15. Дополнительное легирование сплавов системы «бериллий-алюминий»,его принципы, влияние на структуру и свойства.

Легирование двойных сплавов элементами, растворимыми в бериллии, ухудшает свойства сплава, а элементами, растворимыми в алюминии - наоборот, улучшает их свойства. Наиболее благоприятное влияние на свойства сплавов бериллия с алюминием оказывает легирование магнием (в пределах его растворимости в алюминии). В сплавах с малым содержанием бериллия (не более 70 %, чаще - 30-50 %) легирование магнием обеспечивает значительный эффект упрочнения (например, в 2-2,25 раза для сплава с 30 % Ве при вводе 5 % магния) при одновременном повышении пластичности (в 1,3-1,5 раза) и модуля нормальной упругости. При содержании в сплаве более 70% Ве дополнительное легирование его магнием практически не влияет на прочность, но резко снижает его пластичность. В отличие от двойных сплавов бериллия с алюминием, которые спекают и прессуют из порошков, сплавы с магнием получают сплавлением с последующей обработкой слитков давлением.

Легирование бериллия элементами, расширяющими температурную область существования пластичной высокотемпературной его модификации -  -Ве (Ni, Co, Cu и др.), увеличивает температурный диапазон горячей обработки давлением, способствует упрочнению сплава и снижению его пластичности при 20 °С. Никель (до 0,5%) и кальций (до 1%) вызывают увеличение прочности сплавов при повышенных температурах. Однако, более высокими показателями в этом случае обладает бериллий, полученный методами порошковой металлургии с повышенным содержанием окисла ВеО (до 4%).

Сохраняют прочность до очень высокой температуры так называемые бериллиды. Они представляют собой интерметаллидные соединения бериллия с переходными металлами (Ta, Nb, Zr и др.). Бериллиды имеют высокую температуру плавления (около 2000 °С), высокую твердость, высокую жесткость при сравнительно низкой плотности. Однако, они являются очень хрупкими. Их используют для изготовления методами порошковой металлургии мелких несложных по форме деталей для гироскопов и систем управления.

16. Тугоплавкие металлы, их общая характеристика.

К тугоплавким металлам относят металлы, имеющие температуру плавления выше, чем у железа (1539 °С). К ним относят ванадий, вольфрам, гафний, молибден, ниобий, рений, тантал, технеций, титан, хром, цирконий. Все эти элементы относятся к металлам переходных групп. Самостоятельное применение в качестве конструкционных материалов и материалов с особыми свойствами (исключая титан) находят V, W, Mo, Nb, Ta, Zr. Физические свойства этих металлов приведены в таблице.

Физические свойства тугоплавких металлов

Металл	Плот-ность, г/см3	Темпера-тура плавле-ния,С	Удельное электросо-противление, мкОм*см
Ванадий	6.1	1902	19.6
Вольфрам	19.3	3400	5.4
Молибден	10.2	2615	5.7
Ниобий	8.6	2467	16.0
Тантал	16.6	2980	13.5
Цирконий	6.49	1852	44

Общими свойствами этих металлов являются: высокие температуры плавления; обладание преимущественно ОЦК-кристаллической решеткой; отсутствие полиморфизма (исключение - цирконий, у которого низкотемпературная модификация обладает ГП-решеткой, а высокотемпературная - ОЦК-решеткой); высокая плотность и малый коэффициент теплового расширения; высокая жаропрочность; высокая стойкость в кислотах; малая распространенность в природе и поэтому - высокая их стоимость.

Недостаток - интенсивная окисляемость при повышенных температурах.

17. Вольфрам и его сплавы: свойства, области применения.

Обладает самой высокой тугоплавкостью (Т_пл =3400⁰С) и высокой прочностью. Однако, малая пластичность и сильная окисляемость при высоких температурах затрудняют разработку и применение сплавов вольфрама. В радиоэлектронике и светотехнике широко применяют нелегированнй вольфрам. Для легирования используют тугоплавкие металлы – молибден, карбид титана, оксид тория. Стараются получить структуру тв.раствора. Карбид вольфрама (WC) используют для изготовления твердых сплавов для режущего инструмента.

18. Молибден и его сплавы: свойства, области применения.

Имеет высокие значения модуля упругости, электропроводности, теплопроводности и малый коэффициент термического расширения. Технический Мо хрупок при комнатной температуре (из-за высокого содержания примесей внедрения), плохо сваривается и сильно окисляется при повышенных температурах, поэтому нуждается в защите от окисления. Молибден и его сплавы, наряду с ниобием и сплавами на его основе, являются наиболее перспективными материалами для изготовления обшивки и деталей каркаса ракет и сверхзвуковых самолетов.

19. Ниобий и его сплавы: свойства, области применения.

Характеризуется удачным сочетанием тугоплавкости, высокой прочности, пластичности и малого коэффициента захвата тепловых нейтронов. Легирование ниобия другими металлами лишь незначительно повышает его хрупкость, что выделяет ниобий среди других тугоплавких металлов. Недостатком ниобия и его сплавов является их высокая окисляемость на воздухе при повышенных температурах. При разработке сплавов на основе ниобия перспективной является система Nb - W - Mo - Zr. Так, сплав Nb с 15% W, 5% Mo и 1% Zr при температуре 1200 С имеет предел прочности 240 Н/мм² и относительное удлинение 35%. Применяемый для изготовления листов сплав РН-6 ( Nb + 5,3% W + 5,3 % Mo + 1% Zr) имеет после деформации и отжига предел прочности 890 Н/мм². Защита ниобиевых сплавов от окисления позволяет использовать их при высоких температурах в реактивных турбинах и ракетно-космической технике. Благодаря высокой пластичности, жаропрочности, хорошей свариваемости и высокой температуре плавления ниобий является перспективной основой для создания жаропрочных сплавов. Хорошая коррозионная стойкость и низкий коэффициент захвата тепловых нейтронов делают ниобий перспективным конструкционным материалом для ядерных реакторов. Ниобий является основой для создания сверхпроводящих материалов: критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние сплавов системы Nb - Zr около 11 К, а соединения Nb Sn - 20 К.

20. Тантал и его сплавы: свойства, области применения.

Обладает высокой пластичностью до очень низкой температуры. Для сплавов тантала характерны высокая прочность. Сплавы тантала с вольфрамом, выпускаемые промышленностью, имеют структуру твердых растворов и применяются как жаропрочные материалы. Чистый тантал применяют в электронной технике для изготовления пружин, конденсаторов, сопротивлений и т.д. Из тугоплавких металлов тантал является наиболее кислотостойким: он не подвергается коррозии в кипящей серной кислоте при ее концентрации до 80%. Является самым дорогим.

21. Ванадий, цирконий и их сплавы: свойства, области применения.

Ванадий. Стоек против окисления до 600 С, имеет относительно небольшую плотность.

Металл	При 250С			При 11000С
	σв, н/мм2	σ0,2, н/мм2	δ, %	σв, н/мм2	σ0,2, н/мм2	δ, %
V*	200-220	100-115	25	60	30	35-40
Nb	200-350	120-260	25-50	70	57	35-42
Ta	200-400	180	50-70	120	57	43
Mo	800-900	420-450	10-15	175	110	70
W	600-1100	-	0	235	200	52

V*-свойства при 1000⁰С

Сплавы ванадия используются в авиационной, ракетной и атомной технике, благодаря его жаропрочности и низкой плотности для деталей двигателей, а также в химической промышленности благодаря их высокой коррозионной стойкости.

Цирконий. Он не используется для изготовления жаропрочных сплавов, поскольку испытывает полиморфное превращение (То=865 С), развитие которого при нагреве приводит к разупрочнению металла. На основе циркония разработаны высокопрочные теплоустойчивые (до 500-700С) конструкционные сплавы, способные работать в химически активных средах и при низких температурах. Имея малый коэффициент захвата тепловых нейтронов и высокую коррозионную стойкость, цирконий и его сплавы находят применение для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов, труб охлаждения и других деталей ядерных реакторов.