Материаловедение

Сплавы железа с углеродом являются основой так называемых черных сплавов — сталей и чугунов, которые служат важнейшими конструкционными материалами в технике. Структура и свойства любого сплава зависят прежде всего от свойств базового компонента и элементов-добавок, а также от характера их взаимодействия.
Сплавы, содержащие до 2,14 % углерода, называют сталями.
Сплавы, содержащие более 2,14 % углерода, называют чугунами.
Различают три группы сталей:
- эвтектоидные, содержащие около 0,8 % углерода, структура которых состоит из перлита;
- доэвтектоидные, содержащие углерода меньше 0,8 %, структура которых состоит из феррита и перлита;
- заэвтектоидные, содержащие углерода от 0,8 до 2,14 %, структура которых состоит из перлита и цементита.


1.1 Диаграмма состояния системы железо-углерод

Диаграмма состояния системы железо-углерод является одной из важнейших диаграмм двойных систем, потому что наиболее распространенные в технике сплавы - стали и чугуны - представляют собой сплавы железа с углеродом. В состав сталей и чугунов, кроме углерода, входят кремний, марганец и другие элементы, но углерод является основным компонентом, оказывающим влияние на структуру и свойства железных сплавов.
Диаграмма железо – углерод должна распространяться от железа до углерода. Железо образует с углеродом химическое соединение: цементит – Fe3C. Каждое устойчивое химическое соединение можно рассматривать как компонент, а диаграмму – по частям. Так как на практике применяют металлические сплавы с содержанием углерода до 5 %, то рассматриваем часть диаграммы состояния от железа до химического соединения цементита, содержащего 6,67 % углерода.
Компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо, углерод и цементит.
1. Железо– d-переходный металл серебристо-светлого цвета. Температура плавления – 1539° С. Удельный вес равен 7,86 г/см3.
Наиболее существенной особенностью железа является его полимор-физм. В твердом состоянии железо может находиться в двух модификациях -...

Кремний является базовым материалом при изготовлении планарных транзисторов и интегральных микросхем. Освоение планарной технологии кремниевых приборов вызвало качественный скачок в полупроводниковом производстве. Полупроводниковые интегральные микросхемы, отличающиеся очень малыми размерами и сложной конфигурацией активных областей, нашли особенно широкое применение в приемно-усилительной аппаратуре и вычислительной технике. Широкое применение в технике нашли кремниевые фоточувствитель-ные приборы, особенно фотодиоды, отличающиеся высоким быстродействием. Спектр фоточувствительности кремниевых фотодетектров (0.3—1.1 мкм) хорошо согласуется со спектром излучения многих полупроводниковых источников света. Кремниевые фотоэлементы, служащие для преобразования солнечной энергии в электрическую, получили название солнечных батарей. Они используются в системах энергоснабжения космических аппаратов. Их коэффициент полезного действия в большинстве случаев составляет 13—15%. Подобно германию, кремний используется для изготовления детекторов ядерных излучений, датчиков Холла и тензодатчиков.
Германий используется в производстве полупроводниковых прибо-ров: транзисторов и диодов.
Германиевые транзисторы идетекторные диоды обладают характери-стиками, отличными от кремниевых, ввиду меньшего напряжения отпирания p-n-перехода в германии — 0,35…0,4 В против 0,6…0,7 В у кремниевых приборов. Кроме того, обратные токи у германиевых приборов на несколько порядков больше таковых у кремниевых — скажем, в одинаковых условиях кремниевый диод будет иметь обратный ток 10 пА, а германиевый — 100 нА, что в 10000 раз больше, также у германиевых приборов значительно выше шум и ниже температура, при которой происходит разрушение pn-переходов. В настоящее время германиевые диоды и транзисторы практически полностью вытеснены кремниевыми, как имеющими значительно лучшие эксплуатационные характеристики.