Основы материаловедения

ББК 30.3я73
УДК 620.22(075.8)
© «Издательство “Вышэйшая школа”», 2011
Для студентов вузов. Будет полезно специалистам.
Рассматриваются теоретические положения о составе, структуре, 
ISBN 978-985-06-1871-9.
Дрозд М.И.
лов, применяемых в производстве товаров народного потребления.
Минск : Выш. шк., 2011. – 431 с. : ил.
свойствах полимеров и пластмасс, натуральных, искусственных и химических текстильных волокон, наноматериалов. Даются характеристика 
принципа петле 
образования и формирования полотен на трикотажных машинах, их классификация. Описывается схема выделки кож. Показываетстроение металлов, их свойства, ассортимент черных и цветных метался влияние технологических операций на их качество. Характеризуются 
Д75
Р е ц е н з е н т ы: кафедра стандартизации Витебского государственного 
Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или 
любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.
верситета, доцент, кандидат технических наук Е.В. Перминов
УДК 620.22(075.8)
ББК 30.3я73
технологического университета; заведующий кафедрой товароведения непродовольственных товаров Белорусского государственного экономического уни- 
ISBN 978-985-06-1871-9 
© Дрозд М.И., 2011 
Д75  
Основы материаловедения : учеб. пособие / М.И. Дрозд. – 

ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ
Представлена информация о видовом разнообразии, осоУчебное пособие «Основы материаловедения» написано в 
Повышение качества продукции и уровня конкурентоспоВ учебном пособии обобщены и проанализированы сведеционных пластмасс, их назначении. 
ствах основных видов полимеризационных и поликонденсанитей, тканей, нетканых материалов, искусственного меха. 
особенностях синтеза полимеров, строении, составе, свойбенностях строения, закономерностях формирования свойств 
и способах идентификации текстильных материалов: волокон, 
Рассмотрены основные положения о составе, классификации, 
соответствии с базовой программой, предусмотренной учебРассмотрены принципы формирования тканей, классификация 
современных материалов становится важнейшим условием 
пространенных в производстве разнообразной продукции. 
окружающей среды. В соответствии с этим дисциплина «Основы материаловедения» предназначена для подготовки то 
вазволит обеспечить эффективную работу специалистов по 
оценке, анализу качества, уровня конкурентоспособности тонитей, анализ их влияния на качество текстильных изделий. 
и строение ткацких переплетений, влияние их на фактуру и 
продовольственных товаров, являются материалы. Применение 
туры ассортимента товаров, улучшения их потребительских 
ным планом для специальности «Товароведение и экспертиза 
роведов-экспертов, товароведов-экономистов. Изучение ее поваров и проведению их экспертизы.
Даны характеристика основных видов текстильных волокон и 
Доминирующим компонентом, формирующим качество неускорения научно-технического прогресса, обновления струксвойств, создания конкурентоспособной продукции и охраны 
товаров», специализации «Товароведение и экспертиза непродовольственных товаров». В нем обобщены и систематизиростве товаров народного потребления.
собности товаров народного потребления приобретает особую актуальность в условиях развития рыночной экономики. 
ваны теоретические положения о строении, свойствах, применении основных видов материалов, используемых в производния о полимерных материалах, как наиболее значимых и рас

Автор
Изучение рассматриваемых вопросов позволит специалиОбобщены и приведены сведения о принципе петлеобразоПриведены систематизированные теоретические сведения 
способности. 
их применения в производстве хозяйственных изделий.
эстетические свойства тканей. Охарактеризованы основные 
способы и виды колористического оформления текстильных 
материалов, формирующих эстетические свойства изделий.
по металловедению: общие положения о строении металлов, 
стам приобрести практические навыки успешного решения 
формирования ассортимента, оценки потребительских свойств, 
проведения экспертизы товаров и повышения их конкурентои синтетических кож. 
основах теории сплавов, свойствах металлов. Дана характеривопросов, связанных с совершенствованием эффективности 
вания трикотажных полотен, строении, свойствах, переплетестика основных видов металлов и сплавов, описаны области 
ниях, определяющих внешний вид трикотажных изделий. Рассмотрено влияние основных технологических процессов на 
рактеризованы виды и свойства натуральных, искусственных 
формирование свойств натуральных, искусственных кож, оха

