электротехнический и конструкционный материаловед

Введение
Работа посвящена изучению материалов из разных групп, в том числе:
- политетрафторэтилен (ПТФЭ) из группы материалов «диэлектрики»;
- алюминий из группы материалов «проводники»;
- сера из группы материалов «полупроводники»;
- листовая электротехническая сталь из группы материалов «магнитные материалы».
Диэлектрики (изоляторы) – вещества, которые плохо проводят или совсем не проводят электрический ток. К диэлектрикам относят воздух, некоторые газы, стекло, пластмассы, различные смолы, многие виды резины.
Проводник — вещество, среда, материал, хорошо проводящие электрический ток. В проводнике имеется большое число свободных носителей заряда, то есть заряженных частиц, которые могут свободно перемещаться внутри объёма проводника и под действием приложенного к проводнику электрического напряжения создают ток проводимости. Благодаря большому числу свободных носителей заряда и их высокой подвижности значение удельной электропроводности проводников велико.
Полупроводник — материал, по удельной проводимости занимающий промежуточное место между проводниками и диэлектриками, и отличающийся от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводников является увеличение электрической проводимости с ростом температуры
Магнитные материалы, (или магнетики) — материалы, вступающие во взаимодействие с магнитным полем, выражающееся в его изменении, а также в других физических явлениях — изменение физических размеров, температуры, проводимости, возникновению электрического потенциала и т. д.

 
1 Вариант контрольной работы и задание
Согласно заданию, вариант контрольной работы – 17.
Для выполнения контрольной работы необходимо рассмотреть следующие материалы:
- политетрафторэтилен (ПТФЭ) из группы материалов «диэлектрики»;
- алюминий из группы материалов «проводники»;
- сера из группы материалов «полупроводники»;
- листовая электротехническая сталь из группы материалов «магнитные материалы».

2 Рассматриваемые материалы
2.1 Политетрафторэтилен (ПТФЭ)
2.1.1 Название материала и его маркировка
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) – это полимер, диэлектрик. Известный под торговой маркой «тефлон». Обладает редкими физическими и химическими свойствами и широко применяется в технике и в быту. В России традиционное техническое название этого материала — фторопласт-4.
Для обозначения фторопласта применяется следующая маркировка [2]: фторопласт-4 П ГОСТ 10007-80.
В данной маркировке, фторопласт-4 указывает марку материала.
Буква «П» указывает тип фторопласта. Различают следующие виды и сферы применения фторопласт-4:
- С - для изготовления специальных изделий;
- П - для изготовления электроизоляционной и конденсаторной пленок;
- ПН - для изготовления электротехнических изделий и других изделий повышенной надежности, а также электроизоляционных, изоляционных и пористых, вальцованных пленок и прокладочной ленты.
Допускается в отдельных случаях при отсутствии фторопласта-4 марки С применять фторопласт-4 марки ПН для изготовления изделий спецназначения.
- О - для изготовления изделий общего назначения и композиций;
- Т - для изготовления толстостенных изделий и трубопроводов.
2.1.2 Группа материала
Политетрафторэтилен относится к группе диэлектрических материалов.
Как диэлектрик, политетрафторэтилен успешно применяется в технике высоких и ультравысоких частот. Прокатанная фторопластовая пленка используется при изготовлении высококачественных кабелей, проводов, конденсаторов, для изоляции катушек, пазов электрических машин.
К достоинствам политетрафторэтилена можно отнести:
- высокими диэлектрическими показателями, обусловленными неполярностью полимера;
- низкими значениями тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости, почти не зависящими от частоты и температуры;
- высокой стойкостью к вольтовой дуге;
- электрической прочностью (при измерении на тонких пленках толщиной 5-20 мкм электрическая прочность достигает 300 МВ/м и более);
- высокой химической стойкостью, которая объясняется высоким экранирующим эффектом электроотрицательных атомов фтора;
- стойкостью ко всем минеральным и органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, газам и другим агрессивным средам. Разрушение полимера наблюдается лишь при действии расплавленных щелочных металлов, их растворов в аммиаке, элементарного фтора и трехфтористого хлора при повышенных температурах;
- способностью не смачиваться водой и не подвергаться воздействию воды при длительных испытаниях;
- низкую адгезию;
- высокими антифрикционными свойствами, низким коэффициентом трения (в определенных условиях и парах коэффициент трения до 0,02). Это объясняется небольшой величиной межмолекулярных сил, обусловливающих незначительное притяжение других веществ). Коэффициент трения снижается с увеличением нагрузки и необратимо увеличивается в 2-3 раза при 327°С и при 16-18°С после воздействия высокой скорости.
К недостаткам политетрафторэтилен можно отнести:
- низкую износостойкость;
- высокую холодная текучесть;
- способность образовывать летучие соединения, вредные для здоровья (правда, фторопласт выделяет их только при нагревании свыше 300 °С);