Высокопрочные алюминиевые сплавы (В95, В98), их состав, термическая обработка, свойства и применение.

Предел прочности этих сплавов достигает 550-700 МПа, но при меньшейплотности чем у дюралюмина. Представителем высокопрочных алюминевых сплавов является В95. При увеличении содержания Mg и Zn прочность сплавов повышается, а их пластичность и коррозионная стойкость понижается. Добавки марганца и хромо улутшают коррозионную стойкость. Сплавы закаливают от 460-470 (с охлаждением в холодной или горячей воде)и подвергают искусственному старению при 135-145 16 ч. По сравнению с Д обладают большой чувствительностью к концентрантам напряжений и пониженной коррозионной стойкостью под напряжением. И них меньше, чем у Д предел выносливости и вязкости разрушения. Профили из сплавов В95 значительно прочнее листов. Сплавы обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии и сравнительно легко деформируется в холодном состоянии после отжига. Листы сплава планируют сплавом Al для повышения коррозионной стойкости. Хорошо обрабатывается резанием и сваривается точечной сваркой, его применяют в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при Т<=100…120.

50.Литейные алюминиевые сплавы, особенности состава, свойства, термическая обработка и применение.

Должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлении коррозии и др. Высокими литейными свойствами обладают сплавы, содержащие в своей структуре эвтектику. Содержание легированных элементов в литейных сплавах выше, чем в деформированных. Чаще применют сплавы Al-Si, Al-Cu, Al-Mg, которые дополнительно легируют небольшим количеством меди и магния, марганца, никеля, хрома. Многие отливки из Al-х сплавов подвергают термической обработке: 1)искуственное старение (при 175град, в теч. 5-20 ч без предварительной закалки); 2)отжиг (при 300 в теч 5-10 ч; охлаждение приотжиге проводят на воздухе); 3)закалка на естественное старение (Т закалки 510-520 и 535-545 в зависимости от сплава); 4)закалка и кратковременное (2-3 ч) искусственное старение при 150-175); 5)закалка и полное искусственное старение при 200 3-5 ч.; 6)закалка истабилизирующий отпуск при 230 и 250 в теч 3-10 ч; 7)закалка и смягчающий отпуск при 240-260 в теч 3-5 ч.

 

51.САПы и САСы – конструкционные материалы на основе алюминия. Состав, технология производства деталей, структура, свойства и применение.

Спеченные алюминиевые сплавы(САСы)получают путем брикетирования и последующего прессования при температуре~500⁰С порошков алюминия и стандартных алюминиевых сплавов.САСы при комнатной температуре имеют механические хар-ки,св-ые стандартным сплавам,но при 350-400⁰С они обладают большей жаропрочностью.Спеченный алюминиевый порошок(САП) получают прессованием и последующим спеканием алюминиевой пудры, состоящей из чешуек алюминия толщиной около 1 мкм.Различение в св-ах-результат содержания в САПе значительного кол-ва Al₂O₃,от 6-9% в САП-1 до 18-22% в САП-4.основное преимущество САП-высокая жаропрочность, что объясняется стабильностью структуры, т. к. Al₂O₃ при высоких температурах не входит в деффузионное взаимодействие с алюминием и не происходят процессы коагуляции. САП отличается сравнительно высокой прочностью даже при темп.500⁰С.Кратковреммено САПы можно эксплуатировать даже при 1000-1100⁰С.В следствие низкой пластичности САПа холодная деформация его затруднительна.Все операции листовой штамповки САПа

проводят при темп.420-470⁰С.Листы из САПа можно клепать заклепками также из САПа но с пониженным содержанием Al₂O₃. Листы САП-1,плакированны другими алюминиевыми сплавами, удовлетворительно свариваются контактной сваркой.сварка плавления затруднена.САПы рекомендуются для изготовления детали, работающих при темп.300-500⁰С.

