Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Эти сплавы не имеют промышленного значения, так как для получения устойчивой р-структуры сплавы должны быль легированы большим количеством изоморфных р-стабилизаторов (У, Мо, 1чЬ, Та) — дорогих, дефицитных и обладающих высокой плотностью металлов. Псевдо+сплавы. Это высоколегированные в основном р-стабилизаторами сплавы. Суммарное количество легирующих элементов в них, как правило, превышает 20%.
Наиболее часто их легируют молибденом, вольфрамом, хромом, реже железом, цирконнем, оловом. Алюминий присутствует почти во всех сплавах в небольшом количестве (- 3 %). В равновесном состоянии эти сплавы имеют в основном р-структуру и небольшое количество а-фазы, после закалки — структуру переохлвжденной метастабильной р'-фазы, обеспечивающей высокую пластичность (б = 12...40 %, 1г = 30...60 %) и хорошую обрабатываемосгь давлением (а, н 650...1000 МПа).
При старении сплавов временное сопротивление увеличивается приблизительно в 1,5 раза и достигает 1300-1800 МПа. з Плотность сплавов находится в интервале 4,9 — 5,1 т/м, а удельная прочность (самая высокая среди титановых сплавов) превышает 30 км. Сплавы обладают низкой склонностью к водородной хрупкости, но чувствительны к примесям — кислороду и углероду, вызывающим снижение пластичности и вязкости; сварные швы имеют пониженную пластичность; термическая стабильность сплавов низкая, Наибольшее распространение в промышленности получил сплав ВТ15 (-3 % А1, -8 % Мо и 11 % Сг), который выпускают в виде полос, листов, прутков, поковок и рекомендуется для длительной работы при температурах до 350 С. 5З.З.
Литейные титановые сплавы Небольшой температурный интервал кристаллизации обеспечивает высокую жидкотекучесть и плотность отливок из титановых сплавов. Они отличаются малой склонностью к образованию горячих трещин; их линейная усадка составляет 1 %, объемная — 3 %. Плавку и заливку сплавов на основе титана осуществляют в среде нейтральных газов или в вакууме в связи с их высокой химической активносп ю при нагреве, Отливки изготовляют методом фасонного литья в чугунные, стальные и специальные формы.
Для получения высококачественных сложных титановых отливок необходим комплексный подход к выбору оптимальных режимов литья как при плавке и заливке металла, так и при формировании отливки в литейной форме. Литейные сплавы обладают более низкими механическими свойствами, чем соответствующие деформируемые. Упрочняющую термическую обработку к ним ие применяют, так как резко снижается пластичность сплавов. Химический состав и механические свойства литейных титановых сплавов приведены в табл. 5.68 и 5,69.
Высокая стоимость изготовления и трудность механической обработки сплавов на основе титана являются серьезным препятствием на пути их широкого применения. Методы порошковой технологии позволяют повысить ивффицнент использования металла путем уменьшения отходов при механической обработке и открывают потенциальные возможности получения готовых деталей для конструкций летательных аппаратов и двигателей. Получение порошков из сплавов на основе титана является сложной проблемой вследствие вредного влияния различных примесей. Высокая химическая активность расплавленного титана исключает применение большинства огнеупоров в качестве материале для тиглей. Использование современных методов получения легированных порошков дуговой плавкой с вращающимся анодом и неподвижным вольфрамовым катодом, электроплазменной плавкой либо распылением в вакууме и других позволяет исключить загрязнения.
Повышение качества полуфабрикатов и готовых деталей сложных форм может быть достигнуто в результате использования новых прогрессивных методов, таких как горячее компактнрование гранул, горячее изостатическое прессование легированных порошков (ГИП) с последующим спеканием в вакууме и др. Несмотря на определенные сложности и 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 сплавов следующее: в авиастроении, ракетостроении — каркасные детали, обшивка, топливные баки, дета- ' ли реактивных двигателей, диски и 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, детали насосов и др.; в химической промышленности — реакторы для ш1зессивных сред, насосы, змеевики, центрифуги и др.; в гальванотехнике — ванны для хромирования, анодные корзины, теплообменники, трубопроводы, подвески и др.; в газовой и нефтяной промышленности — фильтры, седла клапанов, резервуары, от- стойники и др.; в криогенной технике — детали холодильников, насосов компрессоров, теплообмен- ники и др.; в пищевой промышленности — сепараторы, холодильники, емкости для продуктов, цистерны и др.; в медицинской промышленности — инструмент, наружные и внутренние протезы, внутрикостные фиксаторы, зажимы и др.
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 Из зарубежных сплавов весьма перспективными являются сплав Т!-6А1 — 41/ 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 их плотности (табл.
5.72). Кратковременнал прочность литого (числитель) и порошкового (знаменатель) сплава ВТЗ вЂ” 1 приведена ниже 121: 200 350 400 450 500 а„МПа........ 880/970 810/960 790/900 740/890 -/700 о„,, МПа....... 720/810 650/800 620/780 590/750 -/630 5.3.5. Сплавы на основе ннтерметаллндов Т1 1О 20 30 40 50 А1, % (мвс.) пеРатУРы обРатного маРтенситного пРевРащениЯ Рис 5Д2 Диаграммасостеяниясисте (100-120 С). мы Т! — А! 3!3 В соответствии с функциональными свойствами сплавы на основе интерметаллидов титана подразделяют на две группы: жаропрочные и сплавы с эффектом памяти формы.
