materialovedenie_kurs_lektsiy_ (Ответы по материаловедению (курс лекций)), страница 11

Бериллиевые бронзы (БрБ2) отличаются высокой твердостью, прочностью, упругостью и износостойкостью.6.3. Сплавы других цветных металловМагний и его сплавы. Магний — самый легкий металл, используемый впромышленности (плотность—1,74 г/см3). Имеетгексагональнуюплотноупакованную решетку и полиморфных превращений не претерпевает.Температура плавления магния — 651 °С. Недостатками магния являются низкаяпрочность и пластичность, низкая коррозионная стойкость, способность квозгоранию при нагреве. Поэтому чистый магний в качестве конструкционногоматериала не используется.Свойства магния значительно улучшаются при сплавлении его с другимиэлементами, основные из которых — алюминий, марганец и цинк.

Магниевыесплавы делятся на литейные и деформируемые. Литейные сплавы маркируютсябуквами МЛ, а деформируемые — МА. За буквами следует условный номер сплава.Магниевые сплавы, как и алюминиевые способны к упрочняющей термообработке(закалке и старению), но эффект повышения прочности при этом невысок.Основное преимущество сплавов магния — легкость. Поэтому ониприменяются в авиа- и ракетостроении.

Сплавы магния хорошо свариваются иобрабатываются резанием, но имеют невысокую коррозионную стойкость.Титан и его сплавы. Титан — легкий (плотность 4,5 г/см3) и пластичныйметалл серебристо-белого цвета. Температура плавления титана — 1665°С. Онобладает низкой электропроводностью и теплопроводностью. Механическиесвойства титана: σ ≈ 300МПа, δ = 60-70%.

Главное достоинство титана и егосплавов — высокая коррозионная стойкость. Она достигается за счет образованияна его поверхности плотной оксидной пленки. Недостатки титана — склонность квзаимодействия с газами при температурах выше 500-600°С, плохаяобрабатываемость резанием, высокая стоимость.Главная цель легирования титана — повышение механических свойств.Основными легирующими элементами являются алюминий, хром, молибден,ванадий, марганец.

По технологическому признаку сплавы титана делятся налитейные и деформируемые. Маркируются титановые сплавы чаще всего буквамиВТ. Среди сплавов титана имеются обладающие высокой прочностью (ВТ6, ВТ 14 сσ = 1000-1200 МПа), жаропрочностью до 500°С (ВТЗ-1, ВТ8). Литейные сплавытитана (ВТ5Л, ВТ6Л) обладают хорошими литейными свойствами. Используютсятитановые сплавы в химической промышленности благодаря высокойкоррозионной стойкости, в ракетной и авиационной технике благодаря легкости ивысокой удельной прочности.Другие цветные металлы нашли меньшее применение в технике.Тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, хром, тантал, ниобий) и никель, атакже их сплавы используются как жаропрочные. Сплавы легкоплавких металлов(олова, цинка, свинца) используются в подшипниках скольжения (эти сплавыназываются баббиты) и в качестве припоев для пайки металлов.

Кроме того,значительная часть цинка расходуется на нанесение покрытий на металлическиеизделия, олова — на лужение консервной жести, свинца — на изготовлениеоболочек электрических кабелей, производство свинцовых аккумуляторов,емкостей для хранения радиоактивных материалов.7. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ7.1. Пластические массыСвойства, состав и классификация пластмасс. Пластическими массами(пластмассами) называются материалы, получаемые на основе природных илисинтетических полимеров. Пластмассы являются важнейшими современнымиконструкционными материалами.

Они обладают рядом ценных свойств: малойплотностью (до2 г/см3), высокойудельнойпрочностью, низкойтеплопроводностью, химической стойкостью, хорошими электроизоляционнымисвойствами, звукоизоляционными свойствами. Некоторые пластмассы обладаютоптической прозрачностью, фрикционными и антифрикционными свойствами,стойкостью к истиранию и др. Кроме того, пластмассы имеют хорошиетехнологические свойства: легко формуются, прессуются, обрабатываютсярезанием, их можно склеивать и сваривать. Недостатками пластмасс являютсянизкая теплостойкость, низкая ударная вязкость, склонность к старению для рядапластмасс.Основой пластмасс являются полимерные связующие вещества.

Кромесвязующих в состав пластмасс входят: наполнители для повышения прочности ипридания специальных свойств; мистификаторы для повышения пластичности,что необходимо при изготовлении изделий из пластмасс; отвердшпели,ускоряющие переход пластмасс в неплавкое, твердое и нерастворимое состояние;стабилизаторы, предотвращающие или замедляющие процесс старения;красители.По поведению при нагреве все пластмассы делятся на термопластичные итермореактивные. Термопластичные при неоднократном нагревании и охлаждениикаждый раз размягчаются и затвердевают.

Термореактивные при нагреванииразмягчаются, затем еще до охлаждения затвердевают (вследствие протеканияхимических реакций) и при повторном нагревании остаются твердыми.По виду наполнителя пластмассы делятся на порошковые, волокнистые,слоистые, газонаполненные и пластмассы без наполнителя.По способу переработки в изделия пластмассы подразделяются на литьевыеи прессовочные.