 

52. Свойства технически чистого титана. Влияние легирующих элементов на аллотропическое превращение в титане. Классификация титановых сплавов по структуре в равновесном состоянии. Титан относится к легким металлам с плотностью 4,51 т/м³. До температуры 882°С он имеет гексагональную плотноупакованную (ГПУ) кристаллическую решетку a (Ti_a), выше этой темпера­туры устойчива объемно центрированная кубическая (ОЦК) кристаллическая решетка b (Ti_b). Химически чистый титан имеет низкий предел прочности (s_в = 250 МПа) и высокую пластичность. Существенное влияние на прочность титана оказывают примеси. Например, небольшое (до 0,5%) содержание примесей в техническом титане ВТ1-0 увеличива­ет s_в до 500 МПа. Легирующие элементы в основном образуют с титаном твердые растворы и обеспечивают интенсивное упрочнение сплавов. Например, легирование сплава ВТ5 пятью процентами алюминия упрочняет его до s_в = 800... 900 МПа. Сложнолегированные однофазные a-сплавы типа ВТ18 имеют предел прочности в отожженном состоянии до 1000...1200 МПа. Кроме упрочнения легирующие элементы оказывают влияние на температуру полиморфного превращения a-титана в b-титан. Некото­рые из них позволяют получить сплавы с устойчивой при комнат­ной температуре двухфазной (a + b)-структурой, которые можно упрочнять путем термообработки. a-стабилизаторы – Al, Ga, La, Ge, C, N, O – повышают температуру полиморфного превращения a«b и расширяют температурную область существования a-фазы. Нейтральные упрочнители – Zr, Hf, Th, ма­ло влияющие на температуру полиморфного превращения. b -стабилизаторы снижают температуру полиморфного пре­вращения в титане, расширяют температурную область существова­ния b-фазы. а) изоморфные b-стабилизаторы - V, Мо, Nb, Та, Rе. Эти элементы имеют однотипную с b-титаном кристаллическую решетку, хорошо в нем растворяются и препят­ствуют его превращению в a-титан.б) эвтектоидообразующие (квазиизоморфные) b-стабилиза­торы - Cr, Со, Mn, Fe и др. Они обладают замедлен­ной скоростью образования эвтектоидной структуры. Классификация титановых сплавов по структуре в равновесном состоянии. a-сплавы ВТ1-00; ВТ1-0; ВТ1; ВТ5; ВТ5-1; ВТ18 и другие об­ладают высокой термической стабильностью, сопротивляемостью коррозии и газонасыщению поверхностного слоя до температуры 600°С, хорошо свариваются. Нелегированные титановые сплавы име­ют высокую пластичность и хорошо деформируются в холодном со­стоянии. Все эти сплавы термически не упрочняются. Псевдо-a-сплавы ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ОТ4-2, ВТ4, АТ2, АТ3, АТ4, ВТ20, ТС5 и др., легированные в основном a-стабилизато­ром (Аl) и небольшим количеством b-стабилизирующих элемен­тов (Мn до 2%, Мо до 1%), имеют до 10% b-фазы, повыша­ющей их технологическую пластичность и прочность. Эти сплавы обладают удовлетворительной свариваемостью и коррозионной стой­костью.(a+b)-сплавы: ВТ6С, ВТ6, ВТ8, ВТ9, ВТ3-1, ВТ14, ВТ16, ВТ22, ВТ23, ВТ25, ВТ28, ВТ33 и др., легированные изоморфными (Мо, V и др.) и квазиизоморфными (Мn, Сг, Fе и др.) b-стабилизаторами, обеспечивающими возможность термического упрочнения до s_в = 1300... 1500 МПа путем закалки и старения, являются высокопрочными и жаропрочными. Псевдо-b-сплавы ВТ15, ТС6 - высоколегированные сплавы на основе b-фазы с небольшим количеством a-фазы. После закалки эти сплавы имеют термодинамически нестабильную b-фа­зу (b_н) и обладают достаточно высокими прочностью (s_в = 800 МПа) и пластичностью. Путем старения они дополнительно упроч­няются до s_в = 1300...1500 МПа. Группа b-сплавов представлена одним сплавом марки 4201, содержащим 33% Мо. Сплав имеет высокую пластичность и сред­нюю прочность, термически не упрочняется.

 

