справочник (550668), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Механические свойства листов бернллия, прокатанных в различных направлениях, представлены в табл. 5.89. Табяица 5.89. Механические характеристики листов бернллия после нредельне-ненеречнед прекаткн 11Я ' Прв чстырехточечном изгибе.
При трехточечном изгибе. Более высокие механические свойства имеет бериллий, полученный методом порошковой технологии. До деформации спеченные заготовки имеют Ь = 1...2 % и о, = 275...325 МПк После деформации, вызывающей разрушение оксидных сепж н дробление частиц оксида, структура становится аналогичной строению дисперсноупрочненного композиционного материала, благодаря чему б возрастает до 5-15 %, а о, до 450-550 МПа. Тем не менее повышение содержания ВеО выше 3-4 % (мас.) вызывает появление хрупкости.
Бериллий, упрочнеиный оксндом ВеО (до 3-4 %), выпускают в виде листов различной толщины, проволоки, профилей. Благодаря своим уникальным свойствам (см. рис. 5.13, табл. 5.75), бериллий нашел широкое применение в промышленности. 5.4.2. Сплавы сметем Ве-А1 и Ве-А$-МВ Главная сложность при легировании бериллня обусловлена его малым атомным радиусом (0,113 нм). Большинство легирующнх элементов, растворяясь в бериллии, ,увеличивает н без того его высокую хрупкость. По- этому наибольшее распространение получили сплавы ь 'С ~ бернллня с практически нерастворимым в нем алю- 1284' ' ,минием.
Бериллий также практически не растворим в ~ алюминии (рис. 5.14). Поэтому эвтектика, образующаяся прн концентрации бернллия 2,5 % (мас.), со- воо Ж+В» ' стоит из почти чистого алюминия с незначительным ' количеством включений бериллия и характеризуется 700 2 5 б45 хорошей пластичностью. Чем больше сплавы системы Ве-А1 содержат бериллня, тем выше их прочность и 500 ~ жесткость, ниже пластичность (рнс.
5.15); модуль уп- ругости прн этом изменяется по закону аддпгивности, ~ как у композиционных материалов. Промышленное при- менение получили сплавы, содержащие 5-80 % (мас.) Ве. ~ По структуре они заэвтектнческне, однако при нерва- Рнс. 8.14. Диаграмма состояновесных условиях кристаллизации эвтектический пня А1 — Ве 323 1и 150 Рис.
5Л$. Зависимость механических своиств сплавов А1-Ве от содержания бе- риляия бериллий формируется на первичных кристал- лах бериллня как на готовой подложке. Эатек- Е тика как бы «вырождается», и структура сссто- 200 500 ит из мягкой пластичной алюминиевой о матрицы и включений твердого и хрупкого 300 10 берюшил. Легирование двойных сплавов системы 100 '!00 Ве-А1 элементами, растворимыми в бернл- !О 30 5ОВ«,з»(мас.) дианой фазе ухудшает свойства этой фазы н сплавов в целом, а элементами, растворимыми в ажоминневой фазе, улучшает свойства сплавов. Наиболее эффективным легирующнм элементом является магний при его содержании в пределах растворимости в алюминии.
Более высокая прочность сплавов системы А1-Ве-Мй (АБМ) объясняется твердорастворным упрочнением основы сплава, представляюшей собой а-твердый распюр магния в алюминии, а также мелкозернистой структурой этих сплавов и равномерным распределением в них частичек практически чистого бериллия. Все это вызывает более равномерные деформации при нагружении материала и соответственно повышение прочности и пластичности. Однако наибольшее упрочнение в сплавах типа АБМ проис"ходит при содержании бериллия около 70 % (мас.) (рис.
5.16). Значительное снижение пластичности сплавов; содержащих > 70 % Ве, сближение относительного удлинения н прочности бернллиевых сплавов с магнием н без него объясняются уменьшением объемного содержания пластичной алюминиевой фазы более чем в 2 раза и повышением роли твердой н хрупкой бериллиевой фазы. Эти сплавы можно рассматривать как бериллий. свойства которого ухудшаются в связи с присугствием пластичной легкоплавкой алюминиевой фазы, особенно при 500-600 С. Структура прессованных полуфабрикатов и горячекатаных листов состоит нз алюминиевой матрицы и вытянутых в направлении течения металла частиц бериллня линзовидной формы с размером в поперечном сечении 1Π— 50 мкм. Она аналогична структуре композиционных материалов с алюмио» МПа х % плевой матрицей, армированной короткими волокнами бериллия [151.
