korotkih (Коротких М. Т. - Технология конструкционных материалов и материаловедение - учебное пособие.), страница 5

Авиальудовлетворительно обрабатывается резанием (после закалки и старения) исваривается контактной и аргонодуговой сваркой. Сплав обладает высокой общейсопротивляемостью коррозии, но склонен к межкристаллитной.Из сплава АВ изготовляют различные полуфабрикаты (листы, трубы и т.д.),используемые для элементов конструкций, несущих умеренные нагрузки, кованыедетали двигателей, рамы, двери, для которых требуется высокая пластичность вхолодном и горячем состояниях.Сплав АВ - σ0.2=200МПа, σв=260МПа, δ=15%.Высокопрочные сплавы. Предел прочности этих сплавов достигает 550700МПа, но при меньшей пластичности, чем у дуралюминов. Представителемвысокопрочных алюминиевых сплавов является сплав В95.При увеличении содержания цинка и магния прочность сплавов повышается, аих пластичность и коррозийная стойкость понижаются. Добавки марганца и хромаулучшают коррозийную стойкость.

Сплавы обладают хорошей пластичностью вгорячем состоянии и сравнительно легко деформируются в холодном состояниипосле отжига. Сплав В95 хорощо обрабатывается резанием и сваривается точечнойсваркой, его применяют в самолетостроении и судостроении для нагруженныхконструкций, работающих длительное время при t<=100÷120°С. Сплав В95рекомендуется для сжатых зон конструкций и для деталей без концентраторовнапряжений.Сплав В95 - σ0.2=530-550МПа, σв=560-600МПа, δ=8%.Сплавы для ковки и штамповки.

Сплавы этого типа отличаются высокойпластичностью и удовлетворительными литейными свойствами, позволяющимиполучить качественные слитки для последующей обработки давлением.Сплав АК6 используют для деталей сложной формы и средней прочности,изготовление которых требует высокой пластичности в горячем состоянии. СплавАК8 рекомендуют для тяжелонагруженных штампованных деталей.Сплав АК8 - σ0.2=300МПа, σв=480МПа, δ=10%.Жаропрочные сплавы. Эти сплавы используют для деталей, работающих притемпературе до 300°С. Жаропрочные сплавы имеют более сложный химическийсостав, чем рассмотренные выше алюминиевые сплавы.

Их дополнительно легируютжелезом, никелем и титаном.Сплав Д20 - σ0.2=250МПа, σв=400МПа, δ=12%.Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термическойобработкойК этим сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем или с магнием.Сплавы легко обрабатываются давлением, хорошо свариваются и обладают высокойкоррозийной стойкостью. Обработка резанием затруднена.Сплавы (АМц, АМг2, АМг3) применяют для сварных и клепанных элементовконструкций, испытывающих небольшие нагрузки и требующих высокогосопротивления коррозии.Сплав АМг3 - σв=220МПа, σ0.2=110МПа, δ=20%.Литейные алюминиевые сплавыСплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью,сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячихтрещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами,сопротивлением коррозии и др.Сплавы Al-Si (силумины).

Отличаются высокими литейными свойствами, аотливки - большой плотностью. Сплавы Al-Si (АЛ2, АЛ4, АЛ9) сравнительно легкообрабатываются резанием. Сплав АЛ9 - σв=200МПа, σ0.2=140МПа, δ=5%.Сплавы Al-Cu. Эти сплавы (АЛ7, АЛ19) после термической обработки имеютвысокие механические свойства при нормальной и повышенных температурах ихорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства низкие.Сплав АЛ7 используют для отливки небольших деталей простой формы, сплавсклонен к хрупкому разрушению.Сплав АЛ7 - σв=240МПа,σ0.2=160МПа, δ=7%.Сплавы Al-Mg. Имеют низкие литейные свойства. Характерной особенностьюэтих сплавов является хорошая коррозийная стойкость, повышенные механическиесвойства и обрабатываемость резанием.Сплавы АЛ8, АЛ27, АЛ13 и АЛ22 предназначены для отливок, работающих вовлажной атмосфере, например, в судостроении и авиации.Сплав АЛ8 - σв=350МПа, σ0.2=170МПа, δ=10%.Жаропрочные сплавы.

Наибольшее применение получил сплав АЛ1, изкоторого изготавливают поршни, головки цилиндров и другие детали, работающиепри температуре 275-300°С.Сплав АЛ1 - σв=260МПа, σ0.2=200МПа, δ=0.6%.Следует отметить, что при обозначении алюминиевых сплавов отсутствуетстрогая система и о составе конкретного сплава можно судить только с привлечениемспециальных справочников.2.2.3 Магний и сплавы на его основеМагний - металл светло-серого цвета. Характерным свойством магнияявляется его малая плотность (1.74г/см3). Температура плавления магния 650°С.Кристаллическая решетка гексагональная.

Технический магний выпускают трехмарок МГ90, МГ95 и МГ96. Механические свойства литого магния: σв=115МПа,σ0.2=25МПа, δ=8%, 30НВ. При повышении температуры магний интенсивноокисляется и даже воспламеняется. Используется магний в пиротехнике ихимической промышленности.Сплавы на основе магнияЧистый магний обладает малой прочностью и пластичностью, поэтомукак конструкционный материал не используется. Для улучшения свойств вмагниевые сплавы вводят алюминий, цинк, марганец и другие легирующиедобавки.Магниевые сплавы подразделяют на деформируемые (ГОСТ 14957-76) илитейные (ГОСТ 2856-79). Первые маркируются буквами "МА", вторые "МЛ".После букв указывается порядковый номер сплава в соответствующем ГОСТе.Например:МА1-деформируемый магниевый сплав №1;МЛ19-литейный магниевый сплав №19Сплав МЛ5 - σв=226МПа, σ0.2=85МПа, δ=5%.Сплав МА1 - σв=190-220МПа, σ0.2=120-140МПа, δ=5-10%.Сплавы магния обладают малой плотностью, высокой удельной прочностью,хорошо поглощают вибрации, что определило их широкое использование вавиационной и ракетной технике.

