Магний и его сплавы

Сплавы на основе магния имеют применение при необходимости использования меньшей, чем у других конструкционных материалов плотности при достаточной прочности.

Температура плавления чистого магния 650С. Кристаллическая решетка ГПУ.

Для магния характерны следующие свойства:

• малая плотность (1,74 г/см3), позволяющая использовать сплавы в конструкциях корпусов приборов в тех случаях, когда нет специальных требований к большой прочности и твердости,

• низкая пластичность, характерная для металлов с ГПУ решеткой при наличии скольжения только по базисным плоскостям, однако пластичность возрастает при нагреве выше 200С,

• довольно высокое сопротивление химической коррозии при температурах меньше 450С за счет присутствия пленки оксида MgO, однако сопротивление коррозии в морской воде очень низкое,

• низкая хладостойкость, так как сплавы с ГПУ решеткой имеют порог хладоломкости,

• возможность упрочнения термической обработкой некоторых магниевых сплавов,

• невысокая теплопроводность, связанная с невысокой электропроводностью,

• хорошая способность поглощать звуковые колебания (демпфирующая способность),

• невысокий модуль упругости (E~44 ГПа), вынуждающий увеличивать габариты деталей для обеспечения необходимой жесткости, однако удельный модуль упругости (2300 км), позволяет использовать магниевые сплавы в жестких конструкциях,

• относительно высокая удельная прочность (21км),

• большой коэффициент теплового расширения (25∙10^-61/К),

• воспламеняется при 623С.

Примеры магниевых сплавов

МА2-1 (5%Al, 0,7%Mn, 0,8%Zn) - наиболее распространенный деформируемый сплав имеет более высокую прочность при достаточной пластичности.

Наиболее часто для литья используются сплавы МЛ5 (9%Al, 0,5%Mn, 0,8%Zn) и МЛ6 (10%Al, 0,5%Mn, 1,2%Zn). Они термически упрочняются после закалки на воздухе и искусственного старения.

Бериллий и его сплавы

Сплавы на основе бериллия необходимы для обеспечения высокой жесткости при малой плотности, достаточной прочности, стабильности формы и размеров, высокой коррозионной стойкости.

Температура плавления бериллия 1287С. Кристаллическая решетка ГПУ до 1250С, выше - ОЦК.

Бериллий обладает следующими свойствами:

• малая плотность (1,85 г/см3), позволяющая использовать сплавы в конструкциях приборов в тех случаях, когда нет специальных требований к большой прочности и твердости,

• низкая пластичность, характерная для материалов с ГПУ решеткой,

• высокая коррозионная стойкость при температурах меньше 600С за счет присутствия плотной пленки оксида BeO,

• высокая теплопроводность, связанная с высокой электропроводностью, облегчающая перераспределение тепла в объеме деталей,

К особенностям бериллия как конструкционного материала следует отнести:

• высокий модуль упругости (E~300 ГПа) и удельный модуль упругости (16600 км), наибольший среди других конструкционных материалов,

• коэффициент теплового расширения близкий к сталям (11·10^-6 1/К),

• токсичность бериллиевой пыли, образующейся при механической обработке,

• необходимость применения защитных атмосфер при получении изделий методом сварки из-за высокой химической активности бериллия.

Сплавы бериллия

Наиболее перспективным для применения является сплав бериллия с алюминием (38%), имеющий достаточную пластичность по сравнению с чистым бериллием за счет большой доли пластичной, алюминиевой фазы, но при этом происходит снижение модуля упругости E до 190 ГПа.

Медь и ее сплавы

Материалы на основе меди используются в тех случаях, когда необходима высокая технологичность (жидкотекучесть, обрабатываемость давлением, резанием, свариваемость, паяемость), хорошая электро- и теплопроводность.

Для меди характерны следующие свойства:

• относительно высокая плотность (8,9 г/см³), затрудняющая использование в современной технике, требующей уменьшения массы изделий,

• высокая пластичность, характерная для материалов с ГЦК решеткой,

• относительно высокая коррозионная стойкость при низких температурах с образованием на поверхности оксида Cu₂O,

• высокая хладостойкость, так как сплавы с ГЦК решеткой не имеют порога хладоломкости,

• возможность упрочнения термической обработкой некоторых медных сплавов,

• высокая теплопроводность, связанная с высокой электропроводностью, облегчающая перераспределение тепла в объеме деталей,

К особенностям меди как конструкционного материала следует отнести:

• относительно невысокий модуль упругости (E~120 ГПа), при этом низкий удельный модуль упругости (1340 км) не позволяет медным сплавам конкурировать с другими конструкционными материалами,

• коэффициент теплового расширения – 16·10^-6 1/К.