ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИАНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Воронежский государственный технический университет»
(ГОУВПО «ВГТУ»)
Физико - технический факультет
Кафедра физики металлов
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине «Фазовые равновесия и структурообразование»
Тема: «Исследование диаграммы состояния Al-Si»
Расчетно-пояснительная записка
Разработал студент_______________________________________М.А.Моргачев
Подпись , дата Инициалы, фамилия
Р
инициалы
фамилия
Подпись,
дата
Н
инициалы
фамилия
подпись
ормоконтроль_____________________________________________________
Защищена ___________________ Оценка___________
2010
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ГОУВПО «ВГТУ»)
Кафедра материаловедения и физики металлов
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу
по дисциплине «Фазовые равновесия и структурообразование»
_______________________________________________________________
Тема работы « Исследование диаграммы состояния Al-Si»
_______________________________________________________________
Студент группы Моргачев Максим Александрович
Номер варианта 13
Технические условия _____________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Содержание и объем работы (графические работы, расчеты и прочее)
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Сроки выполнения этапов _________________________________________
________________________________________________________________
Срок защиты курсовой работы ____________________________________
Руководитель В.А. Юрьева
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Задание принял студент М.А. Моргачев
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Лист замечаний руководителя
Содержание:
Введение 5
1. Исследование диаграммы состояния Al-Si
1.1. Описание компонентов диаграммы состояния Al-Si 6
1.2. Описание всех фаз диаграммы состояния Al-Si 9
1.3. Механические свойства алюминиевых сплавов 10
1.4. Построение кривых охлаждения для сплава I и для сплава II 11
1.5. Промышленный сплав АК12 13
2. Выбор марки нержавеющей стали
2.1. Условия выбора
2.2. Анализ условий и выбор типа и марки нержавеющей стали 15
2.3 Термообработка сплавов 15
2.4 Выбор марки стали 17
3. Выбор материала для лопаток двигателей
3.1. Условия выбора 17
3.2 Выбор материала
3.2.1 Сплав ХН70ВМТЮ 17
3.2.2 Влияние легирующих элементов на жаропрочность сплава 18
3.2.3 Термическая обработка жаропрочных никелевых сплавов 20
3.2.4 Области применения жаростойких никелевых сплавов 23
4. Заключение 24
5. Список использованной литературы 25
Введение
«Материаловедение» - одна из основных дисциплин, определяющих уровень подготовки специалистов во всех средних и высших учебных заведениях. Значение этой дисциплины определяется широким диапазоном материалов, используемых в практической деятельности во всех отраслях народного хозяйства. Достаточные знания, полученные в области материаловедения, должны обеспечить в производственных процессах рациональное, эффективное использование материалов при соблюдении требований экономики, экологии и безопасности труда.
Теоретической основой материаловедения являются соответствующие разделы физики и химии, однако наука о материалах в основном развивается экспериментальным путём. Поэтому разработка новых методов исследования строения (структуры) и физико-механических свойств материалов способствует дальнейшему развитию материаловедения.
Изучение физических (плотность, электропроводимость, теплопроводность, магнитная проницаемость и др.), механических (прочность, пластичность, твёрдость, модуль упругости и др.), технологических (жидкотекучесть, ковкость, обрабатываемость резанием и др.) и эксплуатационных свойств (сопротивление коррозии, изнашиванию и усталости, жаропрочность, хладостойкость и др.) позволяет определить области рационального использования различных материалов с учётом экономических требований [1].
1. Исследование диаграммы состояния Al-Si
1.1 Описание компонентов диаграммы состояния Al-Si
На рисунке 1 изображена диаграмма состояния Al-Si. Диаграмма представляет собой двухкомпонентную систему с полной растворимостью в жидком состоянии, с ограниченной растворимостью в твердом состоянии, с отсутствием химического взаимодействия и полиморфизма.
Рисунок 1 - Диаграмма состояния двухкомпонентной системы Al-Si
Рассмотрим один из компонентов диаграммы состояния – алюминий.
Алюминий (Al) – химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154. Серебристо-белый металл с гранецентрированной кубической решеткой, tпл = 660оС, плотность 2700 кг/м3.
Механические свойства отожженного алюминия высокой чистоты характеризуются невысокими прочностью и твердостью при достаточно высокой пластичности: Ϭв = 50 МПа; Ϭ0,2 = 15 МПа; δ = 50%, ᴪ = 35%; Е = 71000 МПа (в три раза меньше, чем стали); твердость 170 НВ. Прочностные характеристики технического алюминия выше. Холодная пластическая деформация повышает предел прочности алюминия, но относительное удлинение снижается.
Алюминий характеризуется высокими электро- и теплопроводностью. Теплопроводность при 190 оС составляет 0,65 величины электропроводности меди. Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью к действию различных типов вод, азотной и органических кислот. Чем чище алюминий, тем выше его коррозионная стойкость. На воздухе алюминий покрывается тонкой прочной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и коррозии.
Среди технологических свойств у алюминия следует отметить хорошие обрабатываемость давлением, свариваемость (сваривается не всеми видами сварки), полируемость (отражательная способность до 90%), анодируемость и сравнительно плохую обрабатываемость резанием [1].
Второй компонент диаграммы состояния это кремний.
Кремний (Si) – химический элемент IV группы периодической системы Д.И. Менделеева. Кристаллизуется Si с образованием кубической пространственной решетки типа алмаза. Кристаллический кремний тверд, хрупок, темно-серого цвета с характерным металлическим блеском. Температура плавления Si равна 1417 оС. Основные физико-химические и электрофизические свойства кремния приведены в таблице 1.
По химическим свойствам кремний является металлоидом. Он устойчив на воздухе при нагревании до 900 оС. При температурах выше 900 оС Si интенсивно окисляется с образованием двуокиси кремния SiO2. В расплавленном состоянии Si обладает высокой химической активностью и химически взаимодействует почти со всеми элементами, кроме инертных газов и чистого кварца. Поэтому его глубокую очистку производят методом бестигельной зонной плавки или используют тигли из кварца высокой степени чистоты [2].
Таблица 1. Основные свойства кремния
Свойства |
Кремний |
Плотность при 20 оС, Мг/м3 Температура плавления, оС Удельная теплота плавления, Дж/кг Температурный коэффициент линейного расширения (0 - 100 оС), К-1 Коэффициент поверхностного натяжения (при температуре плавления), Н/м Собственное удельное сопротивление при 20 оС, Ом*м Концентрация собственных носителей заряда при 20 оС, м-3 Ширина запрещенной зоны при 20 оС, эВ Подвижность электронов при 20 оС, м2/(В*с) Подвижность дырок при 20 оС, м2/(В*с) Работа выхода электронов, эВ Диэлектрическая проницаемость |
2,329 1417 1,6*106
4,2*10-6
0,72
2,3*103
3*1016
1,12
0,145
0,05
4,3 12,5 |