В этом случае нагрузку воспринимают более высокомодульные волокна 2О бернллия, а пластичная алюминиевая матрица служит средой для передачи напряжений. Такие 1О сг материалы обладают анизотропией свойств. Моду- ли упругости сплавов систем А1-Ве к 100 1О 30 50 В«,%(~щс) А1-Ве-Мй с увеличением содержания бернлляя изменяются по закону аддитивности, как у композиционных материалов. свойств сплавов А)-Ве-Мд (5 %) от Механические свойства прессованных прутков содержания бериллия диаметром 30 мм и листов из них сплава АБМ с 30 324 с 30 % Ве представлены в табл.
5.90, чувствительность к концентрации напряжений— в табл. 5.9!. Таблица 5.90. Механические свойстве нслуфвбрикатев из сплаве АБМ с 30 % Ве )15) Примечание. В числителе приведены механические свойства листов в отожженном, а в знаменателе — в иахартованном состохнии. Акустическую выносливость листовых образцов из сплавов АБМ и Д16Т характеризуют следующие данные [15): Д16Т Примечание. При наууженин (о" 30...35 МПа) по акустической выносливости сплав АБМ превосходит сплав Д16 в 40-50 раз. 325 При сжатии. Таблица 5. 96 Чувствительность к концентрации напряжений сплаве АБМ с 30 % Ве )15) АБМ (30 % Ве) Число циклов до разрушение Н прп о, МПа: 69 44 34 0,35 1О 0,25 1О 0,80 1О Предел выносливости сплава АБМ с ЗО % Ве дан в табл.
5.92. При концентрации напряжений К, 2,2 (кольцевал выточка) временное сопротивление прупа снижается с 510 до 460 МПа. Таблица 5. 92. Предел вынеелнаестн полуфабрикатов нз сплава АБМ с 30%4 Ве 115! Примечание. Вчнслнмле-значенияс,ллягяалкнхсбримов(К, 1),взнаменателс-лля круглого с кольцевой вьпочкой (К, 1.89) н плоского с отверстием (К,=2,2). Механические свойства образцов, вырезанных в поперечном направлении из отожженных листов толщиной 0,7 мм из сплава АБМ с ЗО % Ве, в зависимости от температуры няярева (г = 100 ч) приведены ниже 115): Ь С......
20 150 200 250 о„-МПа.... 460 470 465 465 8 4Ь 21 24 17 5 15 Аналогичные образцы, но вырезанные из листов толщиной 1,0-1,5 мм, прн отрицательных и повышенных температурах имеют следующие механические свойства 115]: Пределы ползучестн и длительной прочности образцов, вырезанных в продолыюм направлении ю прессованного прутка диаметром 30 мм ю сплава АБМ с 30 % Ве (без термообработки), приведены ниже, МПа [15): 150 С 250 С 300 С '55 29 186 107 78 34 ащи .. О6. 2ЛОО ' акз,кв . П р а м е ч ап не. Образцы, внсоезапные нз листов толщиной 1,5 мм в попсрсчномвшрввленнн,нмеютпрн200 Созе 156МПанощ,м 88МПв. 326 г, С......
-196 -70 20 200 а„МПа.... 539-608 42! 4!! -460 304 оел, МПв... 470-490 264-284 264-294 205 Ь 4/4...... 1,5-3 14-18 !1-18 !2 250 254 176 !3 300 350 !86 166 !27 78 !6 8 Теплофизнчсские свойства сплавов АБМ с 30% и 70% Ве преуютавлены в табл. 5.93, 5.94. Тлблица 5. РЗ. Таяяефюические свойства ирессеааииеге прутка ю сплава АБМ с 30% Ве в етежжеиием сестеяиаа [Щ Таблица 5. Р4. Тсплефишчсскае саейства ирсссеваииеге прутка из сплава АБМ с 70 % Ве в истермеебрабетвиием сестевиаа (15) При меч ааня: 1. Звачсния а приведены для интервала от 20 С до температуры испытания. 2.
Сплав АБМ с 70 % Ве имеет 7 2,01 ...2,06 т/м, Е 196...225 ГПа. Примечание. Зяачення а приведены лля интервала от 20 С ло температуры ис- пытании Механические свойства прессованного нетермообрвботанного прутка нз сплава АБМ с 70% Ве в зависимости от температуры испытания приведены ниже (! 5]: д С....... 20 200 300 400 500 о„МПа..... 509-549 362-41! 294-313 166-215 137-147 ояэ, МПа.... 353-402 304-343 264-284 137-186 117-127 Ь %....... 7-12 10-12 10-17 8-1! 2-3 П р и м с ч а н н е.