1. ÂÂÅÄÅÍÈÅ
1.1. Ïðåäìåò ìàòåðèàëîâåäåíèÿ
Ìàòåðèàëîâåäåíèå – íàóêà, èçó÷àþùàÿ çàêîíîìåðíîñòü ñâÿçè 
Материаловедение подразделяют условно на теоретическое 
На протяжении многих лет в технологии использовались 
ìåæäó ñòðóêòóðîé è ñâîéñòâàìè ìàòåðèàëîâ, èçìåíåíèÿ èõ ñâîéñòâ 
ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíèõ ôàêòîðîâ. 
гноз изменения свойств материалов при эксплуатации. Рост 
делия. Материаловедение позволяет научно обосновать прование которых определяет эффективные направления в создании новых материалов, разработке способов изготовления и 
одному из главных источников материального благосостояния 
и прогнозирование их срока службы. 
человечества. 
ки в изделия предопределяет эффективность использования 
работке в изделия; создание материалов с заданными свойст 
ва 
ми 
ханики, электрохимии и других естественных наук, использообъемов производства материалов обусловил внимание науки к 
непосредственное отношение. Материалы имеют огромное 
переработки в изделия. Задача прикладного материаловедения – изыскание оптимальных по структуре и свойствам, техматериалов и возможность увеличения срока эксплуатации изи прикладное. Теоретическое материаловедение рассматривает общие закономерности строения материалов и процессы, 
защите окружающей среды и использованию вторичных ресурсов. К решению этой проблемы материаловедение имеет 
Рациональный выбор материалов и технологии их переработтуры. Главная задача материаловедения – установление закопроисходящие в них при внешних воздействиях. Они базирузначение в жизни общества. По праву их следует отнести к 
нологии переработки материалов для изготовления изделий. 
природные материалы без существенного изменения их струкномерностей взаимосвязи структуры и свойств материалов для 
того, чтобы целенаправленно воздействовать на них при переются на интеграции научных достижений физики, химии, ме

Ìàòåðèàëû – ýòî ïðåäìåòû òðóäà, êîòîðûå ïðåîáðàçóþòñÿ â 
Ïåðâè÷íîå ñûðüå – ìàòåðèàëû, êîòîðûå âïåðâûå ïîäâåðãàþòñÿ 
Ïîëóôàáðèêàò – ïðîäóêò ïåðåðàáîòêè ìàòåðèàëîâ, êîòîðûé 
Органические природные материалы бывают растительноМатериалами являются исходные вещества для производïðîöåññå ïðîèçâîäñòâà â ïðîäóêòû òðóäà (ïðåäìåòû ïîòðåáëåíèÿ è 
ñðåäñòâà ïðîèçâîäñòâà). 
îáðàáîòêå; âòîðè÷íîå ñûðüå – îòõîäû ïðîèçâîäñòâà, ôèçè÷åñêè 
èëè ìîðàëüíî óñòàðåâøèå ïðåäìåòû ïîòðåáëåíèÿ, ïîäëåæàùèå 
ïåðåðàáîòêå. 
ïîäâåðãàåòñÿ îáðàáîòêå äëÿ ïðåâðàùåíèÿ åãî â èçäåëèÿ, ïðèãîäíûå 
äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ. Ãîòîâàÿ ïðîäóêöèÿ îäíîãî ïðîèçâîäñòâà ìîæåò 
ñëóæèòü ïîëóôàáðèêàòîì äëÿ äðóãîãî. 
включают шерсть, шелк, кожу, пушнину. Из органических исральный каучук и др. Материалы животного происхождения 
го происхождения относятся древесина, хлопок, лен, натуго и животного происхождения. К материалам растительно6
материалы. По химическому составу материалы делят на органические и неорганические; по происхождению на природные, искусственные и синтетические.
кусственных материалов широко применяют целлюлозу, вискозные волокна, ацетилцеллюлозу, этилцеллюлозу, нитроцелства продукции и сырье, подвергнутое ранее воздействию трулюлозу. Синтетические материалы применяются для изгоных товаров, строительных материалов. Области их прим 
еда, подлежащие дальнейшей переработке, а также вспомогатовления пластмасс, волокон, искусственных кож, галантерейне 
ния постоянно расширяются, особенно в производстве комтельные вещества для проведения производственных процеспозиционных материалов. 
личные по химическому составу и происхождению сырьевые 
то 
ва 
ров. Для изготовления бытовых товаров используют разсов. Химический состав, строение и свойства материалов 
предопределяют уровень потребительских свойств готовых 