Жаропрочные сплавы от~ос~тся к системе Т1-А1. Их основу составляют ©з(Т!зА1) и з 7 (Т1А1) фазы (рис. 5.12). При малой плотности (3,5 т/м ) они по жаропрочности превосходят все титановые сплавы и многие жаропрочные стали, приближаясь по свойствам к сплавам на основе никеля (см. $ 6,4). Эффект памяти формы свойствен сплавам, обладающим прямым и обратным мартенситными превращениями, а также обратимой деформацией, наибольшая величина которой определяется деформацией решетки при мартенситных превращениях.
Эффект памяти формы — зто способность сплава устранять в процессе обратного мартенситного превращения деформацию, данную сплаву после прямого мартенситного превращения, т.е. в мартенситном состоянии. В основе сплавов с эффектом памяти формы лежит никелид титана Т11ч'1, имею- о ' 3 щий температуру плавления 1250 — 1310 С, плотность 6,44 т/м, модуль нормальной упругости Е = 66,7...72,6 ГПа, модуль сдвига С = 22,5...24,5 ГПа, временное сопротивление о, 735...970 МПа, предел текуче- о сти ао1= 127...333 МПа, относительное удлинение /. С 6=7...27%. Эффект памяти формы никелида ти- Ж+~ 1600 тана возникает в узком интервале температур.
Он Ж+7 максимален при стехиометрическом составе, от- рыт !400 р температур начала и конца прямого и обратного мартенситных превращений (табл. 5.73). а+!3 Характеристики восстановления формы промыш- ! 080' / ленных титановых сплавов ВТ16, ВТ23 и ВТ22 в !000 / сравнении с никелидом ппана ТНЗ (50% М, 50 % Т1) приведены в табл.
5.74. 800 При прямом мартенситном превращении Фз 9 М+/ Р~н 60 С) ннкелид титана изменяет сложную Упо 600 рядоченную кристаллическую решетку типа СзС1 на триклинную решетку мартенсита. Приданная в этом состоянии новая форма образца (детали) из Т11ч'! исчезает при нагреве немного выше тем- Таблица 5. 73. Температура печаля и кепка прпмеге и ебрятиеге мяртеиеитпых превращений еплявея е эффектем памяти фермы Температура, 'С Содерканне второго компонента, % (иае.) м„-и„ ли мв Т1% И1 50,0 40 105 30 5 35 О Т1Рд П р и и е ч а н и е.
М„, М„- температуры начала и конца прямого мвртепснтного превращения; А „, А„- то же обратного мвртенситного превращения. Таблица 5. 74. Характеристики вееетяпевлеппя формы промышленных тптяневык еплявоя и иикелпдв тптапя ТН1 Примечание. Приведены максимально возможные значения е„гтр, а„полученные прн оптимальной технологии (ва — упругая составляющая деформации; ар — реактивное напряжение, развиваемое при восстановлении формы; а, — удельная работа, совершаемая пря восстановлении формы с учетом упругого возврата). Сплавы с эффектом памяти формы целесообразно применять в различных областях техники, где материалы, не обладающие этим эффектом, использовать невозможно.
Например, в космической технике для самораскрывающихся антенн„предварительно получивших компактную форму для облегчения доставки на космический корабль; при установке саморасклепыввющихся заклепок в труднодоступных местах конструкций; для самосрабатывающих соединительных муфт трубопроводов; для дистанционного ремонта обсадных труб нефтяных и газовых скважин, а также в качестве материала изделий, многократно изменяющих свою форму при нагреве и охлаждении (клапаны, рычаги и др.). 314 50,5 51,0 Ан 52,6 50,0 47,4 45,0 И 45,0 47,5 49,0 50,0 51,0 52,5 Р1 45,0 47,5 50,0 52,5 го -65 630 620 605 575 450 460 485 510 485 475 1035 1060 1070 1000 -5 -95 585 575 535 520 410 420 455 480 470 455 995 1005 1020 980 25 -30 630 615 560 535 430 455 495 520 520 495 1025 1035 1040 955 55 -10 690 650 630 585 470 495 525 550 540 525 1070 1080 1085 1020 30 45 45 70 55 40 40 30 30 15 20 40 55 50 20 45 40 20 5 10 10 35 20 10 25 30 5.4.
Бериллиевые сплавы 5.4.1. Общая характеристика беряллия Бериллий — элемент П группы Периодической системы Д.И. Менделеева. Бериллий обладает полиморфизмом: низкотемпературная модификация Ве (< 1250 С) имеет решетку ГП с периодами а = 0,2286 нм, с = 0,3584 нм, высокотемпературная — Вер (1250- 1284 С) — решетку ОЦК; его атомный номер 4; атомная масса 9,0122; плотность при 20 С 1,845 т!м; температура плавления 1284 С, кипения 2450 С; модуль нормальной упругости 309 ГПа, модуль сдвига 140 ГПа (Е мало изменяется при увеличении температуры до 450 С); удельное электросопротивленне 3,6 10 Ом и; удельная тенлоемкость при 20 С 2,129 кДж/(кг С); удельная теплопроводность при 20 С 188,6 Вт/(м С); скорость распространения звука 12600 м/с; отражательная способность (для белого света) 55 %; коэффициент линейного расширения в интервале 20-100 С а = 13,8 10 С По важ~ей~ей хара~~ер~с~ике современных конструкционных материалов удельз ной жесткости (Е((ТЯ = 16,6 1О км) бериллий превосходит высокопрочные стали, сплаз вы иа основе алюминия, титана, магния (Е/(787 = 2,3 ...2,6) 10 км, а также тугоплавкие высокомодульные металлы — осмий, иридий, рений, вольфрам (табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
