ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат з теми випускної роботи

Зміст

Вступ

Класифікація - розподіл об'єктів, явищ, понять по класах, відділах, розрядах та іншим структурним рівням на основі врахування їх загальних ознак.

Класифікація і систематизування являють собою важні етапи упорядкованого позначення і опису сукупності об'єктів, утворюють деяку область знань або техніки. Необхідність класифікації об'єктів виникає у всіх складних сферах діяльності: в науці, техніці, виробництві, сільському господарстві, медицині, будівництві і звичайно ж в металургії.

Основна мета процесів классифікації

Основна мета процесів классифікації та систематизації полягає у виявленні законів розвитку техніки і розробці на цій основі принципів побудови класифікацій. У результаті тривалого досвіду систематизації відомостей у різних галузях знань (ботаніка, біологія, хімія, кристалографія та ін) сформульовані певні вимоги до створюваної класифікації, вона повинна бути:

  1. Ієрархічною і по можливості багаторядною, тобто побудованою за кількома основними ознаками, (функціональне призначення, принцип дії структури, параметри та ін);
  2. Відбивати впорядковане співвідношення і системну підпорядкованість об'єктів різного рівня;
  3. Визначати єдине місце в класифікації прийнятих стійких характеристик об'єктів (ознаки, властивостей, функції і т.п.), тобто є характеристики об'єктів не повинні перетинатися один з одним;
  4. Охоплювати всі об'єкти, що знаходяться в сфері дослідження та аналізу;
  5. Забезпечувати зручне орієнтування в переліку об'єктів, тобто за ознаками і властивостями об'єкта визначати його місце, а за положенню об'єкєкта знаходити його ознаки і властивості;
  6. Мають прогностичної функціями, тобто давати можливість прогнозувати появу нових критеріїв оцінки, властивостей і ознак об'єкта, що в підсумку може дати імпульс до появи перспективних ідей і рішень.

Класифікація дала світу біологічну систематику, періодичноюську систему хімічних елементів, систему просторових груп симетрії Є.С. Федорова, систематику елементарних частин. Без классификації об'єктів і засобів діяльності неможливо і кроку зробити у сфері практики. Така роль класифікації в науці та житті обумовлена тим, що її базисом служить об'єктивнореальна ієрархія якісних рівнів (типів, видів, пологів, класів), що пронизує всі "поверхи" матерії.

Класифікація включає в себе елемент поділу понять (тобто дедуктивний процес), але не зводиться до нього. Звичайно, класифікація може бути і порівняно простою операцією (якщо ми маємо справу з добре знайомими об'єктами і класифікуємо за довільно обраним ознаками). Але якщо розуміти її як спосіб осмислення, осягнення реальності, як форму наукового пізнання, наукової оцінки, то ми повинні визнати, що це може бути вельми складна форма розумової діяльності, опосередкована іншими формами і методами діяльності. Глибина і складність класифікуації залежить від того, хто класифікує, з якою метою і що класифікує. Ситуація тут така ж, як і у випадку користування аналогією. Можуть бути порожні, нісенітні, поверхневі аналогії, а можуть бути глибокі, серйозні, науково або практично значущі аналогії. Може бути пусте, довільне класифікація, гра в класифікування, а може бути класифікація, яке спирається на всю суму знань - теоретичних і емпіричних. Таким класифікуванням якраз і займалисямался Д.І. Менделєєв, коли розподіляв хімічні елементи по рядах і періодах, розставляв їх по певних місць в системі.

Останні 100-150 років ознаменувалися епохальними досягненнями методу класифікації. Тріумфальний хід він почав з відкриття періодичної системи хімічних елементів. Вчені виразно усвідомили значення методу. Потому, як верстові стовпи, з'явилися теорія просторових груп симетрії Є.С. Федорова, періодична система атомів, теорія унітарної симетрії і розвинулася на її основі теорія кварків.

Ці досягнення методу класифікації не випадкові. Вони обумовлені саме фундаментальної роллю категорії якості, що лежить в основі методу, і тим, що з усіх якісних методів він найбільш повно виражає суть категорії. Справді, що таке ієрархія якісних рівнів що не реально існуюча класифікаційна система, яку вчені не зовсім точно називають природною класифікацією.