Направление вырезки образца продольное. Таблица 5. Р5. Вливине легнруюигая элемеитеа иа прочность бериллиевых сила- Таким образом, предварительные длительные ныревы до 500 С мало влияют на прочность сплавов АБМ при повышенных температурах. Испьпания показывают одновременное снижение прочности и относительного удлинения. В отличие от двойных А1-Ве сплавов, из которых полуфабрикаты изготавливают слсканием н прсссованием из порошков, спяь вы АБМ получаот также литьем, а слитки подвергают обработке давлением. Поспалают их в виде деформированных и отожженных полуфабрикатов (г = 350...400 С). Эти сплавы хорошо сварнваются, и поэтому рекомсндукпся для сварных конструкций. Легнрование бериллия элементамн, расширяюшимн темпсригурную область пшсшч- веа, аелучеиаыя горячим арес сеаааием ной высокотемпературной модифиющни Вес, увелнчнвюг диапазон горячей обработки давлением.
Эти элементы (г)1, Со, Сп и др.) повышают прочность (табл. 5.95) и снижают пластичность прн 20 С бериллиевых сплавов. 327 5.4З. Бериллиды тантала, ииебии, циркеиии Хорошей стабильностью прочностных характеристик обладают материалы, предспшляюшие собой интермсталлидные соединения бернллия с переходными металлами (Та, Рй), Ег и др.), так называемые бернллиды. Они имеют высокую температуру плавления (- 2000 С), высокую твердость (500-1000 НУ), жесткость (Е = 300-350 ГПа) при 3 относительно низкой плотности (2,7-5 тсм ).
Состав и свойства бериллндов цирконня, ниобия и тантала предспшлены в табл. 5.96. Табяяца 5.96. Состав н свейстеа бернллидее пиркенив, ииебнв н тантала [20) 2гвеп 2гве!2 (45,6 34 Ве) (56,3 ЗЬ Ве) г)вгвеп (45,3 ЗЬ Ве) МЬВеп тя,ве„ (54ДЗЬВ ) (29ДЫВ ) Тане!с (37,6 'Ь Ве) Рсмбсэдрнчсс хая Ромбсол- ричесяяя Ромбоэд- рическм Т р няльная Тнп кристаллической ре- Тетрего- нальняя 1,0067 0,7334 0,4267 0.582 0,7548 1,0997 1,457 0,5559 а 82 84' 0,7376 0,4258 0,57 0,7388 1,074 1,458 с сса Т(яотнссп 7, тсм Температура плавления, С 4.18 3,08 2,72 3,28 2,88 5,05 1927 1 750 1650 1988 1850 1980 720 Твердость НУО,! спрн ниибе, МПа,прис, С: 20 1370 1 510 Опрннзгибе,е4,прис С 20 1370 1510 1300 1000 1! 20 175 260 175 217 302 182 175 280 246 217 264 115 134 134 143 210 393 246 О,! 1,! 2,6 0.5 0.25 0,6 0,1 2,0 7,0 0,1 1,0 2,2 0,1 2.6 5,0 О,! 0,3 1,1 о,присшпнв,МПв,прис, С: 20 871 ! 370 Е,ГПя,прис, С: 20 1 370 1 510 1050 1330 1330 ! 050 490 1400 910 560 189 238 70 330 140 70 331 175 330 175 350 ио 70 335 140 70 328 Недостатком бериллидов является высокаа хрупкость.
Из них изготавливают методом порошковой технологии мелкие несложные по форме детали для гироскопов и систем управления. 5.5. Комиозициоииые материалы Композиционные материалы (КМ) — это материалы, состоящие из двух нли более компонентов (отдельных волокон нли других наполнителей и связующей их матрицы) и обладающие специфическими свойствами, отличными от свойств составляющих их компонентов. Компоненты не должны растворяться друг в друге нли образовывать химические соединения на границе раздела наполннтель — матрица, т.е. должны быть совместимы прн изготовлении и эксплуатации КМ. Свойства КМ нельза определить только по свойствам компонентов, без учета нх юанмодействна. Из КМ можно создавать элементы конструкций с заранее заданными свойствами. Классифицируют КМ по следующим основным признакам: материалу матрицы н армирующих элементов, геометрическим размерам компонентов, структуре и расположению компонентов, методу изготовления.
Иногда КМ разделяют по назначению, но, так как одни н те же КМ могут иметь различное назначение, этот принцип классификации используют редко. 5.5.1. Полимерные композиционные материалы Полимерными композиционными материалами (ПКМ) называются КМ, матрицей которых является полимер нвн связующее на его основе. Для большинства ПКМ характерны ннзкак плотность, высокая удельная прочность и жесткость, химическая и радиационная стойкость, а также стабильные электрические свойства в определенном интервале температур. Верхняя граница температурного интервала определяется потерей теплостойкостн, нижняя — появлением хрупкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