ìàòåðèàëîâåäåíèÿ
1.2. Äîñòèæåíèÿ è ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ 
В 1861 г. русский химик А.М. Бутлеров создал и обосновал 
Изобретение в конце XIX в. двигателя внутреннего сгораСтановление материаловедения как прикладной науки проосновные принципы получения полимеров из низкомолекуния, развитие автомобилестроения, железнодорожного трансрабатывавшей вначале только красители и медикаменты, а с 
но-вакуумных приборов, стимулировавшее прогресс вакуумной техники и технологии. 
лярных органических соединений. В 1909 г. С.В. Лебедев синтезировал из бутадиена полимер, сходный с натуральным кауначала ХХ в. – множество синтетических материалов. 
ных знаний привел к новым воззрениям на строение вещества. 
электрическое сопротивление которых при охлаждении ниже 
витие химии углерода и новой отрасли промышленности, вытеорию химического строения веществ, позднее разработал 
чуком. В начале ХХ в. бельгийский химик Л. Бакеланд, изучив 
дальнейшее развитие материаловедения. Быстрый рост научБыли разработаны новые типы материалов: сверхпроводники, 
ского эффекта привело к созданию принципиально новых технологий, приборов и машин. Началось производство элек 
тронреакции между фенолом и формальдегидом, получил новый 
их прикладные области – кристаллографию, металлофизику, 
оптику и др. После открытия в 1865 г. бензола началось разяся в конце 40–х гг. прошлого столетия, интенсифицировала 
ние ламп накаливания, термоионной эмиссии, фотоэлектричековые материалы, электропроводность которых при комнатной 
материалов и методов их обработки. В конце XIX в. изобретеизошло на рубеже XVIII и XIX вв., когда рост материалоемких 
можен. В XIX в. завершилась специализация материаловедематериал, названный бакелитом, который стал первым видом 
пластических масс. Научно-техническая революция, начавшакритической температуры обращается в нуль; полупроводнипорта и авиации стимулировали исследования по улучшению 
отраслей промышленности достиг таких объемов, что дальнейший прогресс без использования новых материалов невозния как технической науки, изучающей материалы для машиностроения и легкой промышленности. Одновременно она 
достигла теоретического уровня естественных наук, включая 

Развиваются исследования в области синтеза и переработДостижения материаловедения в значительной мере спошение высокопрочных сталей, превышает 100 МПа. Произвопрочность известных машиностроительных материалов возВ этой связи важной проблемой стало получение материалов, 
росла в 8–10 раз, напряжение, при котором происходит разрусред и высоких температур. Долгое время верхняя граница 
невесомости, прогнозирования свойств материалов в космосе. 
но с применением высокопрочных материалов. К концу XX в. 
вкладом в решение проблем использования атомной энергии. 
торые содержат делящееся вещество и обеспечивают отвод теки полимеров, направленные на улучшение их механических 
свойств, повышение стойкости к воздействию агрессивных 
Важнейшая задача материаловедения – повышение прочности 
модифицирования полимерных материалов (В.А. Коргин, 
устойчивых к воздействию ядерного излучения. Впервые были 
Родилась новая область материаловедения – космическое ма(1904–1978), показавшим, что система атомов Si – O может 
быть использована для построения главной цепи макромолекул 
плоты от топлива к теплоносителю. Достоинство этих материаны в 50–60–х гг. электромеханические системы герметизации. 
материалов, так как развитие многих областей техники связатермостойких полимеров были заложены К.А. Андриановым 
рой и свойствами полимеров, разработаны методы структурного 
1907–1969). Проводились исследования термоядерных реакций, по физике плазмы, результаты которых явились крупным 
реакторов и материалы для тепловыделяющих элементов, ко8
собствовали освоению космоса, в частности были разработатериаловедение, задачами которого является разработка техтемпературе имеет промежуточное значение между электроществ, и др. 
нологий формирования и обработки материалов в условиях 
термостойкости пластмасс не превышала 100–120 °С, что существенно ограничивало их применение. Основы создания 
термостойких полимеров. Исследовалась связь между структуразработаны высокоэффективные теплоносители для ядерных 
лов в их стойкости к ядерному облучению. 
дятся нитевидные монокристаллы с совершенной структурой, 
которые не разрушаются при напряжении 104 МПа. 
проводностью металлов и диэлектриков; синтетические алмазы, полученные из графита и других углеродсодержащих ве

Разрабатываются материалы со стабильными свойствами, 
Тенденция промышленности к уменьшению материалоемПереход авиации на реактивные двигатели придал актуаль150 °С, решает многие проблемы производства, связанные со 
толчком к созданию криогенной техники. Криогенная техника, 
обеспечивающая получение и использование температур ниже 
ботки металлов в гранулы методом высокоскоростной кристаллизации и последующего прессования гранул в изделия. 
ужесточением условий работы машин. Одновременно возникла и развивалась технология сжижения газов, послужившая 
удержания плазмы при термоядерной реакции. 
вов. В настоящее время эта проблема решается путем перерадаже аморфных материалов. При высоких температурах прочвыше, чем сплавов, полученных по традиционной технологии. 
электропередачи, сверхсильные магниты, необходимые для 
все большую актуальность в связи с прогрессом техники и 
прочность при высоких температурах, так как температура 
и приблизилась к температурам плавления применяемых сп 
лаВысокоскоростная кристаллизация в процессе быстрого охлаж 
дения расплава приводит к образованию кристаллов исключительно малых размеров (нано- и микрокристаллов) или 
риалов в экстремальных условиях эксплуатации приобретает 
сверхпроводящих материалов, которые применяются в энергенеобходимо создать сверхпроводящие трансформаторы, линии 
ность проблеме создания материалов, сохраняющих исходную 
эксплуатации многих деталей двигателей достигает +1200 °С 
ность мелкокристаллических и аморфных сплавов в 1,5 раза 
сверхчистые и композиционные. Стабильность свойств матетике и при изготовлении электрических машин. В перспективе 
формированию превосходят изделия из сталей и титана. 
Они нашли применение в авиации, при строительстве ракет и 
сжижением газа. Криогенная техника обусловила разработку 
кости изделий обусловливает необходимость разработки мателития и бериллия, изделия из которых по сопротивлению декосмических кораблей. В некоторых металлических сплавах 
при тепловом воздействии обнаруживается «эффект памяти» – 
образца после нагревания. Основную группу материалов этого 
класса составляют сплавы на основе титана и полимеры.
риалов, в которых высокая прочность сочетается с малой плотвосстановление первоначальной формы деформированного 
ностью. Примером таких материалов служат сплавы магния, 

Âîïðîñû äëÿ ïîâòîðåíèÿ
Какое значение имеют материалы в жизни общества?
4. 
В чем заключается сущность науки «материаловедение»?
1. 
Какая основная задача материаловедения?
2. 
Как влияют материалы на формирование качества товаров?
3. 
Чистота материалов во многих случаях является обязательПроблема стабильности свойств материалов решается в неСовременные достижения материаловедения свидетельК самому значительному достижению материаловедения 
материалов. Применение таких материалов способствует повышению работоспособности техники, снижению себестоимости продукции. Перед учеными поставлена задача разработческом уровне в сочетании с элементами из более прочных 
менты размером 0,1–100 нм, а также создание нанокомпозитов.
материалов от химического взаимодействия с окружающей 
средой, агрессивность которой существенно возросла вследфакторов научно-технического прогресса. 
ки материалов нового поколения, обладающих неизвестными 
держат кристаллы, волокна, поры или другие структурные эленым условием стабильности их свойств, поэтому требования к 
скольких направлениях. В частности, актуальной стала защита 
наноструктурных материалов или наноматериалов, которые сочистоте материалов резко возросли. Высокие требования к чиствие активизации производственной деятельности. Знание 
10
относится создание композиционных материалов, позволяющих использовать природные материалы на новом технологинорма примесей в большинстве материалов не более 10–11%. 
троника (рабочие элементы лазеров), космическая техника 
(солнечные батареи и т.д.). 
стабилизации свойств материалов и прогнозирования износостойкости изделий. 
пряженные среды и материалы, направленно изменяющих 
атации. Тенденцией материаловедения XXI в. стала разработка 
стоте материалов необходимы в полупроводниковой технике: 
Потребителями сверхчистых материалов стали квантовая элекзакономерностей старения материала, происходящего изменения структуры и свойств, необходимо для принятия мер по 
ствуют, что эта научная дисциплина входит в число ключевых 
свои структуру и свойства в соответствии с условиями эксплуранее сочетаниями свойств, активно воздействующих на со