Метод класифікації слід відрізняти від системного підходу. Їх нерідко розглядають під загальною шапкою "системних досліджень". Плутанину вносять також терміни "систематика" і "Систематизація", які часто вживаються як синоніми класифікації та класифікування. Часом і вчені, відкривачі класифікаційних систем, іменують їх просто системами. Менделєєв, наприклад, називав свою періодичну систему "природною системою хімічних елементів". Ясно, однак, що періодична система хімічних елементів є класифікаційної системою, а не системою в сенсі упорядкованого об'єднання взаємодіючих елементів.

Системний підхід грунтується на категорії "система", яка визначається в рамках підсистеми "система-структура-елементи". Метод класифікації має справу з ієрархією якісних рівнів, для позначення якої немає якогось одного усталеного терміна. Її називають то природною Классификация, то систематикою, то класифікаційної системою, то просто системою. Щоб усунути різнобій в термінології і не змішувати два різних підходи (класифікацію і системний підхід), пропонуємо називати об'єкти классифицирования спеціальним терміном - «классема». Окільки "класи", "типи", "пологи", "види" є по суті підрозділами классеми, її можна визначити як упорядковану сукупність різних рівнів спільності класів, типів, родів, видів і подібних їм понять. Коротше кажучи, классема є ієрархія якісних рівнів. Якщо ми ще не пізнали, не відкрили клас, то, значить, якість постає перед нами як емпірична, фіксується в чуттєвому спогляданні визначеність предмета. Классема є саме ієрархія якісних рівнів - від специфічного і приватного до самого спільного. 3амиканіе накоротко самого приватного і самого загального рівнів не є ще пізнанням классеми. Наприклад, хіміки задовго до Менделєєва знали, що залізо - метал і більше того, що воно належить до класу хімічних елементів. Однак, від цього знання до классеми Менделєєва - дистанція величезного розміру. Потрібно було встановити всі ланки, всі підрозділи классеми, щоб дійснотельно пізнати її, не як формальнологіческіх родовидові ієрархію, а як природно упорядковану сукупність підрозділів, ієрархію кількісних рівнів.

Введення спеціального терміну для позначення об'єкта (результату) класифікації вирішує також проблему розмежування методу, процесу класифікації об'єкта, результату класифікації. Намагаючись проводити развідмінність між тим і іншим, вчені не знайшли нічого кращого як вживлять слово "класифікація" в сенсі "класифікаційна система", додаючи при цьому епітети "Природна" або "штучна". А для позначення самого методу, процесу класифікації вони стали вживати громіздке слово "класифікація". У цьому слові якийсь нагромадження суфіксів і закінчень. Адже слово "класифікація" і означає буквально "роблення класів", "розподіл по класах". Ось для того, щоб класифікації-кацію не називати класифікуванні, і пропонується природну або штучну "класифікацію" (класифікаційну систему) називати спеціальним терміном - классемой. Тоді термін "класифікації" можна буде використовувати виключно за своїм призначенням, як розподіл по класах, тобто як метод, процес класифікації.

Застосування процесу класифікування

Класифікація в даний час широко використовується в самих різних сферах людської діяльності. Насамперед вона існує як рід пізнавальної діяльності. Її метою і результатом у цьому випадку є відкриття природної класифікаційної системи (классеми).

В окремих випадках в якості допоміжного пізнавального засобу застосовується штучна класифікаційна система. Такою системою у свій час була класифікаційна система рослин Карла Ліннея. Сам Лінней добре розумів штучність своєї системи, але вважав, що "штучні системи необхідні, якщо немає природної". Лінней все життя працював, щоб знайти природні класи замість штучних: "Штучна система слугує лише, поки не знайдеться природна. Перша вчить лише розпізнавати рослини, - Говорив він, - друга навчить нас самій природі рослини ». Природна система повинна будуватися на "природному методі" - такий був науковий задум Ліннея. Завдання ботаніків, вважав він, знайти природні класи, природні порядки, тобто такі угруповання рослин, які створила сама природа.

