Кудин

В зависимости от вида термической обработки алюминиевые сплавы маркируются следующим образом:

•отожженный сплав – М;

•сплав, нагартованный на ¼ – Н4;

•сплав, нагартованный на ½ – Н2;

•сплав, нагартованный на ¾ – Н3;

•нагартованный сплав – Н.

Титан, його сплави, використання їх унікальних властивостей. Алотропічні форми титану.

Сплави титану, альфа-, бетастабілізатори. Механізми зміцнення титанових сплавів.

Титан и его сплавы.

Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см3. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…

1680oС.

Чистый иодидный титан, в котором сумма примесей составляют 0,05…0,1 %, имеет модуль упругости 112 000 МПа, предел прочности около 300 МПа, относительное удлинение 65%. Наличие примесей сильно влияет на свойства. Для технического титана ВТ1, с суммарным содержанием примесей 0,8 %, предел прочности составляет 650 МПа, а относительное удлинение – 20 %.

При температуре 882oС титан претерпевает полиморфное превращение, –титан с гексагональной решеткой переходит в – титан с объемно-центрированной кубической решеткой. Наличие полиморфизма у титана создает предпосылки для улучшения свойств титановых сплавов с помощью термической обработки.

Титан имеет низкую теплопроводность. При нормальной температуре обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, в воде, в органических и неорганических кислотах ( не стоек в плавиковой, крепких серной и азотной кислотах), благодаря тому, что на воздухе быстро покрывается защитной

пленкой плотных оксидов. При нагреве выше 500oС становится очень активным элементом. Он либо растворяет почти все соприкасающиеся и ним вещества, либо образует с ними химические соединения.

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими:

•сочетание высокой прочности ( МПа) с хорошей пластичностью ();

•малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;

•хорошая жаропрочность, до 600…700oС;

•высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.

Однородные титановые сплавы, не подверженные старению, используют в криогенных установках до гелиевых температур.

В результате легирования титановых сплавов можно получить нужный комплекс свойств. Легирующие элементы, входящие в состав промышленных титановых сплавов, образуют с титаном твердые растворы замещения и изменяют температуру аллотропического превращения. Влияние легирующих элементов на полиморфизм титана показано на рис. 21.1.

Элементы, повышающие температуру превращения, способствуют стабилизации — твердого раствора и называются –стабилизаторами, это – алюминий, кислород, азот, углерод.

Элементы, понижающие температуру превращения, способствуют стабилизации – твердого раствора и называются – стабилизаторами, это – молибден, ванадий, хром, железо.

Кроме – и –стабилизаторов различают нейтральные упрочнители: олово, цирконий, гафний.

В соответствии с влиянием легирующих элементов титановые сплавы при нормальной температуре могут иметь структуру или .

Сплавы на основе титана можно подвергать всем видам термической обработки, химико-термической и термомеханической обработке. Упрочнение титановых сплавов достигается легированием, наклепом, термической обработкой.

Часто титановые сплавы легируют алюминием, он увеличивает прочность и жаропрочность, уменьшает вредное влияние водорода, увеличивает

термическую стабильность. Для повышения износостойкости титановых сплавов их подвергают цементации или азотированию.

Основным недостатком титановых сплавов является плохая обрабатываемость режущим инструментом.

По способу производства деталей различаются деформируемые (ВТ 9, ВТ 18) и литейные (ВТ 21Л, ВТ 31Л) сплавы.

Области применения титановых сплавов:

•авиация и ракетостроение (корпуса двигателей, баллоны для газов, сопла, диски, детали крепежа);

•химическая промышленность (компрессоры, клапаны, вентили для агрессивных жидкостей);

•оборудование для обработки ядерного топлива;

•морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок);

•криогенная техника (высокая ударная вязкость сохраняется до –253oС).

Титан имеет полиморфное превращение при температуре 882 град. С и две аллотропические формы: alfa-титан с гексагональной решеткой при температуре до 882 град. С и beta-титан с объемно-центрированной решеткой при температурах выше 882 град. С.

Ряд элементов, в частности алюминий, олово, азот, кислород, повышают температуры полиморфного превращения, расширяют область alfa-титана и называются alfa-стабилизаторами. Такие элементы, как молибден, ванадий, марганец, хром, способствуют сохранению при нормальной температуре высокотемпературной структуры beta-титана и называются beta-стабилизаторами. В зависимости от комбинаций легирующих компонентов сплавы титана могут быть alfa -сплавами, beta -сплавами и alfa+ beta-сплавами.

Сплавы со стабильной при различных температурах структурой (технический титан ВТ1, сплавы ВТ5 и ВТ5-1) термообработкой не упрочняются, поэтому они обладают хорошей свариваемостью. Сплавы со стабильной beta-структурой (типа ВТ14) также имеют высокую термическую стабильность, высокую прочность, пластичность и также хорошо свариваются.

Двухфазные сплавы, где beta-фаза существует при повышенных температурах (типа ОТ4), термообработкой не упрочняются, а сплавы, где beta-фаза может сохраняться при охлаждении до ком-натной температуры (сплавы ВТ6, ВТ14), упрочняются термообработкой и свариваются хуже; термообработка (закалка + искусственное старение) позволяет довести их прочность до 140 кгс/мм2 (1400МПа) при удовлетворительной пластичности.

