Материалы с высокой удельной прочностью

4.6. МЕТАЛЛЫ С ВЫСОКОЙ УДЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТЬЮ И ЖЕСТКОСТЬЮ

МЕТАЛЛЫ С ВЫСОКОЙ УДЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТЬЮ – титан, бериллий и их сплавы

ТИТАН – легкий тугоплавкий (1665 (С) металл, полиморфное превращение при 882 (С (ГПУ – ОЦК), внешне похож на сталь

ДОСТОИНСТВА ТИТАНА – малая плотность, хорошее сочетание прочности (400 МПа) и пластичности (относительное удлинение 50%), высокая удельная прочность (30 км); хорошо обрабатывается давлением и сваркой

НЕДОСТАТКИ ТИТАНА – низкий модуль упругости (вдвое меньше, чем у железа) и плохие антифрикционные свойства; плохо режется

УПРОЧНЕНИЕ ТИТАНА – титан упрочняется наклепом (в два раза)

КЛАССИФИКАЦИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ – по технологии изготовления: деформируемые и литейные; по механическим свойствам: нормальной прочности, высокопрочные, жаропрочные и повышенной пластичности; по способности упрочняться термообработкой: упрочняемые и неупрочняемые

ДОСТОИНСТВА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ – прочнее титана; пластичнее, технологичнее и дешевле бериллия; превосходят сплавы алюминия и магния по удельной прочности, жаропрочности и коррозионной стойкости; безопасны при переработке

ПРИМЕНЕНИЕ СПЛАВОВ ТИТАНА – авиация (обшивка сверхзвуковых самолетов, детали реактивных двигателей), ракетостроение (корпуса ракетных двигателей), судостроение (обшивка подводных лодок), промышленность (баллоны для сжатых и сжиженных газов).

ДОСТОИНСТВА БЕРИЛЛИЯ – очень легкий металл с рекордно высокой удельной жесткостью (по модулю упругости уступает лишь вольфраму и молибдену, но они много плотнее); высокая удельная прочность (37 км); очень тверд – режет стекло; обладает огромной теплоемкостью (в 8 раз превосходит сталь) и большой теплопроводностью (лишь на 12% уступает алюминию); стойкость к резонансным колебаниям, высокое сопротивление усталостному разрушению и большая скорость распространения звука (в 2.5 раза больше стали) делают бериллий незаменимым в двигателестроении и акустической технике

НЕДОСТАТКИ БЕРИЛЛИЯ – редкий и дорогой металл, из-за химической инертности трудно извлекать из руды; низкая пластичность; режется плохо и только твердосплавным инструментом, сваривается специальными методами; токсичен при переработке (тяжелые легочные заболевания, при попадании в ранки вызывает изъязвление, необходимо применять средства индивидуальной защиты)

ПРИМЕНЕНИЕ БЕРИЛЛИЯ – один из лучших материалов для конструкций, где важны собственная масса и жесткость: детали сверхзвуковых самолетов, обшивка ракет (самолет, изготовленный на 80% из бериллия, вдвое легче, чем из алюминия – на 40% увел. дальность полета, больше грузоподъемность); теплозащитный материал в ракетной и космической технике: головные части ракет, оболочки кабин космонавтов, передние кромки крыльев сверхзвуковых самолетов. ; бериллиевая микропроволока (диаметр неск. мкм) имеет прочность 1300 МПа, используется для армирования композиционных материалов на основе алюминия и титана (космическая техника); ответственные детали высокоточных приборов: системы навигации ракет, самолетов, подводных лодок; гироскопы. ; атомная техника (слабо поглощает тепловые нейтроны), конструкционный материал для рентгеновских трубок (поглощает рентгеновские лучи в 17 раз слабее алюминия)

СПЛАВЫ БЕРИЛЛИЯ – очень трудно получить из-за малого размера элементарной ячейки бериллия; основной легирующий элемент – алюминий – практически нерастворим в бериллии при комнатной температуре; пластичнее и технологичнее чистого бериллия; 24% алюминия: прочность 620 МПа, относ. удлинение 3%

МЕТАЛЛЫ С ВЫСОКОЙ УДЕЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ – сплавы на основе: магния (2.3 км), алюминия (2.4 км), титана (2.6 км), железа (2.6 км); чистый бериллий – 16 км!