Класифікація існує і як рід практичної діяльності. Її результатом є створення класифікаційної системи, що служить цілям орієнтування в умовах різноманіття. Така система є або цілком штучною, або змішаною - штучно-природною. Прикладом практичної класифікаційної системи є класифікатор промислової і сільськогосподарської продукції.

На базі загальної ідеї класифікації формуються різні приватні напрямки: таксономії, типологія, районування, періодизація, сортування і т.д.

Загальна характеристика металів і сплавів

Метали і їх сплави повсюдно використовуються для виготовлення конструкцій машин, обладнання, інструменту і т. д. Незважаючи на широке коло штучно створених матеріалів (Кераміки, клеїв), метали служать основним конструкційним матеріалом і в осяжному майбутньому як і раніше будуть домінувати.

У природі метали зустрічаються як у чистому вигляді, так і в рудах, оксидах і солях. У чистому вигляді зустрічаються хімічно стійкі елементи (Pt, Au, Ag, Cu). Маса найбільшого самородка міді становить 420 т, срібла - 13,5 т, золота - 112 кг. З 111 відкритих елементів, представлених у періодичного системі елементів Д. І. Менделєєва, 76 є металами, Si, Ge, As, Se, Te - проміжними між металами і неметалами, іноді їх називають напівметал. Всі елементи, розташовані лівіше мис-ленній лінії, проведеної від бору до астату (Від № 5 до № 85) відносяться до металів, а правіше - в основному, до неметалів. Ця межа недостатньо чітко виражена, оскільки серед елементів, розташованих поблизу кордону, знаходяться і напівметали.

Металеві матеріали зазвичай поділяються на дві великі групи: залізо і сплави заліза (сталь і чавун) називають чорними металами, а інші метали і їхні сплави - кольоровими. Крім того, всі кольорові метали, застосовувані в техніці, у свою чергу, поділяються на такі групи:

  1. Легкі метали Mg, Be, Al, Ti з щільністю до 5 г / см 3 ;
  2. Важкі метали Pb, Mo, Ag, Au, Pt, W, Та, Ir, Os з щільністю, що перевищує 10 г / см 3 ;
  3. Легкоплавкі метали Sn, Pb, Zn з температурою плавлення 232; 327; 410 ° С відповідно;
  4. Тугоплавкі метали W, Mo, Та, Nb з температурою плавлення вище, ніж у заліза (> 1536 ° С);
  5. Благородні метали Au, Ag, Pt з високою стійкістю проти корозії;
  6. Уранові метали або актиноїди, використовувані в атомній техніці;
  7. Рідкоземельні метали (РЗМ) - лантаноїди, застосовувані для мо-діфіцірованія сталі;
  8. - Лужні і лужноземельні метали Na, К, Li, Ca у вільному стані застосовуються в якості жидкометаллических теплоносіїв в атомних реакторах; натрій також використовується в якості каталізатора у виробництві штучного каучуку, а літій - для легування легких і міцних алюмінієвих сплавів, застосовуваних в літакобудуванні.

Властивості металів різноманітні. Ртуть замерзає при температурі мінус 38,8 ° С, вольфрам витримує робочу температуру до 2000 ° С (Тпл == 3420 ° С), літій, натрій, калій легше води, а іридій і осмій - В 42 рази важче літію. Електропровідність срібла в 130 разів вище, ніж у марганця. Разом з тим метали мають характерні загальні властивості. До них відносяться:

  1. Висока пластичність;
  2. Високі тепло- і електропровідність;
  3. Позитивний температурний коефіцієнт електричного опору, що означає зростання опору з підвищенням температури і надпровідність багатьох металів (близько 30) при температурах, близьких до абсолютного нуля;
  4. Хороша відбивна здатність (метали непрозорі і мають характерний металевий блиск);
  5. Термоелектронна емісія, тобто здатність до випускання електронів при нагріванні;
  6. Кристалічну будову у твердому стані.

    7. Кристалічна будова металів

    Загальна властивість металів і сплавів - їх кристалічна будова, що характеризується певним закономірним розташуванням атомів в просторі. Для опису атомно-кристалічної структури використовують поняття кристалічної решітки, що є уявною сіткою з іонами (атомами) у вузлах.