Литьевые перерабатываются в изделия методами литьевогопрессования и являются термопластичными. Прессовочные перерабатываются визделия методами горячего прессования и являются термореактивными.По назначению пластмассы делятся на конструкционные, химически стойкие,прокладочные иуплотнительные,фрикционныеиантифрикционные,теплоизоляционные и теплозащитные, электроизоляционные, оптическипрозрачные, облицовочно-декоративные и отделочные.Слоистые пластмассы получают прессованием (или намоткой) слоистыхнаполнителей, пропитанных смолой. Они обычно выпускаются в виде листов, плит,труб, из которых механической обработкой получают различные детали.Текстолит — это материал, полученный прессованием пакета кусковхлопчатобумажной ткани, пропитанной смолой. Обладает хорошей "способностьюпоглощать вибрационные нагрузки, электроизоляционными свойствами.Теплостоек до 80°С. Стеклотекстолит отличается от текстолита тем, что вкачестве наполнителя используется стеклоткань.

Более прочен и теплостоек, чемтекстолит, имеет лучшие электроизоляционные свойства. В асботекстолитенаполнителем является асбестовая ткань. Кроме электроизоляционных, он имеетхорошие теплоизоляционные и фрикционные свойства. Гетинакс представляетсобой материал, полученный прессованием нескольких слоев бумаги, пропитаннойсмолой. Он обладает электроизоляционными свойствами, устойчив к действиюхимикатов,можетприменятьсяпритемпературедо120-140°С.Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) получают прессованиемлистов стеклошпона, пропитанных смолой. Стеклошпон изготовляется изстеклянных нитей, которые склеиваются между собой сразу после изготовления.Листы стеклошпона располагаются в материале так, чтобы волокна соседнихлистов располагались под углом 90°.

СВАМ обладает высокой прочностью,хорошими электроизоляционными свойствами, теплостоек до 200-400°.Волокнистые пластмассы представляют собой композиции изволокнистого наполнителя, пропитанного смолой. Они делятся на волокниты,асбоволокниты и стекловолокниты.В волокнитах в качестве наполнителя применяется хлопковое волокно. Онииспользуются для относительно крупных деталей общетехнического назначения сповышенной стойкостью к ударным нагрузкам. Асбоволокниты имеютнаполнителем асбест — волокнистый минерал, расщепляющийся на тонкоеволокно диаметром 0,5 мкм.

Обладают теплостойкостью до 200°С, устойчивостьюк ударным воздействиям, химической стойкостью, электроизоляционными ифрикционными свойствами. Стекловолокниты имеют в качестве наполнителякороткое стекловолокно или стеклонити. Прочность, электроизоляционныесвойства и водостойкость стекловолокнитов выше, чем у волокнитов.Применяются для изготовления деталей, обладающих повышенной прочностью.Порошковые пластмассы в качестве наполнителя используюторганические порошки (древесная мука, порошкообразная целлюлоза) иминеральные порошки (молотый кварц, тальк, цемент, графит).

Эти пластмассыобладаютневысокойпрочностью,низкойударнойвязкостью,электроизоляционными свойствами. Пластмассы с органическими наполнителямиприменяются для ненагруженных деталей общетехнического назначения —корпусов приборов, рукояток, кнопок. Минеральные наполнители придаютпорошковым пластмассам химическую стойкость, водостойкость, повышенныеэлектроизоляционные свойства.Рассмотренные выше пластмассы со слоистыми, волокнистыми и порошковыминаполнителями имеют чаще всего термореактивные связующие, хотя имеютсяпластмассы с термопластичными связующими.Пластмассы без наполнителя чаше всего являются термопластичнымиматериалами.

Рассмотрим наиболее важные из них.Полиэтилен (-CH2-CH2-)n — продукт полимеризации бесцветного газа — этилена.Один из самых легких материалов (плотность 0,92 г/см3), имеет высокуюэластичность, химически стоек, морозостоек. Недостатки — склонность кстарению и невысокая теплостойкость (до 60°С). Используется для изготовленияпленки, изоляции проводов, изготовления коррозионно-стойких труб,уплотнительных деталей.

Занимает первое место в общем объеме производствапластмасс.Полипропилен (-СН2-СНС6Н.-)n — продукт полимеризации газа пропилена.По свойствам и применению аналогичен полиэтилену, но более теплостоек (до150°С) и менее морозостоек (до -10°С).Поливинилхлорид (-СН2-СНСl-)n используется для производства винипласта ипластиката. Винипласт представляет собой твердый листовой материал,полученный из поливинилхлорида без добавки пластификаторов. Обладаетвысокой прочностью, химической стойкостью, электроизоляционными свойствами.Пластикат получают при добавлении в поливинилхлорид пластификаторов,повышающих его пластичность и морозостойкость.Полистирол (-CH2-CHC6H5-)n — твердый, жесткий, прозрачный полимер.Имеет очень хорошие электроизоляционные свойства.

Его недостатки — низкаятеплостойкость, склонность к старению и растрескиванию. Используется вэлектротехнической промышленности.Органическое стекло — прозрачный термопластичный материал на основеполиакриловой смолы. Отличается высокой оптической прозрачностью, в 2 разалегче минеральных стекол, обладает химической стойкостью. Недостатки —низкая твердость и низкая теплостойкость. Используется для остекления вавтомобиле- и самолетостроении, для прозрачных деталей в приборостроении.Фторопласты имеют наибольшую термическую и химическую стойкость извсех термопластичных полимеров. Фторопласт-4 (-CF2-CF2-)n водостоек, не горит,не растворяется в обычных растворителях, обладает электроизоляционными иантифрикционными свойствами.