Титановые сплавы в основном подвергают отжигу, закалке и старению, а также химико-термической обработке.

Титан благодаря хорошему сочетанию механических и технологических свойств и высокой коррозионной стойкости находит широкое применение в самых различных отраслях промышленгости: авиакосмической, химическом и нефтяном машиностроении, черной и цветной металлургии, пищевой промышленности и в других отраслях.

Авиационная промышленность была первым потребителем титана. Создание летательных аппаратов со скоростями близкими к скорости звука и превосходящими ее, определило ряд технических и экономических требований к конструкционным материалам, идущим на изготовление корпуса самолета и его обшивки, а также двигателей, которые невозможно было удовлетворить без применения материалов на основе титана. Авиационно-космическая и техника сейчас определяет темпы развития титановой промышленности, хотя доля ее в общем объеме потребления титана постепенно снижается.

Применение титана в химической промышленности, машиностроении и других отраслях народного хозяйства.

Благодаря высокой коррозионной стойкости титан и его сплавы широко используются в химической промышленности: теплообменники и выпарная аппаратура, реакторы, скрубберы, сушилки, разделительные колонны, емкости, насосы, прочее оборудование. Примерно 30% титана расходуется на изготовление коммуникаций из титана, примеяемых в химической промышленности, используется в хлорном производстве.

Широкое применение титан находит в производстве искусственного волокна, красителей, азотной кислоты, синтетических жирны кислот, хлорированных углеводородов, кальцинированной соды, в хлорорганическом синтезе, во многих агрессивных средах.

Большой интерес вызывает применение фасонного литья для изготовления титановых насосов и запорной арматуры. В мировой практике трубы из титана широко применяют в нефтяной промышленности В судостроении с увеличением размеров кораблей требуются все более мощные турбинные двигатели, паровые котлы и конденсаторы. По объему применения титана цветная металлургия занимает второе место среди гражданских отраслей промышленности. Наибольшее распространение титановое оборудование получило на предприятиях кобальтово-никелевой и титаново-магниевой промышлености, а также в производстве меди, цинка, свинца, ртути и других металлов. Титан применяется в качестве элемента, повышающего твердость алюминиевых сплавов, и модификатора, позволяющего получать мелкозернистую структуру металла. Добавки титана повышают качество чугуна и стали. Отдельно или с другими элементами титан применяется как раскислитель при производстве многих низколегированых и углеродистых сталей.

5. БЕРИЛИЙ

Помимо очень высоких удельных прочности и жесткости, бериллий имеет большую теплоемкость, обладает хорошими теплопроводностью и электропроводимостью, демпфирующей способностью и другими ценными свойствами.

Бериллий относится к числу редких металлов. Его добывают из минерала берилла, представляющего собой двойной силикат бериллия и алюминия. Содержание в земной коре бериллия небольшое – 0,0005%. Малая распространенность в природе, сложная и дорогая технология извлечения из руд, получение из него полуфабрикатов и изделий определяют высокую стоимость бериллия. Помимо высокой стоимости, малой пластичности, низкой технологичности и анизотропии свойств к недостаткам следует отнести токсичность бериллия. В связи с этим обработку бериллия на металлорежущих станках проводят в специальных помещениях и в специальных пылезащитных костюмах и масках. При работе с бериллием необходимо тщательно выполнять правила техники безопасности.

По удельным прочности и жесткости бериллий превосходит высокопрочные стали и все сплавы на основе легких металлов Mg, Al и Ti, а по удельной жесткости и металлы, обладающие более высоким модулем упругости (W и Mo). К тому же высокий модуль упругости бериллия мало изменяется при увеличении температуры до 450⁰ С. Вот почему бериллий является одним из лучших материалов для деталей конструкций, где особо важны собственная масса конструкции, жесткость ее силовых элементов. Расчеты показали, что самолет, изготовленный на 80% из бериллия, будет в 2 раза легче, чем из алюминия. При этом на 40% увеличится дальность полета и значительно повышается грузоподъемность самолета.

Бериллий применяют в консолях крыльев, элеронах, тягах управления и других деталях сверхзвуковых самолетов, в ракетной технике из него изготовляют панели обшивки, промежуточные отсеки, соединительные элементы, приборные стойки.

Бериллий обладает большой скрытой теплотой плавления и очень высокой скрытой теплотой испарения. По удельной теплоемкости он в 2,5 раза превосходит алюминий, в 4 раза – титан и в 8 раз – сталь, по электропроводимости и теплопроводности стоит за алюминием, уступая ему в теплопроводности только ~ 12%. Все эти свойства способствуют успешному применению бериллия в качестве теплозащитного материала в ракетной и особенно космической технике (головные части ракет, передние кромки крыльев сверхзвуковых самолетов, оболочки кабин космонавтов).