    Атомно-кристалічна структура може бути представлена періодично повторюваних обсягів, а однією елементарною клітинкою. Так називається осередок, повторюється у всіх трьох вимірах. Трансляцією цього найменшого обсягу можна повністю відтворити структуру кристала (рис. 1.1).

    Апаратурно-оптимальна реалізація автоматів Мура вимагає спільного застосування результатів абстрактної і структурної теорії автоматів: мінімізації кількості станів (зменшення потужності множини станів автомата і, як наслідок, розрядності двійкового коду стану), ефективного кодування станів (зниження рівня витрат при реалізації функцій наступного стану), адаптації логічної схеми до використовуваного базису (якісний розподіл ресурсів кристала за рахунок використання вбудованих блоків пам'яті та особливостей організації внутрішніх модулів).

    У кристалі елементарні частинки (атоми, іони) зближені. Для спрощення просторове зображення прийнято заменяти схемами, де центри тяжкості частинок представлені точками. У точках перетину прямих ліній розташовуються атоми; вони називаються вузлами решітки. Відстані a, b і c між центрами атомів, що у сусідних вузлах решітки, називають параметрами, або періодами решітки. Величина їх у металах порядку 0,1-0,7 нм, розміри елементарних комірок - 0,2-0,3 нм.

    Крісталліческая решетка

    Малюнок 1.1 Кристалічні грати

    Для однозначного опису елементарної комірки кристалічної решітки необхідне знання величин параметрів a, b, c і кутів між ними.

    У 1848 р. французький вчений Браве показав, що вивчені Трансляціяційні структури і елементи симетрії дозволяють виділити 14 типів кристалічних граток двійкового кодування станів

    На рис. 1.2 показані три типи елементарних осередків кристалічних граток, найбільш характерні для металів: об'емноцентрірованная кубічна (ОЦК); гранецентрована кубічна (ГЦК) і гексагональна щільноупакована (ГП), а також схеми упаковки в них атомів.

    У кубічної гранецентрированной решітці (ГЦК; А1) атоми розташовані у вершинах куба і в центрі кожної грані (рис. 1.2, б).

    У кубічної об'емноцентрірованной решітці (ОЦК; А2) атоми розташовані у вершинах куба, а один атом - у центрі його обсягу (рис. 1.2, а).

    У гексагональної плотноупакованной решітці (ДП; А3) атоми розташовані у вершинах і центрі шестигранних підстав призми, а три атоми - у середній площині призми (рис. 1.2, в).

    Для характеристики кристалічних граток вводять поняття координаційного числа і коефіцієнта компактності. Координаційним числом Ік називається число атомів, що знаходяться на найбільш близькому і рівній відстані від даного атома. Для ОЦК решітки координаційне число дорівнює 8, для решіток ГЦК та ДП воно становить 12. З цього випливає, що решітка ОЦК менш компактна, ніж грати ГЦК та ДП. У решітці ОЦК кожен атом має всього 8 найближчих сусідів, а в гратах ГЦК та ДП їх 12.

    Тіпи елементарних осередків кристалічних граток металів і схеми упаковки в них атомов:

    Малюнок 1.2 Типи елементарних осередків кристалічних граток металів і схеми упаковки в них атомів:

      (a - Гранецентрована кубічна (ГЦК); б - Об'емноцентрірованная кубічна (ОЦК); в - Гексагональна щільноупакована (ДП) решітка).

    Типи кристалічних граток найважливіших металевих елементів наведено в табл. 1.1.

    Таблиця 1.1. Типи кристалічних граток найважливіших металевих елементів
    А. Метали з одним типом решітки
    Тип решітки Координаційне число Коефіцієнт компактності Метал
    ГЦК 12 74 Ag, Au, Pt, Cu, Al, Pb, Ni
    ОЦК 8 68 Na, K, V, Nb, Cr, Mo, W
    ДП 12 74 Be, Mg, Zn, Cd

    Б. Метали з поліморфним перетворенням
    Метал Тип решітки Температура перетворення, ° С
    Ca ГЦК ДП 450
    Ce ДП ГЦК 477
    Zr ДП ОЦК 882
    Ti ДП ОЦК 882
    Fe ОЦК ГЦК ОЦК 911, 1392

