справочник (550668), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Для получения высококачественных сложных титановых отливок необходим комплексный подход к выбору оптимальных режимов литья как при плавке н заливке металла, так и при формировании отливки в литейной форме. Литейные сплавы обладают более низкими механическими свойствами, чем соответствующие деформнруемые. Упрочняющую термическую обработку к ним не применяют, так как резко снижается пластичность сплавов. Химический состав н механические свойства литейных титановых сплавов приведены в табл.
5.68 и 5.69. 309 Я 1 1 1 1 1 'Г$ ЮЮ оьо м оо о ~мю в Яоо о 8-~ ~ о ~о ЗЯО ~ сч ее О ФФ О Охоч~ У8 Яфф 8 ! ! 1 1ч !Я! !8! ч!, 1 1 " 1 ! 1 ОО О Ф \ о" о,, о ЯфЯ 8 888 Я ВЮ ч! о "1 ! ю Ю О оо е- еч 888 ф Н ь$ ЯЯ Я ч ч> ч! ОЯ О ч! сч о 8 18 Ю о" м оо о веъ ю во ч! й8 ф О сч 5.3.4. Поропзковые тнтаыовые сплавы Высокы стоимосп изготовления и трудность механической обработки сплавов на основе титана являются серьезным превпствием на пути их широкого применения.
Методы порошковой технологии позволяют повыскп коэффициент использованиа металла пуэем уменьшения отходов при механической обработке и открывают потенцнааьные воэможности получения готовых деталей дпа конструкций летательных аппаратов и двигателей. Получение порошков нз сплавов на основе титана является сложной проблемой вследствие вредного влиания различных примесей. Высокая хнмнческаа активность расплавленного титана исключает применение большинства огнеупоров в качестве материала для тиглей. Использование современных методов получения легированных порошков дуговой плавкой с вращающимся анодом и неподвижным вольфрамовым катодом, электроплазменной плавкой либо распылением в вакууме н других позволяет исключить загрязнения.
Повышение качества полуфабрикатов н готовых деталей сложных форм может быть достигнуго в результате использования новых прогрессивных методов, таких как горячее компактироваиие ~ранул, горячее изостатическое прессование легированных порошков (ГИП) с последующим спеканием в вакууме и др. Несмотря на определенные сложности н недостатки (пористость, наличие неметаллическнх включений и примесей), ухудшающие качество изделий из порошковых сплавов на основе титана, преимущество порошковой технологии, особенно ее новых направлений, очевидно. Применение порошковых титановых сплажэв следующее: в авиастроении, ракетостроении — каркасные детали, обшивка, топливные баки, дета-' ли реактивных двигателей, диски н лопатки компрессоров, детали воздухозаборника, детали корпусов ракетных двигателей второй и третьей ступени и т.
д; в судостроении — обшивка корпусов судов и подводных лодок, сварные трубы, гребные винты, детаан насосов и дрх в химической промышленности — реакторы для агрессивных сред, насосы, змеевики, центрифуги и др.; в гальванотехнике — ванны дла хромироаання, вводные корзины, теплообменники, трубопроводы, подвески н др.; в газовой и нефтяной промышленности — фильтры, седла клапанов, резервуары, от' стойники н др.; в криогенной технике — детали холодильников, насосов компрессоров, теплообменники н др.; в пищевой промышленности — сепараторы, холодильники, емкости для продуктов, цистерны и др.; в медицинской промышленности — инструмент, наружные и внутренние протезы, внугрнкостные фиксаторы, зажимы и щэ.
Для изготовления деталей методами порошковой технологии используют сплавы ВТ5, ВТ5-1, ОТ4, ВТЗ-1 и др. Свойства порошковых сплавов приведены в табл. 5.70, 5.71. 311 ~ ~ 3 Р 3 а— щ~ й ф и 'й' 1 ~2 ~ и ~ ~ 1~3 3~4 Р' в ф6 йаф м~ Ф $5 3~ ! 2 Ф ~~и $ 4 ! ~О" Ф сч о ю о Ю И р 3 3!2 Из зарубежных сплавов весьма перспективнымн являются сплав Т1-6А1-4Ч и особенно Корона-5, обладающий высокой вязкостью разрушения. Химический состав и механические свойства некоторых зарубежных сплавов приведены в табл. 5.70. Механические свойства порошковых материалов зависят от нх плотности (табл.
