lekcii (774103), страница 21
Текст из файла (страница 21)
15.4• Внутреннетрение–проявляетсяприциклическихнапряженияхниже ζ0,002 . Происходитпотеря энергии на изгиб иперемещение дислокаций,на магнитно-упругий эффектвферромагнетиках(магнитострикция).• Принаступлениирезонанснойчастотыколебанийfрезрезковозрастает амплитуда. Вреальныхматериалахамплитударастѐтвинтервале частот. Ширинарезонансной кривой ∆f навысоте 0,7Аmaxявляетсямерой внутреннего трения,рис.15.5.Рис.15.5• Отношение ∆f/ fрез –добротность. Высокая добротность, малыепотери на внутреннее трение возможны только длямалоподвижнойдислокационнойструктуры.Закрепитьдислокации можно высокодисперсными выделениями типа зонГинье-Престона. Эта задача решена в Cu-Ве сплавах - Вебронзах и Fе-Ni сплавах, табл.15.1.Табл.15.1• Ве бронзы- сплав на Cu основе, имеющий высокий пределупругости и низкий модуль упругости, ГОСТ 18175-78.• ББ применяют для ответственных упругих элементов.Дополнительно обеспечивается коррозионная стойкость,электропроводность, немагнитность.
Сплавы технологичны взакалѐнном состоянии, обрабатываются резанием, гнутся,штампуются.• Недостаток – дорогой ЛЭ- Ве.• При ТМО закалѐнного сплава БрБНТ1,9 со степеньюдеформации 50% получен после старения при 350°С ζ0,002=1000МПа.• Fе-Ni сплавы, ГОСТ10994-74 не так дефицитны и дороги как ББ.• Сплав 36НХТЮ имеет ζ0,002 - близкие значения к ББ, Е выше.Сталь аустенитного класса. Пластичен, легко штампуется,сваривается. Упрочняется закалкой (930-950°С)+ старение(700°С). ζ0,002 =800МПа. Для сплава 36НХТЮМ8 ζ0,002 =950МПа.• После ТМО ζ0,002 =1100МПа.Вопросы для контроля:1.Какие требования предъявляются к материалам упругих элементов? В чѐм ихотличие от обычных конструкционных?2.В чѐм отличие предела упругости и релаксационной стойкости стали?Покажите на схеме.3.Какие требования предъявляются к дислокационной структуре материала дляупругих элементов? Поясните.4.Какие способы закрепления дислокаций применяются при созданииматериалов для упругих элементов?5.Какие основные легирующие элементы входят в состав пружинных сталей?6.Какая т/о применяется для кремнистых пружинных сталей, какую структуруона формирует?7.Какие недостатки характерны для кремнистых сталей? Как онипреодолеваются?8.Какая характеристика является показателем потерь энергии при циклическомдеформировании пружин? Нарисуйте график.
Куда расходуется потеряннаяэнергия?9.Назовите состав и содержание легирующих элементов в сплавах БрБНТ1,9;36НХТЮ?10.Какую т/о применяют для сплава БрБ2? Какой уровень механическихсвойств приобретает сплав?ЛЕКЦИЯ 16КОНСТРУКЦИОННЫЕМАТЕРИАЛЫ МАЛОЙ ПЛОТНОСТИ.СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯУчебные вопросы:1. Особенности материалов малой плотности.2. Свойства алюминия. Общая характеристика и классификацияалюминиевых сплавов.3. Деформируемые алюминиевые сплавы.4. Литейные алюминиевые сплавы.Литература:(1). стр. 357-374.• 1.
Особенности материалов малой плотности• ММП широко используются в авиации, ракетной и космическойтехнике, автомобильной, судостроительной, строительнойпромышленностях.• Снизить массу, улучшить тактико-технические характеристикиизделий – скорость, дальность, грузоподъѐмность.• Основные конструкционные материалы – пластмассы, цветныеметаллы Мg, Al, Ве, Tiсплавы на их основе, а такжекомпозиционные материалы.• Выбор ММП проводят по критериям удельной прочности• ζВ /γg и удельной жѐсткости Е /γg , табл. 16.1. В отдельныхслучаяхдостигаетсяулучшениеудельныхкритериеводновременно с улучшением конструкционной прочности ижѐсткости.• Сплавы с высокой удельной прочностью на основе Ве, Ti , атакже композиционные применяют для высоконагруженныхдеталей.
Сплавы Мg, Al – для мало и средне нагруженных.Табл. 16.12. Свойства алюминия и общая характеристика алюминиевыхсплавов.• Al серебристо – белого цвета. Не имеет полиморфныхпревращений, ГЦК решѐтка, а = 0,4041 нм. tпл = 660°С. Плотностьγg = 2,7 г/см куб. Электропроводность 65% от Си. Высокаятеплопроводность, пластичность, коррозионная стойкость впресной и морской воде. Низкая прочность.• Примеси ухудшают свойства чистого Al. Постоянные примеси Fе, Si, Cu, Zn, Ti. Чистый Al разделяют на 3 группы посодержанию примесей• – особой чистоты А999, примесей менее 0,001%;• - высокой чистоты А995, А99, А97, А95, примесей 0,005-0,05%;• - технической чистоты А85, А8 и др. 0,15-1% примесей.• Технический Al в виде деформируемого полуфабриката – листы,прутки, профили – АД0, АД1.• Механическиесвойстваповышаютсяприповышениисодержания примесей и наклѐпе, но остаются низкими, табл.16.2.• Применяют для ненагруженных деталей и конструкций, а такжев случаях решающего фактора малого веса, пластичности,свариваемости.