    Властивості матеріалів залежать від природи атомів, з яких вони складаються, і сили взаємодії між ними. Аморфні матеріали характеризуються хаотичним розташуванням атомів. Тому властивості їх у різних напрямках однакові, або, іншими словами, аморфні матеріали ізотропні. У кристалічних матеріалах відстані між атомами в різних кристалографічних напрямах різні. В ОЦК решітці в кристалографічної площині, що проходить через грань куба, знаходиться всього один атом, так як чотири атома в вершинах одночасно належать чотирьом сусіднім елементарним осередкам: (1/4) 4 = 1 атом. У той же час у площині, проходить через діагональ куба, будуть перебувати два атоми: 1 + (1/4) 4 = 2.

    Через неоднаковою щільності атомів у різних напрямках кристалу спостерігаються різні властивості. Відмінність властивостей в кристалі залежно від напрямку випробування називається анізотропією.

    Різниця у фізико-хімічних і механічних властивостях у різних напрямках може бути дуже істотною. При вимірюванні в двох перпендикулярних напрямках кристала цинку значення температурного коефіцієнта лінійного розширення різняться в 3-4 рази, а міцності кристала заліза - більше, ніж у два рази.

    Анізотропія властивостей характерна для одиночних кристалів або для так званих монокристалів. Більшість же технічних литих металів, затверділих у звичайних умовах, мають полікристалічне будову. Вони складаються з великого числа кристалів або зерен. При цьому кожне окреме зерно анізотропно. Різна орієнтування окремих зерен призводить до того, що в цілому властивості полікристалічного металу є усередненими.

    Полікристалічне тіло характеризується квазіізотропностью - удаваній незалежністю властивостей від напрямку випробування. Квазіізотропность зберігається в литому стані, а при обробці тиском (прокатці, куванні), особливо, якщо вона ведеться без нагріву, більшість зерен металу набуває приблизно однакову орієнтування - так звану текстуру, після чого метал стає анізотропним. Властивості деформованого металу вздовж і поперек напрямку головної деформації можуть істотно різнитися. Анізотропія може призводити до дефектів металу (рассле, хвилястості листа). Анізотропію необхідно враховувати при конструюванні і розробці технології отримання деталей.

    Висновки

    Класифікація в металургії на сьогоднішній день не досконала і вимагає доопрацювань в цьому напрямку. Над чим ми і працювали в даній магістерській роботі.

    Багато досліджень, на момент написання цієї статті, ще перебувають у стадії розробки.

    Примітка

    При написанні даного реферату, магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2013 Повний текст та матеріали по темі можуть бути отримані у автора і його керівника після зазначеної дати.

    Перелік посилань

    1. Варакута С.А. Управление качеством продукции: Учебное пособие. – М.: ИНФРА-М, 2001.
    2. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учеб-ник. - М.: ЮНИТИ, 2000.
    3. Лифиц И.М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации: Учеб-ник. - М.: Юрайт, 2000.
    4. Чижикова Т.М. Стандартизация, сертификация, метрология: Учебное пособие. – М.: Колос, 2002.
    5. Металлургия цветных металлов / Г.А.Колобов, В.Н.Бредихин, Н.А.Маняк, А.И.Шевелев – Донецк: Издательский дом «Кальмиус», 2007.
    6. Металургія кольорових металів : Ч.1. Сировинні ресурси і виробництво / В.І. Пожуєв, В.І. Іващенко, І.Ф. Червоний, В.П. Грицай. - Запоріжжя: ЗДІА, 2008.
    7. 1.Карел С., Zeitlon B. Metall, 1981, Bd, №35,№5, p. 417-421
    8. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Войткун Ф. Материаловедение: Учебник для вузов. - М.: МИСИС, 1999. - 600 с. - УДК 669.017
    9. Промышленная классификация металлов и сплавов (автор не указан) // Мир металлов и сплавов [Электронный ресурс], 2010 - Режим доступа: http://allmetalls.ru/, свободный.
    10. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1977. - УДК669.0(075.8)