Применение бериллия как конструкционного материала в атомной технике вызвано его способностью слабо поглощать.

Бериллиевые сплавы

Основные трудности при создании бериллиевых сплавов вытекают из его недостатков: большой хрупкости и высокой стоимости. Главная сложность при легировании бериллия обусловлена малым размером атома бериллия. Большинство элементов, растворяясь в бериллии, искажают его кристаллическую решетку, в результате чего увеличивается его хрупкость. В связи с этим наибольшее распространение получили сплавы бериллия с практически нерастворимым в нем при 20⁰ С алюминием.

Бериллиды – представляют собой соединения бериллия с переходными металлами (Ta, Nb, Zr и другие). Бериллиды имеют высокую температуру плавления (~ 2000⁰ С), высокую твердость, жесткость при сравнительно низкой плотности. Однако они очень хрупкие. Из них изготовляют мелкие несложные по форме детали для гироскопов и систем управления.

 

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Минералокерамика

Основой керамики является корунд - минерал кристаллического строения. Он состоит из оксида алюминия А1₂О_3. Получают корунды из глинозема в электропечах при высокой температуре, поэтому их называют электрокорундами.

Кристаллы электрокорунда смешивают со связующим веществом (стеклом). Из этой смеси делают стандартные минералокерамическиережущие пластинки.

Белые минералокерамические пластинки выпускаются под маркой ЦМ332.

Минералокерамика обладает очень высокой твердостью. По этому показателю на приближается к алмазу.

Минералокерамика имеет температуростойкость порядка 1500° С. Это позволяет обрабатывать металлы со скоростью 800.. „600 м/мин.

Главный недостаток минеракерамики - низкая механическая прочность. Режущие лезвия пластинок являются хрупкими и могут выкрашиваться в процессе резани. Поэтому минералокерамика пригодна только для тонкой окончательной обработки.

Керметы

Керметы - это составы из кристаллов корунда и карбидов тугоплавких металлов. Пластинки керметов имеют темную окраску. Они выпускаются в виде многогран-ых и круглых пластинок. Керметы имеют марки: ВОК-бО, ВОК-63 и 63.

Керметы имеют предел прочности на изгиб почти в два раза выше, чем минералокерамйка. Однако тем пературостойкость керметов ниже (1300° С). Твердость пластинок из кермета и минералокерамики практически одинакова.

Они применяются для окончательной обработки металлов резанием.

Нитрид бора

Это искусственный инструментальный материал темного цвета, не имеющий природного аналога. Нитрид бора по твердости уступает только синтетическому алмазу, превосходя минералокерамику и керметы, Нитрид бора прочнее всех других синтетических инструментальных материалов 1з него можно изготавливать вставки-лезвия для режущих инструментов. Температуростой кость нитрида бора равна 1800° С. Это выше, чем у всех ч\звестных инструментальных материалов. Нитрид бора выпускают под названием «эльбор». Эльбором оснащаются резцы, которыми ведется окончательная обработка чу­дных деталей, труднообрабатываемых материалов и термбобработанных сталей.

Синтетические алмазы

Из синтетических алмазов делают вставки-лезвия для режущих инструментов, по твердости синтетические алмазы незначительно уступают природным. Прочностные характеристики синтетических алмазов очень высоки, они выдер­живают значительные ударные нагрузки. Это позволяет обрабатывать вязкие и пла­стичные материалы, выглаживать стальные закаленные поверхности.

Температуростойкость алмазов сравнительно низка (650° С). Этот недостаток компенсируется высокой теплопроводностью.

Синтетические алмазы маркируются буквами АС.

Применяются они для прецизионной обработки алюминиевых и медных сплавов_: пластмасс, стеклопластиков, полупроводниковых материалов.

Большие скорости резания (1000-12000 м/мин) обеспечивают высокую произво­дительность обработки.

Резина

Резина является продуктом химической реакции (вулканизации) натуральных и синтетических каучуков.

Основой натурального каучука является млечный сок (латекс) бразильской гевеи, растущей в Бразилии, Юго-Восточной Азии, на острове Шри-Ланка, Малайском архипелаге и в других местах. Латекс представляет собой молочно-белую жидкость со слабым желтым, розовым или сероватым оттенком. Собранный из надрезов на коре латекс отстаивается в течение нескольких часов, а затем концентрируется центрифугированием или выпариванием до 61-68%. Из-за ограниченной сырьевой базы натуральные каучуки не нашли широкого промышленного применения.

Синтетические каучуки (натрий-бутадиеновые, изопреновые, хлоропреповые, бутадиен-стирольные, бутадиен-нитрильные и др.) получают методами полимеризации и поликонденсации. Сырьем для получения синтетических каучуков являются нефть, нефтепродукты, природный газ, древесина и др.

Впервые технологию получения синтетического натрий-бутадиенового каучука разработал советский ученый С.В.Лебедев.

