 |
Литейные магниевые сплавы : МЛ3, МЛ5, МЛ19.
|
|
|
|
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.
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, БрО3Ц7С5Н 1 – 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
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), слоисты е ( 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 100-200о 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. К жидкофазным 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.
|
|
|