4.7. МАТЕРИАЛЫ, УСТОЙЧИВЫЕ К ВОЗДЕЙСТВИЮ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ

КОРРОЗИЯ – разрушение металлов под действием окружающей среды; электрохимическая и химическая

КОРРОЗИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ – коррозия под воздействием электролитов: кислот, щелочей и солей (атмосферная, почвенная . ); в средней полосе скорость КЭ 0.2 мм/год

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 266
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 602
  • БГУ 153
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 962
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 119
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1967
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 300
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 409
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 497
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 130
  • ИжГТУ 143
  • КемГППК 171
  • КемГУ 507
  • КГМТУ 269
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2909
  • КрасГАУ 370
  • КрасГМУ 630
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 139
  • КубГУ 107
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 367
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 330
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 636
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 454
  • НИУ МЭИ 641
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 212
  • НУК им. Макарова 542
  • НВ 777
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1992
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 301
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 119
  • РАНХиГС 186
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 243
  • РГГМУ 118
  • РГПУ им. Герцена 124
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 122
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 130
  • СПбГАСУ 318
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 147
  • СПбГПУ 1598
  • СПбГТИ (ТУ) 292
  • СПбГТУРП 235
  • СПбГУ 582
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 193
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 380
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1655
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1513
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2423
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 324
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 306
Читайте также:  Монитор самсунг белый экран

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Знать:

· структуру и свойства титановых сплавов;

· особенности термической обработки титановых сплавов;

· маркировку и свойства промышленных титановых сплавов;

· структуру и свойства бериллиевых сплавов.

Уметь:

· выбирать режим термической обработки титановых и бериллиевых сплавов.

Титан — серебристо-белый металл с высокой механической прочностью и высокой коррозионной и химической стойкостью. Для производства титана используют рутил, ильменит, титанит и другие руды, содержащие 10—40% двуокиси титана Ti02. После обогащения концентрат титановых руд содержит до 65°: TiO2 и сопутствующие окислы железа разделяют восстановительной плавкой. В процессе плавки окислы железа и титана восстанавливаются. в результате чего получают чугун и титановый шлак, в котором содержится до 80—90% TiO2. Титановый шлак хлорируют, в результате чего титан соединяется с хлором, в четыреххлористый титан TiCl4. Затем четыреххлористый титан нагревают в замкнутой реторте при температуре 950—1000°С в среде инертного газа (аргон) вместе с твердым магнием. Магний отнимает хлор, превращаясь в жидкий MgCl2, а твердые частицы восстановленного титана спекаются в пористую массу, образуя тита­новую губку. Путем сложных процессов рафинирования и переплава из титановой губки получают чистый титан. Технически чистый титан (ГОСТ 19807—74) содержит 99,2—99,65% титана.

Свойства и применение титана. Прочность технически чистого титана зависит от степени его чистоты и соответствует прочности обычных конструкционных сталей. По коррозионной стойкости титан превосходит даже высоколегированные нержавеющие стали.

Для получения сплавов титана с заданными механическими свойствами его легируют алюминием, молибденом, хромом и другими элементами. Главное преимущество титана и его сплавов заключается в сочетании высоких механических свойств (σв =1500 МПа; δ=10—15%) и коррозионной стойкости с малой плотностью.

Алюминий повышает жаропрочность и механическую прочность титана. Ванадий, марганец, молибден и хром повышают жаропрочность ти­тановых сплавов. Сплавы хорошо поддаются горячей и холодной обработке давлением, обработке резанием, имеют удовлетворительные литейные свойства, хорошо свариваются в среде инертных газов. Сплавы удовлетворительно работают при температурах до 350—500°С.