5.72). Краткоаременнал прочносп литого (чнслнтель) и порошкового (знаменатель) сплава ВТЗ-1 приведена ниже [21: с, ьС 200 350 400 450 500 а„МПа....,... 880/970 8 ! О/960 790/900 740/890 -/700 аюг МПа . 720/810 650/800 620/780 590/750 /630 5.3.5. Сплавы нв основе ннтерметяллндов Т! 10 20 30 40 50 — ~ А!, 58 (мас.) В соответствии с функциональными свойствами сплавы на основе щперметаллндов титана подраздешпот на две группы: жаропрочные и сплавы с эффектом памати формы. Жаропрочиые сплавы относятся к системе Т1-А1.
Их основу составлают аз(Т1зА1) н 7 (Т(А1) фазы (рис. 5.12). При малой плотности (3,5 т/м ) онн по жаропрочности превос- з ходят все тнтановые сплавы и многие жаропрочные стали, приближаась по свойствам к сплавам на основе никеля (см. 9 6.4). Эффект памати формы свойствен сплавам, обладающим прямым и обратным мартенснтными превращениями, а также обратимой деформацией, наибольшая величина которой определяется деформацией решетки при мартенснтных превращениях. Эффект памяти формы — зто способносп.
сплава устранять в процессе обратного мартенсипюго превращения деформацию, данную сплаву после прямого мартенснтного превращения, т. а в мартенситном состоянии. В основе сплавов с эффектом памяти формы лежит никелид титана Т!Х1, имею- о 3 щий температуру плавления 1250-! 310 С, плотность 6,44 т/м, модуль нормальной упругости Е = 66,7...72,6 ГПа, модуль сдвига б = 22,5...24,5 ГПа, временное сопротивление а, = 735...970 МПа, предел текучести аез = 127...333 М)ЪЬотносительное удлинение с,'С 8=7...27 ча Эффект памяти формы никелида ти- Ж+Р тана возникает в узком интервале температур.
Он Ж+г максимален при сгехиометрнческом составе, от- Р'т клонение от которого вызывает резкое изменение !400 температур начала и конца прямого и обратного мартенситных превращений (табл. 5. 73). а+О Характеристыки восстановления формы промыш- 1080' / ленных типшовых сплавов ВТ16, ВТ23 н ВТ22 в !000 1! 6 сравнении с ннкелидом титана ТН1 (50 56 1ч1, 50 тЬ Т1) приведены в табл.
5.74. 800 а а+аз При прямом мартенситном превращении аз о аг'7 (М,-60 С) никелнд титана изменяет сложную упо- 600 т"7 рядоченную кристаллическую решетку типа СзС1 1 на триклннную решетку мартенсита. Приданная в этом состоянии новая форма образца (детали) из Т(КВ исчезает при нагреве немного выше темпеРатУРы обРатного маРтенситного пРевРащениЯ Рис. 5Л2. Диырамма'состояния систе- (100-!20 С). мыТ1-А! 3!3 Таблица 5. 73. Температура начвяа н нонна нрнмеге н ебратнеге мвртенснтиык превращеннй сплавев с эффвятем явмятн фермы температура, 'С Сеяерзвяие второго коняояснта, 14 (нва,) тйч! Т)Ас Т(Рд Т!Рг П р н м е ч а н н е.
М„, М„- температуры начала н конца прямого мартенснгного превращения; Д„,.4, — то же обратного мартенснтного превращения. Табаева 5. 74. Хврактернстннн аесстанеалення фермы премыааенных твтаневых сплавов н ннкелнда тагана ТН1 Прнмечаяне. Приведены макснмально возможные значенна а„о, а„полученные пря оптнмальной технология (а, — упругая составляющая деформации; а — рсактявное налрнксняе, развиваемое прн восстановления формы; а, — удельная работа, совершаемая лрн восстановлении формы с учетом упругого возврата).
Сплавы с эффектом памяти формы целесообразно прнмснлгь в различных областях тсхннкн, где материалы, не обладающие зтнм эффектом, использовать невозможно. Например, в космической технике для самораскрыввющнхся антенн, предварительно получивших компаатную форму длл облегчения доставки на космический корабль; при установке саморасклепывающнхся заклепок в труднодоступных местах конструкциЯ; для самосрабатывающнх соединительных муфт трубопроводов; для дистанционного ремонта обсадных труб нефтяных н газовых скважин, а также в качестве материала наделяй, многократно изменяющих свою форму прн нагреве н охлаждении (клапаны, рычаги н др.). 314 Рй 50,0 50,5 51,0 Ао 52,6 50,0 47,4 45,0 Рд 45,0 47,5 49,0 50,0 51.0 52,5 Рг 45„0 47,5 50,0 52,5 65 20 -65 630 620 605 575 450 460 485 510 485 475 1035 1060 1070 1000 40 -5 -95 585 575 535 520 410 420 455 480 470 455 995 1005 !020 980 95 25 -30 630 615 560 535 430 455 495 520 520 495 1025 1035 1040 955 105 55 -1О 690 650 630 585 470 495 525 550 540 525 1070 )080 1085 1020 25 25 30 45 45 70 55 40 40 30 30 15 20 40 55 50 20 30 5 35 0 5 45 40 20 5 1О 1О 35 20 1О 25 30 5 5.4.