Рамы , окна, двери, трубопроводы, фольга,ѐмкости, посуда. Теплообменники, электроизделия – кабели,провода, шины, конденсаторы, экраны в прожекторах,рефлекторах.• Имеетмалоесечениезахватанейтронов,хорошообрабатываетсядавлением,сваривается.Плохообрабатывается резанием, имеет большую усадку призатвердевании (6%), медленно остывает, технологичен в литье.• Свойства, особенно прочностные, значительно улучшаются прилегировании Al, с 20 до 700 МПа.
Основные ЛЭ – Мg, Mn, Si,Cu, Zn реже Ni, Li, Ti.Табл. 16.2• Многие ЛЭ образуют твѐрдыерастворы переменнойрастворимости и промежуточныефазы типа CuAl2 , рис.16.1.• В таких сплавах возможнаупрочняющая т/о –дисперсионное твердение.• ЛЭ повышают tрек сплава,рис.16.2.• При кристаллизации образуютсяпересыщенные твѐрдыерастворы интерметаллидов.Последующие технологическиенагревы (прокатка,гомогенизация)(распадрастворов)(дисперсныевыделения)(упрочнениесплава, препятствиерекристаллизации).Рис.16.1Рис.16.2• Это явление структурного упрочнения (для прессованныхполуфабрикатов: пресс-эффект).
По этой причине длянекоторых сплавов tрек больше tзак.• Снятие остаточных напряжений в полуфабрикатах, деталяхпосле холодного деформирования отжиг при t = 150-300°С.• Вязкость и пластичность Al сплавов определяют примеси Fе,Si.• Их нерастворимые интерметаллиды FеAl3, тройные (Al, Fе,Si) и др – хрупкие, твѐрдые, игольчатой или пластинчатойформы, снижают пластичность и вязкость сплава.• Классификация алюминиевых сплавов многоступенчатая,приведена в табл. 16.3.табл. 16.3• Повышает свойства Mn, связывает Fе, Si в более пластичнуючетверную форму (Mn, Al, Fе, Si) кристаллизуется в компактнойформе.• Более эффективный способ - снижение содержания примесей с0,5-0,7% (ГОСТ4784-74) до 0,1-0,3%, маркировка «Ч», и менее,маркировка «ПЧ» (повышенной чистоты).
Например, сплав Д16ч.• Изменение трещиностойкости, ударной вязкости и удлинения длясплавов Д16 и Д16ч, диагр. 22.1.• Для ответственных нагруженных деталей, силовых элементовсамолѐтов.Диагр. 22.1.• 3. Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемыет/о. Сплавы АМц, АМг, ГОСТ 4784-74, табл. 22.4. Высокаяпластичность, хорошая свариваемость, коррозионная стойкостьв пресной и морской воде.• АМц – к системе Al-Mn. Структура α- твѐрдый раствор + MnAl6 спеременной растворимостью интерметаллида, рис.16.3 а.• При наличии Fе вместо MnAl6 образуется тройная фаза (Mn,Fе) Al6 , нерастворимая в Al.
Такие сплавы не упрочняются т/о.В отожжѐнном состоянии твѐрдость низкая, пластичностьвысокая. Наклѐп упрочняет сплав почти в 2 раза.• АМг – система Al-Mg, рис.22.3 б. Mg образует с Al твѐрдыйраствор + интерметаллид Mg2Al3. Упрочнение незначительное.• Сплавы используют в нагартованном АМгН (80% наклѐпа) иполунагартованном АМгП (40%) состоянии. Для операцийдеформирования применяют в отожжѐнном АМгМ состоянииили отжигают при 350-420°С.Рис.22.3• При повышении содержания Mg прочность растѐт, пластичностьпадает, диагр.
22.2. Сплавы с высоким содержанием Mg склоннык окислению в жидком состоянии, появлении оксидных плѐнок вструктуре. Мех свойства снижаются. Для устранения ЛЭ Ве,который увеличивает размер зерна. Это устраняют добавки Ti,Zr.• Для глубокой вытяжки, сварки, коррозионная стойкость(трубопроводы бензина, масла, сварные баки, ѐмкости, заклѐпкипереборки, корпуса, мачты судов, лифты, рамы вагонов, кузововавтомобилей).Диагр. 22.2• Упрочняемые т/о сплавы –нормальной и высокойпрочности – дуралюмины.• К системе Al-Си-Mg, сочетаниепрочности и пластичности.Структура α -твѐрдый раствор +• θ –фаза (СиAl2 54% Си, 530НV)с переменной растворимостью,рис.16.4.• Присутствие MgS – фаза• (СиMgAl2 , 560НV).
Влияниесоотношения θ, S фаз напрочность на рис.16.5.Рис.16.4рис.16.5• Т/о – зак (495-505°С) охлаждение в воде до 40°С + старение.Зоны ГП, естественное 5-7 суток или искусственное до 100°С,сокращает время старения. При естественном вышепластичность, ниже чувствительность к концентраторамнапряжений.• Искусственное - для условий работы до 200°С. Инкубационныйпериод 20-60 мин, в этот период пластичность сохраняется –возможна гибка, клѐпка, правка.• Естественно состаренные подвергают обработке на «возврат»• 1-2 мин при 230-300°С. Зоны ГП рассасываются, пластичностьвосстанавливается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
