2.1.3. Титанові сплави

Титан - поліморфний метал. Він може бути у вигляді двох алотро­пних модифікацій: низькотемпературної а, що існує до температури 882,5°С та високотемпературної Д

Титан у чистому вигляді не використовується в конструкціях через невелику міцність . Як конструкційний матеріал поширені

титанові сплави, легованні різноманітними елементами. Залежно від легуючих елементів і технології виготовлення кінцева мікроструктура титанового сплаву може бути та Д

Структура а-титану є пластичною, але характеризується низькою міцністю, навпаки, структура /3-титану є мартенситноподібною, здатною до термічного зміцнення. Сплави поділені на групи за рівнями міцності, а також за типами структур (таблиця 2.6).

Таблиця 2.6. Хімічний склад і механічні властивості деяких титанових сплавів

До групи маломіцних належать сплави з межею міцності до 800 МПа; сплави середньої міцності не підлягають термічній обробці і мають межу міцності до 1100-1200 МПа; високоміцні титанові сплави після зміцнювальної термічної обробки (загартування + старіння) можуть мати

>1400 МПа. Титанові осплави найбільш поширені через свою технологічність, високу пластичність, хорошу здатність до зварювання та корозійну стійкість в різних агресивних середовищах. їх викорис­товують для конструкцій, що працюють при температурі до 500°С.

Псевдо -сплави мають структуру з невеликою кількістю

■стабілізаторів (до 7%). Вони термічно не зміцнювані й мало чим відрізняються від сплавів. Змінюючи кількість легуючих елементів та їх склад, отримують сплави з різним рівнем міцності та жароміцності.

Двофазні -сплави підлягають термічній обробці, але у загарто-

ваному стані вони мають незадовільні технологічні властивості. Тому во­ни використовуються у відпаленому стані для конструкцій, які після ви­готовлення можуть пройти термічнозміцнювальну обробку (загартування + старіння). Ці сплави призначаються для конструкцій, що працюють при температурах до 400°С.

Псевдо -сплави також мають структуру , але на відміну від

псевдо сплавів кількість -фази домінуюча. Термічна обробка дуже ефективна, але їх технологічна обробка (в тому числі і здатність до зва­рювання) дуже ускладнена. Тому ці сплави для конструкцій не знайш­ли широкого використання в промисловості.

Для усіх титанових сплавів модуль пружності Е = 1,1 х 10⁵ МПа, мо­дуль зсуву G = 0,42 х 10⁵ МПа, питома вага у = 4,5 т/м².

Основні галузі використання -хімічне машинобудування, суднобуду­вання, авіа- та ракетобудування.

2.1.4. Пластичні маси

Пластичні маси утворюються на основі високомолекулярних з'єд­нань - полімерів. їх поділяють на два класи - термопласти і реакто­пласти. Термопласти (термопластичні пластмаси) при нагріванні роз­плавляються, а при охолодженні їх властивості відновлюються. До цього класу пластмас можна віднести поліетилен, поліпропілен, полістирол, вініпласт та інш. Реактопласти (термореактивні пластмаси) працюють при більш високих температурах, але при нагріванні вони руйнуються і після охолодження їхні властивості не повертаються (стеклотекстоліт, текстоліт, гетинакс). Термопласти здатні до зварювання, а реактопласти-ні. В залежності від температури термопласти можуть бути у трьох фізичних станах: склоподібному, високоеластичному і в'язтекучому. Склоподібний стан - це стан твердого тіла. Високоеластичний стан характеризується здатністю матеріалу до значних зворотних змін форми при незначних навантаженнях. В'язкотекучий стан нагадує рідину, але відрізняється від неї більшою в'язкістю. Вплив температури на стан термопласту вивчається за допомогою так званої термомеханічної кривої - графічної залежності деформації при постійному напруженні в залежності від температури (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Термомеханічна крива для термопласту

Температура переходу зі стану склоподібного до стану високоелас-тичного (і навпаки) Т_с зветься температурою склування; температура переходу зі стану високоеластичного до стану в'язкотекучого (і навпаки) - температурою текучості. Зона 1 - твердий стан; зона 2 - високо-еластичний стан; зона 3 - в'язкотекучий стан. Температури переходу і є одними з основних характеристик пластмас і дозволяють, з одного боку, визначити умови, які забезпечують високу міцність матеріалу, з другого - умови технологічної обробки.

Механічні властивості полімерів різноманітні, достатньо високі, але вони здатні до старіння - зниження фізико-механічних властивостей з часом. Крім того, з підвищенням температури міцність полімерів знижується, а при зниженні температури зростає їхня крихкість.

Для зварних конструкцій найширше використовують поліетилен, віні­пласт і полістирол завдяки їхній високій здатності до зварювання, хоро­шій технологічній обробці та відносно високій міцності (таблиця 2.7).

Таблиця 2.7. Властивості деяких конструкційних пластмас

Матеріал	,МПа		Максимальна температура Тс без навантаження °С
Полістирол	35-40	3-4	50-70
Вініпласт	70-120	10-50	55-75
Поліетилен	18-38	150-900	120-135

Питома вага пластмас дуже мала (1-2 тім³); коефіцієнт теплового розширення набагато більший, ніж для сталей, хімічна та електроізоля­ційна стійкість високі. Діаграма розтягування ( ) може бути як з пло­щадкою текучості, так і без неї, в залежності від складу пластмаси.