Три основных направления использования титана в авиастроении:

1.для изготовления изделий сложной пространственной формы:

- окантовки люков и дверей, где возможно скопление влаги (используется высокая

коррозионная стойкость титана)

-обшивки, на которые действует струя продуктов сгорания двигателя,огнеблокирующие противопожарные перегородки (используется высокая температура плавления и химическая инертность титана)

-тонкостенные трубопроводы воздушной системы (используется минимальный из всех металлов коэффициент термического расширения титана)

-настил пола грузовой кабины (используется высокая прочность и твердость) 2.для изготовления ответственных высоконагруженных узлов и агрегатов

-стойки шасси

-силовые элементы (кронштейны) механизации крыла

-гидроцилиндры

3. Изготовление частей двигателя (см. далее)

Нікель, суперсплави на його основі, їх використання. Компоненти, кристалічні структури в які вони входять і забезпечують зміцнення. Використання суперсплавів в авіакосмічній техніці.

Суперсплавы на никелевой основе в качестве особо жаропрочных материалов имеют наибольшее распространение. Гомологические рабочие температуры никелевых сплавов выше, чем у других систем легирования, и в двигателях с высокими техническими характеристиками их доля превышает 50 %. Суперсплавы имеют сложный химический состав, насчитывающий до 10 – 12 компонентов.

Железо в сплавах присутствует обычно в виде примесей, хотя имеется ряд марок, содержащих до 30 % и более железа. Легирование хромом (15 – 20 %) обеспечивает стойкость к высокотемпературной коррозии. Молибден и вольфрам, находящиеся либо в твердом растворе, либо в карбидах, повышают

жаропрочность сплава. Алюминий и титан с никелем образуют ,-фазу Ni3(Al, Ti),

являющуюся основным упрочнителем. Кобальт вводится в никелевые сплавы для понижения энергии дефектов упаковки и интенсифицирует дисперсионное

твердение, обусловленное выделением ,-фазы.

В никелевых сплавах после закалки или диффузионного отжига и последующего старения происходит дисперсионное твердение с образованием интерметаллида

,-фазы. Температура нагрева под закалку и температура диффузионного

отжига примерно равны и составляют обычно около 1100 – 1300оС. Выдержка при высоких температурах приводит к растворению интерметаллидных фаз с образованием однородного твердого раствора с низкой твердостью и получением необходимого размера зерна. Одноили двухступенчатое старение проводят при температурах 700 – 950оС.

•монель-металл (65 — 67 % Ni + 30 — 32 % Cu + 1 % Mn), жаростойкий до 500 °C, очень коррозионно-устойчив;

•белое золото (например 585 пробы содержит 58,5 % золота и сплав (лигатуру) из серебра и никеля (или палладия));

•нихром, сплав сопротивления (60 % Ni + 40 % Cr);

•пермаллой (76 % Ni + 17 %Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), обладает высокой магнитной восприимчивостью при очень малых потерях на гистерезис;

•инвар (65 % Fe + 35 % Ni), почти не удлиняется при нагревании;

•Кроме того, к сплавам никеля относятся никелевые и хромоникелевые стали, нейзильбер и различные сплавы сопротивления типа константана, никелина и манганина.[7]

Переважна частина Ni використовується для одержання сплавів з іншими металами (Fe, Cr, Cu і іншими), що відрізняються високими механічними, антикорозійними, магнітними або електричними та термоелектричними властивостями. У зв'язку з розвитком реактивної техніки й створенням газотурбінних установок особливо важливі жароміцні і жаростійкі хромонікелеві сплави. Сплави нікелю використовуються в конструкціях атомних реакторів.

Нікель є одним з найбільш активних каталізаторів серед металів. Добавки нікелю до інших металів істотним чином змінюють їх властивості і створюють можливості для отримання широкого асортименту різних дуже цінних матеріалів. Тому головною сферою застосування нікелю є різні сплави. Відомо більше 3000 сплавів, до складу яких входить нікель.

Отримання нікелевих сплавів засноване на різного роду взаємодії, в які вступає нікель з іншими елементами. Нікель у чистому вигляді застосовують як антикорозійне захисне покриття, що наносяться методом плакування і гальванопластики. Плакування нікелем застосовують для запобігання від корозії заліза і нелегованих сталей шляхом отримання дво-і тришарового металу. Це значно здешевлює вартість виробів, виготовлених з такого металу замість виробів з чистого нікелю. Електролітичні покриття нікелем наносять на алюміній, магній, цинк і чавун.

З чистого нікелю виготовляють також різні апарати, прилади, котли і тиглі з високою корозійною стійкістю і постійністю фізичних властивостей, а з нікелевих матеріалів - резервуари і цистерни для зберігання в них харчових продуктів, хімічних реагентів, ефірних масел, для транспортування лугів та інших хімічних і харчових продуктів, для плавлення їдких лугів.

Суперсплавы на основе никеля или никелевые суперсплавы используются в деталях авиационных газотурбинных двигателей, к которым предъявляются наивысшие требования по эксплуатационным качествам и которые подвергаются воздействию наиболее неблагоприятных условий окружающей среды. Литые (литейные) суперсплавы на основе никеля применяются, например, для изготовления лопаток турбин. Деформируемые суперсплавы на основе никеля применяются, например, для изготовления дисков и осей ротора. Настоящее изобретение относится к деформируемым (обрабатываемым давлением) суперсплавам на основе никеля.

Використання сплавів на основі заліза в авіаційній техніці.

Використання різних типів матеріалів для виготовлення компонентів літальних апаратів. Проблеми їх поєднання.