 |
Материалы с малой плотностью
|
|
|
|
Материалы с малой плотностью (легкие) широко используются в авиа- ракетной и космической технике, а также в авто- судостроении и др. Их применение дает возможность снизить массу и за счет этого увеличить грузоподъемность летательных аппаратов.
Основными легкими конструкционными материалами являются: пластмассы, цветные металлы –
Mg Be Al Ti и сплавы на их основе.
Алюминий и его сплавы
Помимо небольшой плотности (2,7 г/см 3 - это примерно в 3 раза меньше плотности железа), алюминий характеризуется высокой электропроводностью, коррозионной стойкостью. Температура плавления у алюминия довольно низкая – 660 о С.
Механические свойства технического алюминия сравнительно невысоки; лучшие свойства у сплавов на его основе. Маркировка алюминия: А0 – 99,0 % Al … А999 - 99,999 % Al.
Алюминиевые сплавы
| Деформируемые (при изготовлении деталей применяют методы обработки давлением) | Литейные | |
| Не упрочняемые термообработкой | Упрочняемые термообработкой * | Наиболее распространенные литейные алюминиевые сплавы (предназначены для изготовления фасонных отливок) - это силумины - сплавы системы Al– Si (силициум, отсюда и название). Маркировка: АЛ2…АЛ20 |
| Имеют невысокую прочность,но высокую пластичность. - АМц - сплав системы алюминий - марганец (Мп – до1,5 %) - АМг2 - сплав алюминия с магнием (Мg ~ 2%). Прочность сплавов может быть повышена путем холодной деформации (нагартовкой). Применяют для слабонагруженных деталей и сварных конструкций. | Основной легирующий элемент алюминиевых сплавов упрочняемых т/о – это медь - Дюралюмины Д16, Д18 (Al- Си- Mg) - Высокопрочные алюминиевые сплавы - имеют более высокие прочностные характеристики, маркируются В95, В96; применяются, например для обшивки тяжелых самолетов. - Ковочные алюминиевые сплавы, например АК6 – широко применяется для изготовления средненагруженных деталей сложной формы, изготавливаемых методом ковки или штамповки. |
* Для повышения прочности упрочняемые т/о алюминиевые сплавы подвергают закалке и последующему старению (дисперсионному твердению. При этом в отличие от сталей мах прочность сплава достигается старением, а не закалкой.
|
|
|
Магний и его сплавы
Магний очень легкий металл, его плотность - 1,74 г/см 3. Температура плавления, как и у алюминия – невысокая – 650о С. Магний химически очень активен, вплоть до самовозгорания на воздухе, поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с магнием (чаще применяют покрывные флюсы). Магний имеет невысокие механические свойства, лучшие свойства – у его сплавов. Основными являются сплавы магния с алюминием, цинком, марганцем, цирконием (Zr). Сплавы упрочняют закалкой с последующим старением.
Главным преимуществом магниевых сплавов является их высокая удельная прочность (прочность, отнесенная к удельному весу). Поэтому магний используется в самолето- и ракетостроении.
Из-за низкой сопротивляемости коррозии необходима защита оксидированием (создание на поверхности изделий защитных оксидных пленок) с последующим лакокрасочным покрытием.
Деформируемые магниевые сплавы: МА1, МА8, МА9, МА12.
Литейные магниевые сплавы: МЛ3, МЛ5, МЛ19.
Материалы с высоко удельной прочностью (прочность, отнесенная к удельному весу)
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/см3 (тяжелее алюминия, но чуть-ли не в двое легче железа); Тплавления - 1672о 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)
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
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.
|
|
|
|
|
|
