463

Al 6061

Gustina

Mehanička svojstva

Termička svojstva

Električna svojstva

Optička svojstva

Koroziona svojstva

Dokumentovanje

- specifično

- uopšteno

Podaci o materijalu


Metali i njihove legure

• Dobri provodnici

struje i toplote,

• Dobro deformabilni

• Neprovidni,

• Osetljivi na hemikalije,

a neki i na dejstvo

atmosfere,

• Visoke gustine.

Fe, Čelik, Cu, Al, Ti,

Bronza, ...


Keramike i stakla

• Izolatori struje i

toplote,

• Tvrdi, krti,

nedeformabilni

• Neki su providni,

• Dobro koroziono

otporni,

• Vatrootporni.

SiC, Si3N4, Al2O3,BaTiO3,


Polimeri

• Izolatori struje i toplote

• Vrlo fleksibilni,

deformabilni, male

čvrstoće

• Neki su providni

• Dobro koroziono otporni

• Neotporni na toplotu

• Male gustine

Sve plastike, Najlon, Guma, ...


Kompoziti

• Visoka specifična čvrstoća,

udarna i zamorna otpornost

• Koroziono otporni

• Skupi

• Zapaljivi, toksični

• Nepostojani u agresivnim

sredinama

• Osetljivost na temperaturu i

vlagu


Napredni materijali

Elektronički materijali,

superprovodnici, itd.


Savremeni materiajali,

materijali budućnosti

• Biorazgradivi materijali,

• Biokompatabilni materijali,

• Nanomaterijali,

• Penasti metali,

• “Pametni” materijali,

• Biomimetički materijali,

• MEMS – Mikro elektro-mehanički sistemi.


Učešće raznih materijalau auto i avio industriji


Funkcionalna podela

materijala

Funkcionalna

klasifikacija

materijala

Konstrukcioni

Čelik,

Al legure,

Beton,

Staklena vlakna,

Plastike, drvo

Aero-industrija

Kompoziti

SiO2, Amorfni Si,

Al - legure,

Ti - legure,

Superlegure

Optički

materijali

SiO2, GaAs,

Stakla, Al2O3Magnetni

materijali

Fe, Fe-Si, NiZn i

MnZn feriti,

Co-Pt-Ta-Cr,

g-Fe2O3

Biomedicinski

Ti legure,

Nerđajući čelici,

Plastike,

Keramike

Energetske

tehnologije

UO2, Ni-Cd,

ZrO2, LiCoO2,

Amorfni Si:H

Elektronički

materijali

Si, GaAs, Ge,

BaTiO3, Al, Cu, W,

Provodni

polimeri

Pametni

materijali

Hadfield-ov čelik,

Ni-Ti legure sa

efektom pamćenja

oblika, polimerni

gelovi


Utrošak resursa tehničkih materijala

U sadašnjem trenutku utrošak tehničkih materijala na globalnom, svetskom,

nivou iznosi prosečno 1,5 t svedeno na jednog stanovnika po godini. Međutim

taj utrošak niti je ravnomerno raspoređen po različitim državama niti se svi

materijali podjednako troše.

Na donjoj slici je prikazana grafička ilustracija potrošnje nekih najvažnijihtehničkih materijala u logaritamskoj skali.


Hvala na pažnji !

Documents

UVOD...Prezentacija 1 vežbe vredi max 10 bodova Mašinski/Tehnički materijali - Dr Marko Panti ć ... Publisher:John Wiley & Sons, Inc. Cover:Hardback Mašinski/Tehnički materijali