materialovedenie2 (Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Колосанов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин, Н.М. Рыжов, В.И. Силаева, Н.В. Ульянова - Материаловедение), страница 10

Эта особенность лежит в основе применения пластмасс в качестве теплозащитных материалов. Термореактивные полимеры используют в ниде клева, а также при изготовлении оболочковых форм лля отливок, различной технологической оснастки, абразивного инструмента. Клен пред- Хтятериаяи г милый ллотнпстьи 231 ставлязот собой сложные смеси с поРошковыми наполнителями, необходимыми для уменьшения теплового расширения. После отверждения тонкие клеевые пленки (0,05-0,25 мм) прочны на срез (тч, = 1О гь 20 МПа), обеспечивают герметичность соединения, не снижают прочность склеенных деталей и хорошо сопротивляются усталостю Максималь- ную прочность обеспечивают фенолоформальдегидные клен. а теплостойкость — клен на основе кремнийорганических полимеров. Склеивание применяют там, где клеевая пленка работаег на срез; прн приклеивании тбрмозных обкладок, фиксации болтов н шпилек, закреплении вкладышей полшипников н т.ц.

Глана 13..ъ1Л'1'ЕРИАЛЫ С ВЫСОКОЙ УДЕЛЬ11ОЙ П)'ОЧНО1 ТЬЕБО 'а йво* Рпс. 13.1. Мнкрастругоуры технического титана, х 340: а — после агжп~п; й — пасхе закалка Наиболыпей удельной прочностью обладают сплавы титана, бериллий (см. табл. 12.!) и композиционные материалы. Достоинства сплавов титанов хорошие технологические свойства и отличная коррозионная стойкость. Бериллий и композиционные материалы выгодно отличает от сплавов титана высокая удельная жесткость.

Удельная жесткость — это важнейшая характеристика современных конструкционных материалов. Высокая удельная жесткость в сочетании с хорошей удельной прочностью позволяет снизить массу конструкции прн повышении ее прочности и жесткости. Это особенно важно в самолето- и ракетостроении. 13.1. Титан и сплавы на его основе Свойства титаая. Титан — металл серого цвета. Он имеет две полимарфпые модификации. Низкотемпературная модификация Т)„существуюпгая да 882 'С, характеризуется гексагопальной плотнаупакавапной решеткой с периодами а=0,296 нм, с=0,472 пм. Высакотемпературная модификация Т)д имеет решетку объемно-центриравапнага ку. ба с периодом а=0,332 пм 1при 900'С) Палпмарфпае превращение [882'С) прх медленном охлаждении происходит по пар. мальному механизму с образованием полиэдрпческай структуры !рис.

13.1,а), а прп быстром охлаждении — па мартенситнаму механизму с образованием игольчатой структуры (рпс. 13.1б). Промышленный способ производства тп. тана состоит в обогащении п хларнраваппя гптапавай руды с последующим ее восстановлением пз чегыреххларистага титана металлическим магнием. Полученную при зтпи гигапавую губку (ГОС"Г 17746-79) маркируют по твердости специальна. выплххленных нз нее образцов 1ТГ-100, ЧТ-1!0 н т. д.). Для получения монолитного тягача губка размалывается в порошок, прессуепя и спекается пли переплавляется в лугови! печах в вакууме пли атмосфере инертных газов. Для умепьп!еппя количества примесей п более равномерного их распределения па сечению слитка рекомендуется его двух-трех- разовая переплавка.

Характерную для титановых слитков крупнозернистую структуру измельчают путем мадифпцправания цирканнем илн бором. Полученный в результате Матерппгы с высокой удельной прочноплыо 233 ТАБЛИЦА !3.1. Механические свойства ио)!идиоте и технического титвни Сумма прнмесвй, "; Тига п НВ МПа ВТ1 — 0 Иодндный 0,3 450 — 600 380 — 500 0,093 250-300 !00- !50 20 — 25 50 — 60 50 70 — 80 2070 1300 бв, УЛт нбнлв в» Зуд ВВ и г йг Ру дУ йо 7ь гвдвркйккв цаиввгел переплава технический титан (ГОСТ 19807 74) маркируют в зависимости ог содержания примесей ВТ! — 00 (Е примесей < <0,398%), ВТ1-0 (Е примесей <0,55%).

Чистейпьий иодидный титан получают методом термической диссоцнации нз четырехиодндного шпана, а также методом зонной плавки. Отличительными особенностями титана являются хорошие механические свойства, малая плотность, высокая удельная прочность и коррозионная стойхость. Физические свойства чистого титана приведены в табл.

15. Низкий модуль упругости эитана, почти а 2 раза меньший, чем у железа и никеля, затрудняет изготовление жестких конструкций. Механические свойства титана характеризуются хорошим сочетанием прочности н пластичности (табл. 133). Высокая пластичность иодидного титана по сравнению с другими металлами, имею- шими гексагональную кристаллическую решетку (Хп, Сь), Мй), объясняется большим количеством систем скольжения и лвойникования благодаря малому соотношению с/о = = 1,587. Помимо базисных плоскостей (0001) скольжение в титане происходзп по призматическим (1010) и пирамгшальным (1011) плоскостям, двойникование-по плоскостям (1012), (1121), (1122) и др.