Для производства резиновых изделий используют такие технологии как: непрерывное выдавливание, прессование, литье под давлением. Завершающей операцией при изготовлении резиновых изделия является вулканизация. Вулканизация – обработка отформованной сырой резиновой смеси серой, металлическим натрием или диаминобензолом.

Резина как конструкционный материал имеет ряд специфических свойств, существенно отличающихся от свойств металлов и других материалов. Резина отличается высокими эластическими свойствами: она способна переносить значительные деформации (порядка 1000% и больше) без разрушения. Модуль упругости резины составляет 10-100 кг/см², коэффициент Пуассона 0,4-0,5. Резина обладает амортизирующей способностью, имеет высокую сопротивляемость многократному изгибу. Хорошее сопротивление истиранию, уплотняющая способность, малый удельный вес и газоводонепроницаемость резины делают ее незаменимым материалом для производства ряда деталей. Известны высокие электроизолирующие свойства и хорошая стойкость резины к действию жидкого топлива и масел.

Латексы

Латексы по способу получения делятся на натуральные, синтетические и искусственные.

Натуральный латекс получают главным образом из млечного сока каучука тропического растения – бразильской гевеи. Латекс представляет собой полную дисперсию каучука, содержание которого колеблется в пределах 33-37 %. Каучук в латексе находится в виде мельчайших частиц шарообразной или грушевидной формы, обычно называется глобулами. Размер глобул не одинаков, поэтому натуральный латекс принадлежит к полидисперсным системам.

Синтетические латексы представляют собой продукт эмульсиционной полимеризации мономеров. Вследствие своей доступности они нашли самое широкое применение.

Искусственные латексы изготавливаются из твердых полимеров или их растворов в органических растворителях. К ним относятся латексы 1,4 –цис-полизопрена, селиксановых и других неэмульсионных каучуков.

Из латекса получают материалы и изделия, которые невозможно изготовить непосредственно из высокополимерных веществ в твердом виде. Замена каучука латексом уменьшает капиталовложения и энергетические затраты, и улучшает условия труда, так как смешение каучука с ингредиентами происходит на энергоёмком и тяжелом оборудовании, тогда как в латексе ингредиенты вводят в виде водных дисперсий и растворов.

Новинки.

В 2008 году ученые создали новый материал, способный срастаться в месте разрыва без помощи клея, специальной обработки, применения физической силы или воздействия высокой температуры. Достаточно лишь приложить места разрыва друг к другу и подержать их в таком положении 15 минут. Причем это свойство чудо-материал сохранит в течение целой недели.

Новинка, еще не получившая универсального названия, является одним из видов синтетического каучука желто-коричневого цвета. Она производится из жирных кислот, получаемых из растительного масла, и мочевины. Если разрезать на части обычный каучук, то связи между молекулами будут разрушены и их нельзя будет восстановить. В новом материале, благодаря изменению химического состава, связи между молекулами не такие прочные, зато они могут возобновляться. При этом новая резина обладает высокой эластичностью: при растягивании ее размер увеличивается впятеро без всякого ущерба для структуры и свойств. Правда, возвращаться в исходное состояние материя будет значительно дольше, чем обычная резина.

Сферы, где можно применить изобретение, не ограничены. В медицине это позволит создавать и сращивать искусственные кости и хрящи, в легкой промышленности – производить небьющееся стекло, нешелушащиеся краски и другие покрытия, бесшовную обувь, способную самостоятельно «латать» дырки и трещины.

 

4. ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Порошковая металлургия

Технологические процессы порошковой металлургии нашли применение при производстве различных металлоизделий, которые известными традиционными способами изготовить было невозможно. Это твердые сплавы, пористые металлические подшипники и фильтры, фрикционные и антифрикционные материалы. Технологические процессы порошковой металлургии позволяют максимально эффективно использовать материалы, получать композиционные материалы с уникальными свойствами. Сущность технологического процесса изготовления деталей и заготовок порошковой металлургией заключается в том, что металлы, сплавы или химические соединения металлов превращают в порошки или гранулы различной фракции. Затем их смешивают в определенной пропорции, прессуют в пресс-формах, извлекают спрессованную заготовку и в специальных печах в условиях инертной среды или вакуума спекают в течении определенного времени и получают достаточно прочное соединение порошков или гранул в виде соответствующей формы полуфабриката или уже готового изделия. Часто для придания прессованным и спеченным порошковым заготовкам определенных свойств проводят дополнительную термообработку или пластическую деформацию, а затем обрабатывают резанием.

В машиностроительной и инструментальной промышленности порошковой металлургией изготавливают твердосплавные инструменты, подшипники, зубчатые колеса, направляющие втулки, тормозные колодки и т.д. Важным преимуществом порошковой технологии является возможность изготавливать металлоизделия практически без отходов.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: