11. Типы -стабилизаторов, их влияние на структуру сплавов.

Как и чистый титан, сплавы на его основе характеризуются высокой прочностью и удельной прочностью (примерно в 1,5 раза выше, чем у сплавов на основе алюминия и магния), σ_в = 1800-2000 Н/мм², высокой пластичностью, высокой технологичностью и коррозионной стойкостью. Уровень этих свойств зависит от характера и степени легирования сплава (V, Mo, Mn, Cr, Fe, Zr, Al).

 -стабилизаторы (ванадий, молибден, ниобий, марганец, железо, хром), которые понижают температуру полиморфного превращения, расширяют область существования  -фазы.

По своему эффекту  -стабилизаторы делят:

-изоморфные (Mo, V, Nb, Ta) неограниченно растворимы в -Ті, снижают темп-ру полиморфного превращения.

Рис.

-эвтектоидообразующие (Cr, Mn, Fe, Ag, W, кот. с титаном образуют диаграмму эвтетоидного типа) снижают темп-ру полиморфного превращения и способствуют при пониженных температурах эвтектоидному превращению (→ α+ТіХ)_{эвтектоид}. ТіХ-интерметаллидное соединение. При медленном охлаждении превращение произойдет. При быстром может подавляться и можно сохранить до Т_к метастаб.  -фазу, при послед. нагреве эвтектоид. превращение произойдет.

- нейтральные элементы (олово, цирконий, гафний и др.), мало влияют на положение критических точек, их влияние проявляется в воздействии на св-ва тв.растворов.

Большинство легирующих элементов, являющихся -стабилизаторами, повышают прочность, жаропрочность и термическую стабильность титановых сплавов, снижая их пластичность, способствуют упрочнению сплавов при термической обработке. Наиболее благоприятное влияние на свойства титановых сплавов оказывают Mo, V, Cr, Mn. Легирование титановых сплавов нейтральными элементами (Sn, Zr, Hf, Th) не меняет их фазового состава, влияя на свойства через воздействие на свойства  - и  - фаз, в которых они растворяются. Олово повышает прочность сплавов при комнатной и повышенных температурах без заметного снижения пластичности, а цирконий увеличивает предел ползучести.

12. Бериллий, его структура, свойства, области применения.

Бериллий - металл серого цвета, температура плавления - 1284°С, плотность - 1,8 г/см³ (при 25°С). Обладает полиморфизмом. Низкотемпературная модификация - -Ве - существует до 1250 °С, имеет ГП-решетку; высокотемпературная модификация - -Ве (1250 - 1284 °С) - имеет ОЦК-решетку.

Бериллий имеет очень высокие удельные прочность и жесткость, большую теплоемкость, хорошие теплопроводность и электропроводность, хорошую демпфирующую способность, практически не поглощает рентгеновские лучи, слабо поглощает тепловые нейтроны. По показателям удельной прочности и жесткости бериллий превосходит даже сплавы титана.

К основным недостаткам бериллия относятся следующие:

- небольшое содержание в земной коре его основного промышленного минерала - берилла - около 0,0005 %;

- химическая инертность, что усложняет его металлургию, делает ее дорогой и, следовательно, полуфабрикаты и изделия из бериллия обладают высокой стоимостью;

- невысокая пластичность, связанная с природой кристаллов с ГП-решеткой, формированием крупнозернистой и хрупкой структуры литого металла; его прокатку ведут при нагреве, однако, при температуре деформации выше 700°С бериллий “схватывается” с инструментом и для предотвращения этого его прокатывают в стальной оболочке, которую затем стравливают;

- повышенная токсичность бериллия и его сплавов: попадая в легкие, он вызывает тяжелое легочное заболевание - бериллиоз, при попадании на кожу вызывает зуд, а при попадании в ранки - опухоли и язвы; поэтому при работе с бериллием требуется соблюдать специальные меры безопасности;

- анизотропия свойств.

Механические свойства бериллия зависят от степени чистоты, технологии производства, размера зерна и других факторов. Они изменяются в широких пределах: _в =280 - 700 Н/мм², _ = 230 - 680 Н/мм²,  = 2 - 40 %. Горячекатаный полуфабрикат, полученный из слитка, обладает также низкими свойствами. Бериллий, полученный методами порошковой металлургии, имеет мелкозернистую структуру и более высокие механические свойства, в том числе и пластичность. Чем мельче зерно, тем выше комплекс его механических свойств при 20 °С. Чистый спеченный бериллий с чрезвычайно мелкозернистой структурой (Д=1 - 3 мкм) обладает склонностью к сверхпластичности: при температуре 600 - 700 °С и малых скоростях деформации относительное удлинение достигает 300 %.

Свойства бериллия в значительной мере определяются присутствием примесей. Так, бериллий высокой чистоты имеет чрезвычайно высокую пластичность (=140 %). Однако, введение в него всего 0,001 % кремния вызывает его охрупчивание. Бериллий имеет небольшой атомный радиус и поэтому почти все растворимые в нем примеси искажают его кристаллическую решетку и снижают пластичность. Алюминий не растворяется в бериллии, улучшает его пластичность и поэтому используется для легирования сплавов бериллия.

Основные области применения бериллия:

-Бериллий является одним из лучших материалов для деталей и конструкций самолетов и ракет, от которых требуются жесткость и низкая масса, тяг управления сверхзвуковых самолетов, панелей обшивки, соединительных элементов и др.

-Высокие удельные прочность и жесткость проволоки из бериллия диаметром в несколько мкм при _B =1300 Н/мм² позволяют использовать ее для армирования композиционных материалов на основе алюминия, титана и других металлов для использования в ракетной и космической технике.

-Бериллий применяется в качестве теплозащитного материала в ракетной и космической технике.

-Бериллий обладает стойкостью к резонансным колебаниям, хорошо сопротивляется усталостным разрушениям, имеет большую скорость распространения ультразвука, что позволяют использовать его в двигателестроении и акустической технике.

-Сочетание высокой удельной жесткости, теплопроводности, делают бериллий незаменимым материалом для ответственных деталей высокоточных приборов - инерционных систем навигации для ракет, самолетов, подводных лодок и др.

-Слабое поглощение тепловых нейтронов позволяет использовать его в качестве конструкционного материала в атомной технике. Слабое поглощение рентгеновских лучей позволяет использовать бериллий как материал для изготовления рентгеновских трубок. Кроме того, бериллий используется как источник  -излучения.