53. Классификация титановых сплавов по структуре в равновесном состоянии. Свойства и применение сплавов с различной структурой. a-сплавы ВТ1-00; ВТ1-0; ВТ1; ВТ5; ВТ5-1; ВТ18 и другие об­ладают высокой термической стабильностью, сопротивляемостью коррозии и газонасыщению поверхностного слоя до температуры 600°С, хорошо свариваются. Нелегированные титановые сплавы име­ют высокую пластичность и хорошо деформируются в холодном со­стоянии. Все эти сплавы термически не упрочняются. Их применя­ют для изготовления сварных бандажей, обтекателей, резервуаров, корпусных деталей самолетов и двигателей, для изготовления тру­бопроводов и трубопроводной арматуры. Псевдо-a-сплавы ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ОТ4-2, ВТ4, АТ2, АТ3, АТ4, ВТ20, ТС5 и др., легированные в основном a-стабилизато­ром (Аl) и небольшим количеством b-стабилизирующих элемен­тов (Мn до 2%, Мо до 1%), имеют до 10% b-фазы, повыша­ющей их технологическую пластичность и прочность. Эти сплавы обладают удовлетворительной свариваемостью и коррозионной стой­костью, их применяют для элементов обшивки, элеронов, деталей хвостового оперения, передних кромок крыла и деталей, сварива­емых из листа, стоек, кронштейнов и др. Сплавы используют в отожженном состоянии, так как эффект упрочняющей термообработки невелик.(a+b)-сплавы: ВТ6С, ВТ6, ВТ8, ВТ9, ВТ3-1, ВТ14, ВТ16, ВТ22, ВТ23, ВТ25, ВТ28, ВТ33 и др., легированные изоморфными (Мо, V и др.) и квазиизоморфными (Мn, Сг, Fе и др.) b-стабилизаторами, обеспечивающими возможность термического упрочнения до s_в = 1300... 1500 МПа путем закалки и старения, являются высокопрочными и жаропрочными. Их применяют для из­готовления силовых узлов, корпусов, дисков и других деталей компрессора. По удельной прочности эти сплавы при температурах 400...600°С превосходят все другие конструкционные материалы, за исключением бериллиевых сплавов. Сплав ВТ22 имеет наивысшую усталостную прочность. Псевдо-b-сплавы ВТ15, ТС6 - высоколегированные сплавы на основе b-фазы с небольшим количеством a-фазы. После закалки эти сплавы имеют термодинамически нестабильную b-фа­зу (b_н) и обладают достаточно высокими прочностью (s_в = 800 МПа) и пластичностью. Путем старения они дополнительно упроч­няются до s_в = 1300...1500 МПа. Сплавы применяют для изготов­ления сложных по форме тяжелонагруженных деталей типа банда­жей, а также болтов высокой надежности. Группа b-сплавов представлена одним сплавом марки 4201, содержащим 33% Мо. Сплав имеет высокую пластичность и сред­нюю прочность, термически не упрочняется.

 

54. Титановые сплавы, упрочняемые термообработкой. Виды термической обработки, структура, свойства и применение термически упрочненных титановых сплавов. Для получения равновесного состояния применяется отжиг. Отжиг проводят при температурах на 20…30% ниже температуры преврвщения (a+b) в b. Любой нагрев выше 550…600С необходимо выполнять в нейтральной среде или в вакууме. Если нагрев проводить на воздухе необходимо удалять поверхностный слой десятые доли мм. Упрочняющая термическая обработка состоит из закалки и искусственного старения. Закалкой и старением упрочняются двухфазные (a+b)-ти­тановые сплавы. Схема образования структур при закалке и старе­нии показана на рис.

 

Обобщенная диаграмма состояния «Тi-b-стабилизирующий легирующий элемент» состоит из двух кривых линий, исходящих из точки аллотропического превращения в титане (Т = 882°С). Первая кривая (нижняя, 882°С - С_a) ограничивает область существова­ния твердого раствора a, а точка С_a соответствует предель­ной концентрации твердого раствора при комнатной температуре. Вторая кривая (верхняя, 882°С - С_b) определяет границу между областями (a+b) и b, а точка пересечения ее с осью абс­цисс С_b соответствует минимально необходимой концентрации вто­рого компонента для образования твердого раствора b, устойчи­вого во всем интервале температур вплоть до температуры плавле­ния. В условиях равновесия приведенная выше диаграмма состоит из трех областей твердых растворов: a, a+b и b.

 