Однако сплавы магния имеют низкий модульнормальной упругости 43000МПа и плохо сопротивляются коррозии, поэтомуизделия из них даже защищают от окисления в атмосферных условиях специальнымилаками.2.2.4 Титан и сплавы на его основеТитан - металл серого цвета. Температура плавления титана 1668°С. Титанимеет две аллотропические модификации: до 882°С существует α-титан (плотность4.505г/см3), который кристаллизуется в гексагональной решетке с периодамиа=0.2951нм и с=0.4684нм , а при более высоких температурах - β-титан (при 900°Сплотность 4.32г/см3), имеющий решетку, период которой а=0.3282нм.

Техническийтитан изготовляют двух марок: ВТ1-00, ВЕ1-0.Удельная прочность титана выше, чем у некоторых легированныхконструкционных сталей, однако, в настоящее время, существуютлегированные стали, удельная прочность которых выше, чем у титановыхсплавов, при меньшей стоимости. Поэтому титановые сплавы применяютсятолько тогда, когда требуются уникальные химические или физическиесвойства титана. Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из негоможно изготовить сложные отливки, но обработка резанием затруднительна(трудоемкость обработки резанием на порядок превышает таковую дляконструкционной углеродистой стали).

При высокой температуре титановыесплавы склонны к газопоглощению, особенно водорода. При этом пластичностьих падает. Поэтому горячую обработку титана давлением, литьё, сваркуприходится проводить в атмосфере защитных газов, что еще более удорожаетизделия.Титан и его сплавы (ГОСТ 19807-91) маркируют буквами "ВТ" ипорядковым номером:ВТ1-00, ВТЗ-1, ВТ4, ВТ8, ВТ14.Пять титановых сплавов обозначены иначе:0Т4-0, 0Т4, 0Т4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.Сплавы на основе титана получили значительно большее применение, чемтехнический титан. Легирование титана Fe, Al, Mn, Cr, Sn, V, Si повышает егопрочность (σв, σ0.2), но одновременно снижает пластичность (δ,ψ).

Жаропрочностьповышают Al, Zr, Mo, а коррозийную стойкость в растворах кислот - Mo, Zr, Nb, Ta иPd. Титановые сплавы имеют высокую удельную прочность.Например, сплав ВТ14 (Al - 5.5%, V - 1.2%, Mo - 3.0%) - σв=900-1050МПа,δ=10%, KCU=0.5МДж/м2, σ-1=400МПа.Благодаря высокой коррозионной устойчивости титана в соленой воде изнего изготавливают корпуса подводных аппаратов, эндопротезы, аппаратыпищевой промышленности и тару для пищевых продуктов.2.2.5 Тугоплавкие металлы и их сплавыНаибольшее значение в технике имеют следующие тугоплавкие металлы: Nb,Mo, Cr, Zr,Ta и W.Их применяют при строительстве ракет, космических кораблей, ядерныхреакторов, отдельные узлы которых работают при температуре до 1500-2000°С.Тугоплавкие металлы и их сплавы используют в основном как жаропрочные.Молибден, вольфрам и хром обладают высокой жаропрочностью, однако онисклонны к хрупкому разрушению.

Ниобий и тантал - высокопластичные материалы ихорошо свариваются. Цирконий выдерживает высокие температуры в окислительнойатмосфере, пластичен и прозрачен для нейтронов. Из него изготавливают корпусатепловыделяющих элементов атомных реакторов.Сплав на основе ниобия ВН2А - t=1200°C, σв=850МПа.Сплав на основе молибдена ЦМ3 - t=1200°С, σв=500МПа, σ100=180МПа.Сплав на основе вольфрама ВВ2 - t=1200С°, σв=130МПа, σ100=80МПа.2.2.6 Композиционные материалы с металлической матрицейКомпозиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще Co, Al,Mg, Ni и их сплавы), упрочненной высокопрочными волокнами (волокнистыематериалы) тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися восновном металле (дисперсно-упрочненные материалы).Волокнистые композиционные материалы.

Композиционные материалыотличаются от обычных сплавов высокими значениями временного сопротивления ипредела выносливости (на 50-100%), модуля упругости, и пониженной склонностьюк трещинообразованию. Применение этих материалов повышает жесткостьконструкций при одновременном снижении ее металлоемкости.Композиционный материал бор-алюминий (ВКА-1А) - σв=1300МПа, σ1=600МПа, Е=220Гпа, σв/γ=500, Е/γ=84.6.Дисперсно-упрочненные композиционные материалы. В отличие отволокнистыхкомпозиционныхматериаловвдисперсно-упрочненныхкомпозиционных материалах матрица является основным элементом, несущимнагрузку, а дисперсные частицы тормозят движение в ней дислокаций.Композиционные материалы применяются в авиации, в космической технике, вгорной промышленности, в гражданском строительстве и в других областяхнародного хозяйства.2.3 Конструкционные порошковые материалыПорошковыми называют материалы, изготовляемые путем прессованияметаллических порошков в изделия необходимой формы и размеров и последующегоспекания сформованных изделий в вакууме или защитной атмосфере при температуре0.75-0.8Тпл.Антифрикционные порошковые сплавы имеют низкий коэффициент трения,легко обрабатываются, выдерживают значительные нагрузки и имеют хорошуюизносостойкость.