По технологическому назначению титановые сплавы делят на деформируемые и литейные. К первой группе относят сплавы под маркой ВТ1, ко второй — ВТЗ, ВТ4. ВТ5 и др., к третьей — ВТ6, ВТ14, ВТ15 (после, закалки и старения).

Для литья применяют сплавы, аналогичные по составу деформируемым сплавам (ВТ5Л, ВТ14Л), а также специальные литейные сплавы. Литейные сплавы имеют более низкие механические свойства, чем соответствующие деформируемые. Титан и его сплавы, обработанные давлением, выпускают в виде прутков, листов и слитков. Титановые сплавы применяют в авиационной и химической промышленности.

Бериллий, (Ве); относится к щелочноземельным металлам.

В свободном виде — серебристо-серый легкий металл.

Свойства: металлический бериллий характеризуется высокой хрупкостью. Температура плавления 1278°C, плотность 1,816 кг/м3.

На воздухе бериллий, как и алюминий, покрыт оксидной пленкой, придающей бериллию матовый цвет. Наличие оксидной пленки предохраняет металл от дальнейшего разрушения и обусловливает его невысокую химическую активность при комнатной температуре.

Нахождение в природе: бериллий относится к редким элементам, его содержание в земной коре 2,6·10–4 % по массе. В морской воде содержится до 6·10–7 мг/л бериллия.

Основные природные минералы, содержащие бериллий: берилл Be3Al2(SiO3)6, фенакит Be2SiO4, бертрандит Be4Si2O8·H2O и гельвин (Mn,Fe,Zn)4[BeSiO4]3S. Окрашенные примесями катионов других металлов прозрачные разновидности берилла — драгоценные камни, например, зеленый изумруд, голубой аквамарин, гелиодер, воробьевит и другие. В настоящее время их научились синтезировать искусственно.

Получение соединений бериллия и металлического бериллия: извлечение бериллия из его природных минералов (в основном берилла) включает в себя несколько стадий, при этом особенно важно отделить бериллий от сходного по свойствам и сопутствующего бериллию в минералах алюминия (Al).

Применение: бериллий в основном используют как легирующую добавку к различным сплавам. Добавка бериллия значительно повышает твердость и прочность сплавов, коррозионную устойчивость поверхностей изготовленных из этих сплавов изделий. Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубок (через которые излучение выходит наружу). В атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов, его используют как замедлитель нейтронов.

МАТЕРИАЛЫ, УСТОЙЧИВЫНЕ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАБОЧЕЙ СРЕДЫ

Знать:

· особенности процесса химической и электрохимической коррозии;

· основные способы защиты деталей машин и конструкций от коррозии;

· группы коррозиностойких, жаростойких и жаропрочных материалов

уметь:

· расшифровать марки коррозиностойких , жаропрочных, жаростойких сплавов

Коррозия металлов происходит вследствие их взаимодепйствия с химически активными веществами, содержащимися в природных и технологических средах. В результате коррозии ежегодно теряется около 10% общего количества выплавляемых черных металлов. Коррозия металлов может быть уменьшена или практически устранена нанесением защитных покрытий (например лакокрасочных); введением коррозионно-стойких материалов с высокой склонностью к пассированию (хром, никель, молибден и др.)

Нержавеющими и коррозионно-стойкими называются стали, обладающие высоким сопротивлением коррозии при воздействии атмосферы воздуха, воды, растворов кислот, солей и многих других реагентов.

Углеродистые, а также мало- и среднелегированные стали отличаются низкой коррозионной стойкостью.

Легирование стали большим с количеством хрома или хрома и никеля сообщает ей высокое сопротивление коррозии.

Различают нержавеющие хромистые и хромоникелевые стали.

Высокая коррозийная стойкость нержавеющей хромистой стали объясняется тем, что на ее поверхности образуется очень тонкая, но прочная и непроницаемая окисная пленка Сr2О3, которая обладает высокими защитными свойствами. Высокая коррозионная стойкость нержавеющей хромоникелевой стали объясняется еще и однородной аустснитной структурой, которая получается благодаря высокому содержанию в стали хрома и никеля.