55. Характеристика магния. Влияние легирующих элементов на свойства сплавов магния, их классификация и маркировка. Магний и его сплавы Больше всего магния растворено в морской воде. Технология получения магния из руд очень дорогая. Производство магния осуществляется электролитическим и термическим способом из доломита и магнезита. Магний металл серебристого цвета. Температура плавления 650°С. Имеет ГПУ решетку. Плотность 1,74 г/см³. Модуль упругости Е=45 ГПа. Предел прочности s_В=180 МПа. Относительное удлинение 12%. Магний - химически активный металл. Окисляется на воздухе с образованием окисной пленки. Магниевые сплавы хорошо свариваются, легко обрабатываются резанием. При температуре 623°С магний на воздухе горит. Непрерывные твердые растворы магний образует только с кадмием. Железо, медь, кремний, никель, ухудшают коррозионную стойкость магния. Наиболее распространенные легирующие элементы: цирконий, марганец, бериллий, алюминий, цинк. Торий, неодим, церий улучшают жаропрочность магния при температуре 250-300°С. Классификация и маркировка магниевых сплавов Магниевые сплавы делят по технологическому признаку на деформируемые и литейные. Деформируемые маркируются буквами МА, а литейные МЛ, после которых следует порядковый номер сплава и иногда вид термообработки. По плотности магниевые сплавы делят на легкие и сверхлегкие. Сверхлегкие имеют плотность 1,3-1,6 г/см³. По температуре эксплуатации магниевые сплавы делят на сплавы общего назначения; жаропрочные сплавы, работающие при температуре до 200°С; высокопрочные сплавы, работающие при температуре 250-300°С; сплавы, предназначенные для работы при криогенных температурах.

56. Медь и сплавы на ее основе, их маркировка, свойства и применение. Медь – один из древнейших металлов. Она дала название одному и древних веков. Содержание меди в земной коре невелико. Чистая медь – металл розово-красного цвета, кристаллизуется в решетке ГЦК. Полиморфных превращений не имеет. Особенностями меди являются: высокая тепло- и электропроводность, пластичность в холодном состоянии, сопротивляемость коррозии в нормальных условиях. Медь является основой для важнейших сплавов - латуней и бронз. Плотность меди – 8,94 г/см³, температура плавления 1083°С. Чистая литая медь имеет предел прочности s_В=150-200 МПа, относительное удлинение d=15-25%; нагартованная медь имеет s_В=400-430 МПа, d=1-2%. Коэффициент температурного расширения a=16,5×10^-6 1/град. Модуль упругости при растяжении Е=115 ГПа. Все примеси понижают электропроводность меди и образуют 3 группы соединений: - твердые растворы с Ni, Zn, Sb, Al, Zr, As, Fe, P; - легкоплавкие эвтектики с Pb и Bi; - соединение кислорода и серы с медью. Классификация и маркировка медных сплавов Чистая медь марок М0 и М1 применяется в авиационной промышленности для изготовления проводов. Для изготовления токопроводящих деталей, прокладок, заглушек, стопоров используют медь марок М2 и М3. При создании сплавов меди используют следующие легирующие элементы: Zn, Pb, Mn, Ni, Fe, Be, Cr. Медные сплавы делят на 2 группы: латуни – сплавы меди с цинком и бронзы – сплавы меди с другими элементами (среди которых тоже может быть цинк в небольшом количестве). По технологическому признаку латуни и бронзы делят на деформируемые и литейные. Сплавы маркируют большими русскими буквами: Л – для латуни, Бр для бронзы. После этих букв следует буквенное обозначение основных элементов, образующих сплав. Цифры, следующие за буквами, указывают количество легирующих элементов. Записываются цифры через тире. Для деформируемых латуней первые 2 цифры указывают содержание меди в сплаве в процентах, затем следуют соответствующие цифры и буквы, указывающие количество легирующих элементов. Содержание цинка в деформируемых латунях определяется вычитанием от 100 процентов количества меди и остальных легирующих элементов. В деформируемых бронзах содержание основного компонента – меди – не указывается, а определяется по разности от 100%. Отличие в маркировках литейных и деформируемых сплавах следующее: в литейных сплавах содержание легирующих элементов в процентах ставится сразу же после буквы, обозначающей его название. Для маркировки используют следующие обозначения легирующих элементов: О- олово; Ц- цинк; С- свинец; Мц- марганец; Ж- железо; Н- никель; Ф- фосфор; Б- бериллий; К- кремний; Х-хром; Су- сурьма.

 

57.Общая характеристика бериллия. Сплавы на основе бериллия, их свойства и применение.

Берилий применяется в ядерной технике, авиационной технике, в ракетной технике. Имеет высокую прочность,высокое сопротивление ударным нагрузкам сопротивления термическому растрескиванию, низкая плотнисть, высокий модуль упругости, размерная стабильность,высокая теплопроводим. хорошая стоимость. Обладает полиморфизмом

β-Be ОЦК * 1250⁰С

α –Be ГПУ

Сплавы

Все Лигир. Ве:Al,Ni,коб,Cu,Недостаток: хрупкость.Получ.Ве сплавы спеканием до 4%ВеО.

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: