lekcii (774103), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Возврат приводит к потере коррозионнойстойкости, частично пластичности.• Для авиации, воздушные винты, каркас крыла, тяги управления,строительные конструкции, кузова автомобилей, заклѐпки.• Ковочные – АК сплавы. От Д отличаются большимсодержанием Si . В структуре вместо S фазы – четверная фаза(Al, Си, Mg, Si) и β - фаза Mg2Si.• Ковка и штамповка при 450-475°С.
Т/о– зак + искус стар.• Для средненагруженных деталейсложной формы – крыльчатки,фитинги, качалки, крепѐж. Болеепрочные АК8 – длявысоконагруженных – подмоторныерамы, пояса лонжеронов.• Высокопрочные сплавы (В95), ζВ =600-700 МПа. К системе Al- Cu-ZnМg. Содержит добавки Cr, Mn, Zrускоряют распад твѐрдого раствора,усиливают эффект старения, прессэффект.• Cu, Zn, Мg образуют М-, S-, Т- фазы,рис.22.5, МgZn2, CuМgAl2, Мg3Zn3Al2соответственно. Вызываютмаксимальное упрочнение сплавов.Рис.16.5• Сплав В96 имеет ζВ = 700 МПа, ζ0,2 = 650 МПа, δ=7%, 190 НВ.• Пластичность и вязкость разрушения повышают двухступенчатым смягчающим старением 100-120°С, 3-10 ч + 160170°С, 10-30 ч.
После чего ζВ = 540-590 МПа, ζ0,2 = 410-470МПа, δ=10-13%, К1с=36МПа*м1/2, КСТ= 75 Дж/м кв.• Для высоконагруженных деталей, в условиях сжатия. Обшивка,стрингеры, шпангоуты, лонжероны самолѐтов.• 4. Литейные алюминиевые сплавы классифицированы похим составу, табл. 16.5.• Лучшие литейные свойства у системы Al-Si - силумины.Высокая жидкотекучесть, малая усадка, малая склонностьобразования горячих трещин, герметичность – от эвтектики.
Эсостоит из твѐрдого раствора + Si, рис.22.6 а. В легированных –тройные и выше Э.• Плотность силуминов ниже Al, хорошо свариваются.Табл. 16.5рис.16.6Рис.16.6• Мех свойства зависят от хим состава, технологии получениясплава, т/о, табл.16.5. Несмотря на переменную растворимостьSi дисперсионного упрочнения нет из-за высокой скоростираспада твѐрдого раствора.• Единственный способ упрочнения – измельчение структуры примодифицировании.• Модифицируют солями Nа (NаСl, NаF), 2-3%.
Сдвигает точку Эв сторону Si, рис.22.7. В структуре появление пластичноготвѐрдого раствора, измельчение, рис. 16.6 б.Ростпластичности, прочности, рис. 16.8.Рис.16.8Рис.16.7• Легированные силумины с добавками Cr, Mn, Zr, Cu, Мg, Тi,Ni. Улучшает обработку резанием, рост прочности ипластичности. Т/о – зак 515-535°С + стар 150-180°С.• Грубокристаллическая структура требует больших выдержекпод зак 5-10 ч, стар 10-20 ч.• АК7ч, АК9ч для средних и крупных литых деталейответственного назначения – корпуса компрессоров, картеров,головок цилиндров. АК8М (МГТУ) для литья под давлением.• Сплавы системы Al-Cu АМ4,5; АМ5.
Высокая прочность, хорошорежутся, свариваются. Отсутствует Эплохие литейныесвойства, низкая герметичность. Улучшают Тi, Mn (АМ5). Лучшепрочность, пластичность до 40% . До 300°С.• Система Al- Мg коррозионная стойкость, прочность, вязкость,хорошо режутся. Нет Э – низкие литейные свойства,герметичность.• Гранулированные сплавы компактируют (прессуют) изпорошков, полученных со сверхвысокой скоростью охлаждения1000-1000000°С/сек. Сверхмелкое зерно, метастабильноесостояние. Пересыщенные тв растворы в 2-5 раз большеравновесных. Технологические нагревыдисперсныевыделенияупрочнение, рис.16.9, 16.10.рис.16.9Рис.16.10ЛЕКЦИЯ 17Коррозионно-стойкие материалы••••••Учебные вопросы:1.Виды коррозии. Электрохимическая коррозия.2.Методы защиты от электрохимической коррозии.3.
Химическая коррозия. Защитные свойства оксидных плѐнок.Литература:1. Материаловедение. Учебник для вузов. Арзамасов Б. Н. и др.2008г. Стр. 487-492.1.Виды коррозии. Электрохимическая коррозия••••••Коррозией материалов называется их самопроизвольноеразрушение вследствие химического или электрохимическоговзаимодействия со средой.Металлы и сплавы подвержены коррозии, т.к. обладаютхимической активностью и электропроводностью.Коррозионно-стойким называют материал, в котором процесскоррозии развивается с малой скоростью.Внешняя по отношению к материалу среда, вызывающаяускоренную коррозию называется коррозионно-активной.
Приэксплуатации в коррозионно-активных средах к деталямпредъявляются требования коррозионной стойкости.Различают 2 вида коррозии – электрохимическую ихимическую.Электрохимическая коррозия развивается в жидких электролитах,- влажной атмосфере и почве, морской и речной воде, водныхрастворах солей, щелочей и кислот.Коррозия, как правило, сопровождается образованием наповерхности металла продуктов коррозионного разрушения,отличающихся по внешнему виду от самого металла, благодаря чему на открытых деталях коррозию удается заметить наранних стадиях развития и принять меры к своевременномуустранению ее последствий.В большинстве изделий приборного направления визуальноеобнаружение коррозии затруднено или невозможно.
В этих случаяхее выявляют в ходе периодических проверок оборудования. Вэлектротехнических или радиотехнических устройствах коррозияметаллических деталей вызывает разрушение паяных соединений,нарушение электрического контакта в штепсельных разъемах и реле,потерю герметичности вакуумных и полупроводниковых приборов,нарушение балансировки или увеличение трения в подшипникахособоточныхэлектро-механическихустройствидругиенеисправности.1.1. Сущность катодных и анодных процессов в электролитах.Электролиты- растворы, (рассмотрим водные), в которыхрастворѐнныевещества диссоциируют наположительноиотрицательно заряженные частицы- катионы и анионы (химия). Вмолекуле воды центры положительного и отрицательного зарядов несовпадают.
Образуется диполь. Это оказывает значительное влияниена процесс взаимодействия металла и электролита.Рис.17.1. Строение молекулы воды:a) взаимное расположение атомов водорода и кислорода;б)диполь,эквивалентный молекуле воды.Рис. 17.2. Гидратация ионов в водной раствореРис. 17.3. Силы, действующие на ионы металла, погруженного в водный раствор:Q — сила гидратации;q — сила металлической связи.Рассмотрим первый случай:силы металлической связипустьсилагидратацииQ>qТогда ион металлапереходитвраствор,гдеполностьюгидратируется — окружается плотной оболочкой молекул воды.Переход положительных ионов металла из кристалла в раствор иесть первичный процесс электрохимической коррозии.Валентные электроны в этих условиях не могут покинутьметаллическое тело, а потому, по мере перехода в растворположительных ионов металла, тело заряжается отрицательно.большеРис.17.4.
Схема гидратации атомовметалла при электролитной коррозииРис.17.5. Образование двойного слоя зарядов (поляризация).а) уход аниона в раствор;б) выход катиона на металл• Металл или сплав, помещенные вэлектролит называются электродом,рис. 17.6. На электроде идет обратимаяхимическая реакция, вследствие чего внемвозникаетэлектрическийпотенциал.• Величинапотенциалаопределяетсяхимическим составом металла, составомэлектролита и внешними условиями.• Если электрод принимает положительныйпотенциал – он называется анодом, еслиотрицательный – катодом.• На аноде идет реакцияМе ↔ Меn+ +nе,(1)• на катодеО2+2Н2О+4е↔4ОН-, (2)• или2Н++2е↔Н2. (3)Рис.
17.6•Потенциал Ме, измеренныйотносительноводногоэлектролита при единичнойконцентрациисобственныхионов и стандартных внешнихусловияхназываетсястандартным обратимымэлектродным потенциалом- U0обр. Он является меройэлектрохимическойактивности Ме. Его значениядлянекоторыхметалловприведены на рис.17.7.Рис.17.7••Как видно, потенциал может принимать как положительные, так иотрицательные значения.Если соединить два электрода из разных металлов, рис.17.8,образуется гальваническая пара (ГП), между электродамивозникнет электрический ток.
То же произойдет, если в одномэлектролите окажется металл или сплав с разнороднымифазами,рис.17.9. В этом случае говорят об образовании микрогальванической пары (МГП).Рис.17.8Рис.17.9Рис.17.10.•••••Образование гальванической пары ипротекание тока вызывают растворениеодного из двух металлов, следствиемчегоявляетсяегоускоренноеразрушение-электрохимическаякоррозия, рис. 17.11.МеЭВ замкнутой ГП на аноде и катодеустанавливаютсянеобратимыеэлектродные потенциалы Uн.Разницазначенийобратимогоинеобратимого потенциалов на аноде икатоде определяется уравнениями• UАобр –UАн =РА i,(4)• UКобр –UКн =РК i,(5)где i – сила тока в гальванической паре,РА, РК – поляризуемость анода и катодаЭХ коррозионныеразрушенияРис. 17.11•Величина тока , который устанавливается в ГП определяетскорость коррозииl = (UКобр – UАобр ) / (R + РА + РК),(6)где R – омическое сопротивление между электродами.Металлы, которые имеют в определѐнных условиях большуювеличину РА называются пассивирующимися.Обратимый потенциал катодных реакций определяется толькосоставом электролита и физическими условиями (температура,давление).
Различаютщелочной, преобладает ОН- , (рН< 7);кислый – Н+ , (рН >7) ;нейтральный, (рН=7).Значения обратимых потенциалов реакций на катоде (2,3) принормальныхусловиях,составляют+0,81Ви-0,42Всоответственно.Из (6) следует, что коррозионная стойкость тем выше, чем меньшеток и, следовательно, меньше UКобр – UАобр .Поэтому, коррозионно-стойкими будут металлы и сплавы сположительными UАобр .• 2.Методы защиты от электрохимической коррозии.• Фазовый состав и структура Ме оказывают влияние на UКобр, UАобр,Р А , РК .• Изменяя химический и фазовый составы, используя легирование итермическую обработку, добиваются повышения коррозионнойстойкости Ме и сплавов.• Однофазные материалы имеют более высокую коррозионнуюстойкость по сравнению с многофазными, т.
к. коррозионномуразрушению подвергаются только те участки анодов, которыеимеют повышенную энергию,- содержащие дефекты – дислокации,высоко и мало угловые границы.• Коррозионная стойкость крупнозернистого Ме выше, чеммелкозернистого, т. к. площадь и длина границ в крупнозернистыхМе меньше.• В многофазных материалах КС определяется потенциаламиосновной и вторичных фаз.• Анодные вторичные фазы растворяются в первую очередь, послечего контактирующая поверхность становится однофазной.Имеются ввиду изолированные выделения ll фазы.• Катодные вторичные фазы наиболееопасны (если анод не пассивируется).В этом случае анодом являетсяоснова и начинается еѐ ускоренноеразрушение, например отожжѐнныесплавы дуралюмина.• Продукты коррозии образуют плѐнкунаповерхности,увеличиваяомическоесопротивлениеГП.Электролит может растворять или нерастворятьплѐнки, повышая илиснижая при этом скорость коррозии.• Пассивация Ме придаѐт им стойкостьвнейтральныхикислыхэлектролитах, а непассивирующи-есястойки в нейтральных и щелочныхсредах, рис.17.12Рис.17.121-пассивирующиеся Ме;2- не/п Zn, Sn, Pb;3- остальные н/п Ме.В зависимости от условий, в которых протекает коррозия, различают, рис.17.13ВидыкоррозииАтмосфернаяКислотнаяМорскаяЩелочнаяПочвеннаяРис.17.13По характеру разрушения различают, рис.17.14ХарактеркоррозионногоразрушенияРавномернаякоррозияМестнаякоррозияКонтактнаяМежкристаллитнаяРис.17.14Точечная• Коррозионнаявыносливость–сопротивлениекоррозионному разрушению при циклических нагрузках вкоррозионно-активной среде.• Коррозионное растрескивание – коррозионное разрушениепод действием постоянных напряжений в коррозионно-активнойсреде.• Скорость коррозии (равномерной) – потеря массы на единицуповерхности в единицу времени (или за период времени) мг/м 2сек.К• оррозионно-стойкие непассивирующиеся металлы• Когда UКобр , UАобр имеют близкие значения, коррозионный токимеет малую величину (6), металл обладает высокойкоррозионной стойкостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