Бернллиевые еплавы 5.4.1. Общая характеристика бериллия Бериллий — элемент П группы Периодической системы Д.И. Менделеева. Бериллий обладает полнморфизмом: низкотемпературная модификация Ве, (< 1250 С) имеет решетку ГП с периодами а " 0,2286 нм, с = 0,3584 нм, высокотемпературнаа — Веа (1250- 1284 С) — решетку ОЦК; его атомный номер 4; атомная масса 9,0122; плотность при 20 С 1,845 т/м; температуре плавленив 1284 С, кипения 2450 С; модуль нормальной упругости 309 ГПа, модуль сдвига 140 ГПа (Е мало нзменастся при увеличении температуры до 450 С); удельное электросопротивление 3,6 10 Ом м; удельшш теплоемкость прн 20 С 2,129 кДж/(кг С); удельная теплопроводносзь при 20 С 188,6 Вт/(м С); скоросп. распространения звука 12600 м/с; отражательная способность (для белого света) 55 %; коэффициент линейного расширеюш в интервале 20-100 С а = 13,8 10 С По важнейшей характеристике современных конструкционных материалов удельз ной жесткости (Е/(78) = 16,6 ГО км) бериллий превосходит высокопрочиые стали, сплаз вы на основе алюминия, титана, магниа (Е/(78) = 2,3 ...2,6) 1О км, а также тугоплавкие высокомодульные металлы — осмий, нридий, рений, вольфрам (табл.
5.75, рис. 5.13). В сочетании с высокой удельной прочностью (па/(78) — 37 км) бериллий дает возможность снизить массу конструкции и увеличить жесткость ее силовых элементов, что особенно важно длл авиакосмической техники. Поэтому бериллий успешно применяют в консолях крыльев, элеронах, тягах управлення и других деталях сверхзвуковых самолетов; Е/(78) 10-з км Тобанца 5. 75. Медуль уирупмтп бериллии и других материален !15) !7 !6 Е/!тя) !Е Е, ГПа т'5 т/ы !5 10 0 100 200 300 400 Ь 'С Рис. 5ЛЗ. Зависимость улеяьноа жсспактн различных материалов ет температуры: ! — ба)нвввва; 1 — КМ апоканвнаа мерина — Зглерадное ынкнаю; 3 — КМ эпокаынаа ыатрниа-вввакио бора; а -сваны 3 - пнвноваы сплавы; б - виеанниваи спвааы; 7- ыагннавьи анлааы Примечание.
АБМ-спяавысисгеыы А1-Ве-М8 3!5 05 17 ке и/ Ве рс Т! А! М8 Стали ВТ1 6 В95 Д16 1420 АБМ (30 % Ве) АБМ (40 % Вс) АБМ (70% Вс) 22,5 22,4 21,0 19,3 1,85 7,8 4,5 2,7 1,76 7,85 4,52 2,85 2,78 2,47 2,35 2,25 2,05 559 5!0 460 460 294 205 102 69 42 200 102 69 69 73 132 156 215 2,53 2,34 2,25 2,13 16,6 2,65 2,44 2,63 2,50 2,65 2,33 2,56 2,56 3,!2 5,70 7,04 10,5 в ракетной технике нз него изготавливают панели обшивки, промежуточные отсеки, соедншпчльные элементы, приборные стойки и т.
д. Высокие удельная жесткость и особенно прочносп бериллневой проволоки диаметром двсятки микрометров (о,~1300 МПа) открывают еще одну область применения — армирование композиционных материалов на основе легких металлов (А1, Мй, Т! и др.), которые широко используют в ракетной н космической технике. Бериллий обладает большой теплотой плавления и очень высокой теплотой испарения. По удельной теплоемкости он в 2,5 раза превосходит алюминий, в 4 раза — титан и в 8 раз — сталь; в теплопроводности уступает алюминию только - 12 Ъ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