Хромистые нержавеющие стали должны содержать не менее 12% хрома. Только в этом случае они будут обладать высокой коррозионной стойкостью. Свойства хромистой нержавеющей стали зависят от содержания в ней углерода. По мере увеличения в ней содержания углерода в большой степени возрастает закаливаемость и твердость стали. Закалка и отпуск сообщают хромистым нержавеющим сталям наилучшие механические свойства. Однако в связи с тем, что при отпуске выделяются карбиды хрома однородность структуры и ее коррозионная стойкость снижаются. Поэтому наивысшую коррозионную стойкость, хромистые нержавеющие стали приобретают после закалки и последующей полировки.

Читайте также:  Можно войти или зайти

Эти стали обладают высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в речной воде и удовлетворительной стойкостью в азотной кислоте при комнатной температуре. Соляная и серная кислоты разрушают хромистые нержавеющие стали. Кроме того, эти стали не окисляются на воздухе до 700° С.

Стали 1X13 (ЭЖ1) и 2X13 (ЭЖ2)относятся к феррито-мартенситному классу, а сталь 3X13 (ЭЖЗ) к мартенситному классу. Для получения наилучших механических и антикоррозионных свойств они подвергаются термической обработке (закалке с высоким отпуском). Эти стали обладают высокой пластичностью, удовлетворительной свариваемостью, а в отожженном состоянии хорошо обрабатываются резанием. Поставляются в виде прутков, листов и проволоки.

Стали X18 (ЭИ229) и Х28 относятся к ферритному классу. Это сообщает им лучшую стойкость против воздействия кислот и горячих газов. Сталь 1X18 (ЭИ229) может применяться в качестве окалиностойкого материала при температурах до 900° С, а сталь Х28 при температурах до 1100°С. Эти стали, обладают хорошей свариваемостью и удовлетворительной обрабатываемостью резанием.

Основным недостатком этих сталей является крупнозернистая структура, возникающая при нагреве и сварке, которая сообщает им хрупкость. Измельчение структуры в этих сталях возможно только в результате горячей обработки давлением. Для улучшения свойств стали, содержащей свыше 17% хрома, она может дополнительно легироваться небольшим количеством титана или ниобия. Они уменьшают опасность появления крупнозернистой структуры и улучшают коррозионную стойкость сварных соединений в околошовной зоне.

Сталь 0Х17Т (ЭИ645) содержит дополнительно небольшее-количество титана.

Сталь Х17Н2 (ЭИ268) содержит дополнительно около 2% никеля.

Хромоникелевые нержавеющие стали. Благодаря высокому содержанию хрома и никеля свойства этих сталей по сравнению свойствами хромистых нержавеющих сталей значительно улучшилось: повысились механические свойства, увеличилась коррозионная стойкость и стойкость в кислотах. Это стали аустенитного класса. Они нашли широкое применение в авиационной промышленности. Для получения аустенита сталь закаливают с 1100°С в воде. Высокая температура нагрева при закалке необходима для растворения карбидов и получения однофазной структуры .

Аустенитные хромоникелевые стали в закаленном состоянии, кроме высокой коррозионной стойкости, имеют хорошие технологические свойства. Они обладают высокой пластичностью, в холодном состоянии, хорошо поддаются прокатке, штамповке и волочению. Эти стали хорошо свариваются всеми видами сварки.

Стали: Х13(ЭЖ1), Х18(ЭИ229), ОХ17Т(ЭИ645), Х17Н2(ЭИ268) Х18Н9(ЭЯ1), 0Х18Н9(ЭЯО), 2Х18Н9(ЭЯ2), 2Х/ЗН4Г9(ЭИ100), Х18Н9Т(ЭЯ1Т), 0Х18Н12Б(ЭИ402), Х15Н9Ю(ЭИ904),выпускается в виде листов, лент, прутков, прессованных профилей.

Такие стали широко используют в химической, пищевой, авто­мобильной и других отраслях промышленности

Жаростойкие стали. При высоких температурах металлы и сплавы вступают во взаимодействие с окружающей газовой средой, что вызывает газовую коррозию (окисление) и разрушение материала. Для изготовления конструкций и деталей, работающих в условиях повышенной температуры (400—900°С) и окисления в газовой среде, применяют специальные жаростойкие стали. Жаростойкость (или окалиностойкость) – это способность материала противостоять коррозионному разрушению под действием воздуха или других газовых сред при высоких температурах.

К жаростойким относят стали, содержащие алюминий, хром, кремний. Такие стали не образуют окалины при высоких температурах. Например, хромистая сталь, содержащая 30% Сr, устойчива до 1200°С. Введение небольших добавок алюминия резко повышает жаростойкость хромистых сталей. Стойкость таких материалов при высоких температурах объясняется образованием на их поверхности плотных защитных пленок, состоящих в ос­новном из оксидов легирующих элементов (хрома, алюминия, кремния). Область применения жаростойких сталей — изготовление различных деталей нагревательных устройств и энергетических установок.

Жаропрочные стали. Некоторые детали машин (двигателей внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, металлургического оборудования и т. п.) длительное время работают при больших нагрузках и высоких температурах (500—1000°С). Для изготовления таких деталей применяют специальные жаропрочные стали. Жаропрочность – это способность материала выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций высоких температурах. К числу жаропрочных относят стали, содержащие хром, кремний, молибден, никель и др. Они сохраняют свои прочностные свойства при нагреве до 650°С и боле Из таких сталей изготовляют греющие элементы теплообменной аппаратуры, детали котлов, впускные и выпускные клапаны автомобильных и тракторных двигателей. В зависимости от назначения различают клапанные, котлотурбинные, газотурбинные стали, а также сплавы с высокой жаропрочностью.

Вопросы для самоконтроля:

1. Расшифровать марки нержавеющих, жаропрочных и жаростойких сталей:

Х13(ЭЖ1), Х18(ЭИ229), ОХ17Т(ЭИ645), Х17Н2(ЭИ268) Х18Н9(ЭЯ1), 0Х18Н9(ЭЯО), 2Х18Н9(ЭЯ2), 2Х/ЗН4Г9(ЭИ100), Х18Н9Т(ЭЯ1Т), 0Х18Н12Б(ЭИ402), Х15Н9Ю(ЭИ904).

Титан и его сплавы

К таким материалам, прежде всего относится титан и его сплавы (а также в эту группу входит бериллий (Ве), но он относится к числу редких металлов, а следовательно и очень дорогих).

Тi – металл серебристо-белого цвета, плотность его составляет 4,5 г/см 3 (тяжелее алюминия, но чуть-ли не в двое легче железа); Тплавления – 1672 о С.

Преимущества титановых сплавов:

– малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;

– сочетание высокой прочности с хорошей пластичностью;

– высокая коррозионная стойкость;

-хорошая жаропрочность (может работать при температурах порядка 600-700 о С).

Недостаток – высокая химическая активность с газами при повышенных температурах (поэтому при технологических операциях необходимо применение вакуума или защитной атмосферы); к недостаткам также относится плохая обрабатываемость резанием

Основной легирующий элемент титановых сплавов – это алюминий; он увеличивает прочность и жаропрочность, хотя и снижает пластичность. Упрочнение титановых сплавов достигается легированием, наклепом (холодной деформацией), термообработкой.

В промышленности применяют:

α-сплавы – ВТ5, ОТ4, ОТ4-1, ВТ20…

α+β –сплавы – ВТ3-1 (широко распространенная марка), ВТ6, ВТ8, ВТ9…Двухфазные α+β –сплавы обладают наиболее благоприятным сочетанием механических и технологических свойств; упрочняются термообработкой (закалка + старение), удовлетворительно обрабатываются резанием.

У литейных титановых сплавов в конце маркировки стоит буква Л: ВТ5Л, ВТ3-1Л.