Механические свойства титана сильно зависят от наличия примесей (см. табл. 13.1), особенно водорода, кислорода, азота и углерода, которые образуют с титаном твердые растворы внедрения и промежуточные фазы: гндрилы, окснды, нитрилы н карбиды. Небольшое количество кислорода, азота и углерода повышает тверлостгь временное сопротявление и предел текучести, однако при этом значительно уменьшается пластичность (рнс. 13.2), снижается коррозиолная стойкосп;, ухудшаются свариваемосгь, способность к пайке и штампуемость.

Поэтому содержание этих примесей в титане ограничено сотыми, а иногда тысячными долями проеппв. Аналогичным образом, но в меньшей степени, оказывают влияние на свойства титана железо н кремний. Очень вредная примесь в титане — водород. Прнсугсгвуя в весьма незначительном количестве, водорол выделяется в виде тонких хрупких пластин гцлридной фазы на границах зерен, по значительно охрупчивает титан. Водородная хрупкость наиболее опасна в сварных конструкциях из-зв наличия в них внутренних напряжений.

Допустимое содержание водорода в техническом титане находится в пределах 0.008-0,012%. При повышении температуры до 250'С предел прочности снижается почти в 2 раза. Титан обладает склонностью к ползучести даже при температуре 20-25'С. Предел ползучести титана составляет 60% от предела текучести. Примеси кислорода, азота, а также пластическая деформация повышают сопротивление ползучести. Титан обладает высокой прочностью и удельной прочностью не только при температуре 20-25 'С, пои в условиях глубокого холода. Прн температуре жидкого гелия временное сопротивление титана равно 1250 МПа.

При этом, если содержание водорода мало ( < 0,002%), титан сохраняет высо- Рнс. 13.2. Зависимость механических свойств титана от содержания примесей 234 Митериилы, лрниен.иелэые в мишино- и приборостроении ры й„,, нес расплавленного титана требует применения при плавке и луговой сварке вакуума нлн ат. мосферы инертных газов. Вместе с тем благодаря способности к газопоглошению прн повышении темцературы титан нашел применение в радио- и электронной промышленности в качестве геттернаго материала. Гсттеры предназначены для повышения вакуума электронных ламп.

Технический титан хорошо обрабатывншся давлением. Из него изготовляют все виды прессованного и катаного полуфабриката: листы, трубы, проволоку, поковки. Титан хорошо сваривается аргонодуговой и точечной сваркой. Сварной шов облалает хорошим сочетанием прочности и пластичности. Прочноать шва составляет 90% прочности неполного металла. Титан плохо обрабатывается ршаниеьь на.- липает на инструмент, в результате чего тот быстро изнашивается. Для обработки титане требуются инструменты ю быстрорежушсй стали и тверлых сплавов, малые скорости резания при балыпой подаче и глубине резания, интенсивное охлажление.

К недостатку титана отноаятся также низкие антифрнкционные свойства. р гв гр юр Фр е,,ь Рис. 1З.З. Заннсимасзь механических свойств титана ат степени пластической деформации кую пластнчнасть (относительное удлинение 15-20%1 Пластическая деформвция значительно повышасг прочность титана (рис. 13.3). Прн степени деформации бО-70% прочность увеличивается почтя в 2 раза. Для снятия наклена проводя~ рекристаллнзацнонный отжиг прн температуре 650-750'С. Прн повьш|еннн температуры титан активно поглощает газы: начиная с 50-70'С вЂ” водород, свыше 400 500'С- кислород и с бОО-700'С-азот, окись углерода н углекнслый газ. Высокая хнмичоская активность Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титановых сплавов.

Легнрующне элементы по характеру влияния на полиморфные преиращення сир лг и,аг Лакирующий элемент, А б) б) а) Рис. 13.4. Диаграммы сасгояння титан — легируюший элемент (схемы): в — Т1 — э-стнбнлнэаторы; й — Тз-нэоморфныс О-сгабнлнэвторы; в — Т1-энтскгонлообраэунлнне 11-стэбн- лнзазоры; г — Т1-нсйэраэьныс элементы Материалы с высокой удельной прочностью 235 титана подразделяют на три группы: астабилизаторьь 1)-стабилизаторы и нейтральные элементы. На рис. 13.4 прелсгавлена схема влияния легирующих элементов на температуру полиморфного превращения титана.

а.стабилизаторы (А1, О, )ь)) повышают температуру полиморфного превращения, расширяя сбласть твердых растворов на основе Т)„(рис. 13.4, а). Практическое значение для легирования титана имеет только алюминий, так как кислород и азот сильно охрупчивают титановые сплавы. Алюминий — широко распространенный, доступный и дешевый металл. Введение еь о в титановые сплавы уменьшает их плотность и склонность к водородной хрупкости, повышает модуль упругости, прочность при 20-25'С (рис.

13.5) и высоких температурах. В левой части диаграммы состояния (рис. !3.6) титан с алюминием образуют даа твердых раствора: а-твердый раствор алюминия в Т(„концентрация которого изменяется от 7,5% при 20'С до 11,6% при перитектоидной температуре, и !)-твердый раствор алюминия в Т!э ив. '* ре !пав( лГв~ р Г Е У се 3 Б 7 8 У ГО Выврновсий елсмсл и, и Рхе.