Области применения:- авиа-, ракетостроение – корпуса, лопатки, диски, крепеж; химическая промышленность; судостроение (гребные винты, обшивка); криогенная техника(высокая ударная вязкость сохр-ся до минус253 о С).

Медь и ее сплавы

Медь – пластичный металл красновато-розового цвета, относится к тяжелым металлам (плотность – 8,94 г/см 3 ,т.е. тяжелее железа (7,87)). Температура плавления составляет 1083 о С. Медь обладает хорошей устойчивостью против коррозии. Характерным свойством является ее высокая электропроводность, поэтому широко применяется в электротехнике. Маркировка чистой меди : М00 … М4 (М00-99,99%Си, М4 – 99% Си)

Читайте также:  Можно ли замораживать куриную грудку

В качестве конструкционного материала медь применяется редко (низкие механические свойства). Повышение механических свойств достигается созданием сплавов:

– латуни (Си + Zn)- медно-цинковые сплавы;

– бронзы – все сплавы меди, кроме латуней и медно-никелевых сплавов.

Латуни широко используются в приборостроении, машиностроении, в том числе химическом машиностроении. По способу изготовления различают латуни деформируемые и литейные. В маркировке медных сплавов заглавными буквами русского алфавита обозначают следующие легирующие элементы: О-олово,С – свинец, Ж- железо, Ф-фосфор, Мц –марганец, А –алюминий, Ц – цинк, Б-бериллий, Н–никель.

Деформируемые латуни Литейные латуни

буква буква цифра цифра буква цифра буква цифра

Л62– латунь , содержание Си -62%, ЛЦ23А6Ж3Мц2 – латунь,

остальное – Zn (38%); Zn – 23%. Аl -6%, Fе –3 %, Мп – 2%,

ЛАЖ60-1-1 – латунь, содержание Си-60%, остальное – Си

Аl – 1%, Fе – 1%, ост. – Zn

Применение – прутки, трубы для судо- и приборостроения

Бронзы

Бронзы –это двойные или многокомпонентные сплавы меди с оловом, алюминием, бериллием,, кремнием и др. Различают деформируемые и литейные бронзы.

Деформируемые Литейные

буква буква цифра цифра буква цифра буква цифра

Бр.АЖ 9-4 – бронза, БрО3Ц7С5Н1 – бронза, содержание содержание Аl – 9%, Fе – 4%, Sn -3%. Zn- 7%. Pb- 5%, Ni- 1%,

остальное – Си остальное – Си.

Оловянные бронзы (БрОЦС 4-4-2,5) обладают хорошими антифрикционными свойствами , поэтому широко используются для изготовления вкладышей, деталей подшипников.

Алюминиевые бронзы (БрАЖМц 10-3-1,5)применяют для изготовления высокоответственных деталей типа шестерен, втулок, фланцев.

Бериллиевая бронза (БрБ2) обладает высокой прочностью и упругостью; применяется для изготовления всевозможных пружин, пружинящих контактов приборов.

Другие цветные металлы нашли меньшее применение в технике. Тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, хром, тантал, ниобий) и никель, а также их сплавы используются как жаропрочные. Сплавы легкоплавких металлов (олова, цинка, свинца) используются в подшипниках скольжения (эти сплавы называются баббиты) и в качестве припоев для пайки металлов. Кроме того, значительная часть цинка расходуется на нанесение покрытий на металлические изделия, олова – на лужение консервной жести, свинца – на изготовление оболочек электрических кабелей, производство свинцовых аккумуляторов, емкостей для хранения радиоактивных материалов.

Композиционные материалы (КМ) по удельной прочности (удельная прочность – это прочность материала, отнесенная к его плотности), прочности при высокой температуре, сопротивлению усталостному разрушению и другим свойствам значительно превосходят все известные конструкционные сплавы. Уровень заданного комплекса свойств проектируется заранее. При этом КМ придают по возможности форму, максимально приближающуюся к форме готовых деталей.

Композиционными называют сложные материалы, в состав которых входят сильно отличающиеся по свойствам нерастворимые или малорастворимые один в другом компоненты, разделенные ярко выраженной границей.

Компонент, непрерывный в объеме КМ называется матрицей. Компонент , распределенный в матрице, чаще всего играет роль упрочнителей и называется наполнителем или арматурой.

КМ подразделяются на волокнистые (упрочнитель- волокна , диаметр которых намного меньше размеров матрицы, а длина равна длине изделия), слоистые ( упрочнитель – в виде пластин), дисперсноупрочненные (содержат частицы, значительно меньшие по размеру, чем изделие).

Упрочняющие компоненты (арматура, наполнитель) равномерно распределены в матрице.

КМ, имеющие одинаковые свойства во всех направлениях, называются изотропными. К ним относятся композиты, наполненные порошками, короткими волокнами, чешуйками.

Материалы, свойства которых неодинаковы в различных направлениях, называются анизотропными. Это КМ с армирующими элементами в виде непрерывных волокон, пластин, ткани, сеток и т.д.

Армирующие элементы (чаще всего используют волокна) несут внешнюю нагрузку и должны обладать низкой плотностью, высокой прочностью, химической стойкостью и др.

В качестве армирующего элемента используют углеродные, борные, стеклянные и органические волокна, волокна карбида кремния и др. в виде нитей, жгутов, лент, а также в виде сетки из проволоки.

Матрица придает требуемую форму изделию, влияет на создание свойств КМ, защищает арматуру (наполнитель) от механических повреждений и других воздействий среды. В зависимости от материала, матрицы подразделяются на металлические, полимерные или керамические.

Для изготовления металлических матриц используют металлы с небольшой плотностью – алюминий, магний, титан и сплавы на их основе, а также никель, служащий основным компонентом жаропрочных сплавов и кобальт. Упрочнение легких металлов и их сплавов высокопрочными волокнами позволяет создавать КМ с высокой удельной прочностью. Жаропрочные КМ изготавливают на основе сплавов никеля и кобальта, упрочненных керамическими (SiC, Si3Ni4 Al2O3) и углеродными волокнами. . Их применяют для изготовления тяжелонагруженных деталей газотурбинных двигателей, камер сгорания, тепловых экранов, жаростойких труб.

В качестве полимерных матриц применяют эпоксидные, полиамидные, феноло-формальдегидные и другие смолы. КМ на основе полимеров имеют низкую плотность, высокую коррозионную стойкость и др. положительные свойства. Однако для большинства КМ с неметаллической матрицей характерны низкая прочность связи волокна с матрицей, резкая потеря прочности при температурах выше 100-200 о С. Упрочнителями служат углеродные, борные, стеклянные и органические волокна в виде нитей, жгутов, лент.

В качестве керамических матриц используют материалы на основе оксидов (SiО2 , Al2O3

ZrО2 BeO2 ), боридов (TiB2, ZrB2) , карбидов (SiC, TiC). КМ с керамической матрицей обладают высокимитемпературой плавления, стойкостью к окислению, термоударам, прочностью при сжатии.

Керамические КМ на основе карбидов и оксидов с добавками металлического порошка называются керметами. Наиболее распространенные керметы – это материалы на основе оксида алюминия и тугоплавких металлов. Помимо порошков для армирования керамических КМ используют металлическую проволоку из вольфрама, молибдена, ниобия, жаропрочной стали, а также неметаллические волокна (керамические и углеродные).

По способу изготовления КМ подразделяют на полученные жидко- и твердофазными методами, методами осаждения – напыления и комбинированными методами. Кжидкофазным методам относят пропитку арматуры полимером или жидким металлом . К твердофазным методам – прессование, прокатку, экструзию (выдавливание), ковку, сварку взрывом, волочение, при которых компоненты формируются в КМ, где в качестве матрицы используют порошки или тонкие листы (фольгу). При получении КМ осаждением – напылением, матрица наносится на волокна из раствора солей, парогазовой фазы, плазмы.

Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 286 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector