- •Глава 1. Основы теплообмена
- •1.1. Радиационное охлаждение
- •1.3. Перенос тепла в теплозащитном покрытии (тзп)
- •1.3.1. Пористое охлаждение
- •1.4. Физико-химические основы разрушения теплозащитных материалов
- •1.5. Немного о графите
- •1.6. Радиационный теплообмен
- •Глава 2. Особенности работы рдтт
- •Глава 3. Композиционные материалы
- •3.1 Межфазное взаимодействие
- •3.1.1 Армирующие волокна
- •3.1.2. Матричные материалы
- •3.2. Полимерные матрицы
- •3.3 Адгезия в твердых полимерах
- •3.4 Межфазовые взаимодействия в км
- •3.1 Смачивание
- •10. Схема смачивания:
- •Глава 4. Полимерные пластики
- •4.1. Стеклопластики
- •4.1.1 Методы изготовления стеклопластиковых изделий
- •4.1.2 Связующие
- •4.1.3. Стекловолокнистые
- •4.1.4. Свойства стеклопластиков
- •4.2. Органопластики
- •4.2.1. Синтетические волокна
- •4.2.2. Другие искусственные волокна
- •4.2.3. Высокопрочные органические волокна
- •4.3.1. Порядок изготовления корпуса
- •Глава 5
- •5.1. Армирующие волокна
- •Температурная зависимость модуля упругости и прочности волокон
- •Сравнительные характеристики волокон
- •Свойства борных волокон, произведенных в разных станах
- •5.2. Металлические матрицы
- •5.2.1. Матрицы на основе алюминия
- •5.2.2. Системы al—в и алюминий – борсик
- •Глава 6
- •6.1. Физические свойства
- •6.2. Изменение свойств
- •Основные свойства и реакции графита
- •6.4. Получение
- •Важнейшие исходные материалы:
- •6.4.1. Характеристика исходных материалов и
- •6.5. Углеродные волокна
- •6.5.1. Некоторые свойства углеродных волокон
- •Механические свойства некоторых углеродных волокон
- •Физические свойства углеродных волокон
- •Свойства некоторых пкм с волокнистыми наполнителями
- •6.6. Углепластики
- •6.6.1. Технология изготовления углепластиков
- •6.6.1.1. Метод прямого прессования
- •6.6.1.2. Метод намотки
- •Механические свойства вольфрамовой проволоки
- •Характеристики умп
- •6.7.1. Технология изготовления углеметаллопластиков
- •Режимы резания
- •Теплофзические свойства углеметалопластиков
- •Режимы резания
- •Теплофзические свойства углеметалопластиков
- •6.8. Углерод-углеродные композиционные материалы
- •6.8.1. Краткое описание технологии получения раструба из уукм
- •6.8.2. Пластинчатый пирографит
- •Глава 7: получение изделий методами порошковой металлургии
- •7.1.Методы получения и свойства металлических порошков
- •7.1.1. Свойства металлических порошков
- •7.1.1.1. Физические свойства
- •7.1.1.2. Методы исследования гранулометрического состава порошков.
- •7.1.1.3. Форма частиц
- •7.1.1.4. Микротвердость
- •7.1.1.5. Удельная поверхность
- •7.1.1.6. Состояние кристаллической структуры металлических порошков
- •7.2. Технологические свойства порошков
- •7.2.1. Насыпной вес
- •7.2.2. Текучесть порошков
- •7.2.3. Прессуемость
- •7.3. Производство порошков
- •7.3.1. Метод восстановления
- •7.3.1.1. Физико–химические
- •7.3.1.2. Восстановление газами и углеродом
- •7.3.2. Получение порошков электролизом
- •7.3.3. Методы механического дробления
- •7.3.4. Распыление расплавов металлов и сплавов
- •7.4. Прессование порошков
- •7.5. Спекание порошков.
- •7.6. Вольфрам
- •7.6.1. Химические свойства вольфрама
- •7.6.2. Разрушение вольфрама под действием
- •7.6.3. Действие горячих газов на вольфрам
- •7.7. Псевдосплавы на основе
- •7.7.1. Технология изготовления облицовки из псевдосплава авмг
- •7.7.1.1. Недостатки технологии
- •7.7.2. Псевдосплав вндс-1
- •7.7.2.1. Технология получения вндс
- •1. Как и в случае с авмг, производятся такой же химический и другие анализы порошков.
- •7.7.2.2. Пропитка пористой
- •Глава 8
- •8.1. Карбиды
- •8.1.1. Карбид кремния
- •8.1.2. Силицированныи графит
- •8.1.3. Карбид титана
- •8.1.4. Карбид бора
- •8.2. Нитриды
- •8.2.1. Получение нитридов
- •8.2.2. Нитриды бора и кремния
- •8.2.3. Нитриды бериллия и алюминия
- •8.2.4. Нитриды скандия, иттрия,лантана и редкоземельных элементов
- •8.2.5. Нитриды титана,циркония и гафния
- •8.2.6. Физико-механическиеи химические свойства нитридов
- •8.2.7. Области применениябескислородной керамики
- •Глава 9
- •9.1. Сплавы на основе алюминия
- •9.1.1 Деформируемые алюминиевые сплавы
- •9.1.1.2. Конструкционные свариваемые сплавы
- •9.1.1.3. Сплавы, упрочняемыетермической обработкой
- •9.1.1.4. Высокопрочные сплавы
- •9.1.1.5. Жаропрочные сплавы
- •9.1.1.6. Ковочные сплавы
- •9.1.1.7. Литейные сплавы
- •9.1.2. Композиционные сплавы
- •9.2. Бериллии и его сплавы
- •9.2.1. Минералы бериллия
- •9.2.2. Свойства бериллия
- •9.2.3. Сплавы бериллия
- •9.3.1. Краткие исторические сведения
- •9.3.2. Получение титана. Его свойства
- •9.3.3. Промышленные титановые сплавы
- •9.3.3.1. Деформируемые сплавы
- •Свойства жаропрочных сплавов
- •9.3.3.2. Литейные сплавы
- •9.4. Ниобии и его сплавы
- •9.4.1. Краткие исторические сведения
- •9.4.2. Сырьевые источники
- •9. 4. 3. Физические свойства ниобия
- •9.4.4. Химические свойства ниобия
- •9.4.5 Коррозионные свойства
- •9.4.6 Сплавы ниобия и их свойства
- •9.4.7 Конструкционные сплавы
- •9.4.7.1. Сплавы низкой прочности
- •9.4.7.2. Сплавы средней прочности
- •9.4.7.3. Сплавы высокой прочности
- •9.4 7.4. Прецизионные сплавы
- •9.4.8. Применение ниобия и его сплавов
- •9.5. Молибден
- •9.5.1. Краткие исторические сведения
- •9.5.2. Свойства молибдена
- •Физико-механические свойства молибдена
- •9.5.3. Минералы, руды и рудные концентраты
- •9.5.4. Способы переработки
- •9.6 Тантал и его сплавы
- •9.6.1 Краткие исторические сведения
- •9.6.2 Физико-механические свойства
- •9.6.3 Минералы, руды и рудные концентраты
- •9.6.4 Получение тантала
- •9.6.5 Сплавы тантала
- •Химический состав и механические свойства жаропрочных танталовых сплавов
- •9.6.6. Области применения
- •9.7. Ванадий и его сплавы
- •9.7.1. История открытия ванадия
- •9.7.2. Определение ванадия
- •9.7.3. Свойства ванадия
- •Химический состав металлического ванадия
- •Механические свойства ванадия
- •9.7.4. Сплавы ванадия
- •9.7.5. Применение ванадия и его сплавов
- •9.8. Цирконий
- •9.8.1. Свойства циркония
- •Физические свойства циркония
- •9.8.2. Области применения циркония
- •9.8.2.1. Атомная энергетика
- •9.8.2.2. Пиротехника и производство боеприпасов
- •9.8.2.3. Машиностроение
- •9.8.3. Производство сталей и сплавов
- •9.8.4. Производство огнеупоров, фарфора,
- •9.8.5. Прочие области применения
- •9.8.6. Минералы, руды и рудные концентраты
- •9.8.7. Способы получения циркония
- •Глава 1. Основы теплообмена
9.3.3. Промышленные титановые сплавы
Сплавы на основе титана обладают высокой удельной прочностью. У лучших современных сплавов титана, легированных добавками А1, Сг, V, Мо, Мn, после термической обработки предел прочности при растяжении составляет 1200...1500 МПа, что отвечает удельной прочности 27...33 км. Легированные стали с тем же пределом прочности имеют удельную прочность 15,5... 19 км.
При комнатной температуре сплавы на основе титана лишь незначительно превосходят высокопрочные сплавы алюминия и магния. Однако при 150...430 °С сплавы алюминия быстро теряют свою прочность. В этой области температур титановые сплавы превосходят также нержавеющую сталь.
В целях повышения износостойкости титановые сплавы подвергают азотированию. Лучшие результаты дает азотирование в среде сухого, очищенного от кислорода азота. Оно повышает поверхностную твердость, износостойкость, жаропрочность и жаростойкость, тогда как азотирование в аммиаке способствует охрупчиванию титановых сплавов вследствие насыщения водородом. Азотирование проводится при температуре 850...950 °С в течение 10...50 часов. При этом на поверхности образуется тонкий нитридный слой и обогащенный азотом α-твердый раствор. Толщина нитридного слоя равна 0,06...0,2 мм, НV –1200...1500. Глубина обогащенного азотом слоя в твердом растворе равна 0,1...0,15 мм., НV – 700...900. Чтобы уменьшить хрупкость азотированного слоя, рекомендуется вакуумный отжиг при температуре 800...900 °С. Для повышения жаростойкости титановые сплавы подвергают силицированию и другим видам диффузионной металлизации.
Преимущество титановых сплавов по сравнению с техническим титаном - в более высоких прочности, жаропрочности и жаростойкости при достаточно хорошей пластичности, высокой коррозионной стойкости и малой плотности. Поэтому титановые сплавы получили широкое применение в авиации, ракетной технике, судостроении, химической и других отраслях промышленности. Их применяют для обшивки сверхзвуковых самолетов, изготовления деталей конструкций реактивных авиационных двигателей, корпусов ракетных двигателей второй и третьей ступени, баллонов и шаробаллонов для сжатых и сжиженных газов, обшивки морских судов, подводных лодок, торпед и т. д.
По технологии изготовления титановые сплавы подразделяются на деформируемые и литейные, по механическим свойствам - на сплавы нормальной прочности, высокопрочные, жаропрочные, повышенной пластичности. По способности упрочняться с помощью термической обработки титановые сплавы делятся на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. По структуре титановые сплавы классифицируются как α-, (α+β) – и β-сплавы.
9.3.3.1. Деформируемые сплавы
Химический состав и класс по структуре наиболее распространенных деформируемых сплавов представлен в табл. 43.
Сплавы с α-структурой - ВТ5, ВТ5-1 - характеризуются средней прочностью при комнатной температуре, высокими механическими свойствами при криогенных температурах, хорошей жаростойкостью, сопротивлением ползучести и жаропрочностью. Они имеют высокую термическую стабильность, обладают отличной свариваемостью и коррозионной стойкостью. Прочность сварного шва составляет 90 % от прочности основного сплава.
Недостатки этих сплавов – в неспособности упрочняться термической обработкой и в низкой технологической пластичности. Сплавы с оловом более технологичны и жаростойки, но они самые дорогостоящие из сплавов. В горячем состоянии сплавы куют, прокатывают и штампуют. Поставляют их в виде прутков, сортового проката, поковок, труб и проволоки.
Сплав ВТ5 предназначен для изготовления деталей, работающих при температурах до 400 °С, сплав ВТ5-1 - до 500 °С.
К группе сплавов с α-сгруктурой относится технически чистый титан, а также псевдо-α-сплавы, имеющие преимущественно α-структуру и небольшое количество β-фазы (1.. .5 %), вследствие дополнительного легирования марганцем - ОТ4, ВТ4 и др. Сохраняя достоинства α-сплавов, последние благодаря наличию β-фазы обладают высокой технологической пластичностью.
Таблица 43
Химический состав (%, остальное Ti) и структура титановых сплавов
Марка сплава |
А1 |
Мn |
Mo |
Прочие |
Класс по структуре |
ВТ-5 |
5 |
|
|
|
|
ВТ5-1 |
5 |
|
|
2,5Sn |
α-сплавы |
ОТ4-1 |
2 |
1,5 |
|
|
|
ОТ4 |
3 |
1,5 |
|
|
|
ВТ4 |
4 |
1,5 |
|
|
Псевдо-α-сплавы |
ОТ4-2 |
6 |
1,5 |
|
|
|
ВТ6 |
6 |
|
|
4V |
|
ВТ14 |
4 |
|
3 |
IV |
|
ВТ16 |
2,5 |
|
7,5 |
|
|
ВТЗ-1 |
5,5 |
|
2 |
1,0 Fe, 2 Cr 0,2 Si |
(α + β)-сплавы |
ВТ8 |
6,5 |
|
3,5 |
0,2 Si, 2 Zr |
|
ВТ9 |
6,5 |
|
3,5 |
|
|
ВТ15 |
3 |
|
8 |
1 lCr |
Псевдо-β-сплавы |
Сплавы ОТ4-1 и ОТ4, содержащие меньше алюминия (соответственно 2 и 3 %), обрабатываются давлением в холодном состоянии и только при изготовлении сложных деталей подогреваются до 500... 700 °С. Сплавы с большим содержанием алюминия - ВТ4 и ОТ4-2 - при обработке давлением требуют подогрева до 600...800 °С. Недостаток этой группы сплавов - в склонности к водородной хрупкости, поэтому допустимое содержание водорода колеблется в пределах 0,02...0,005 %.
Для двухфазных (α+β)-сплавов - ВТЗ-1, ВТ6, ВТ8, ВТ14 и др. - характерно лучшее сочетание технологических и механических свойств. Они упрочняются с помощью термической обработки - закалки и старения. В отожженном и закаленном состояниях имеют хорошую пластичность, а после закалки и старения - высокую прочность при комнатной и повышенной температурах. При этом чем больше β-фазы содержится в структуре сплава, тем он сильнее упрочняется при термической обработке. Особо высокопрочные сплавы - ВТ 14, ВТ 15, ВТ 16. В качестве жаропрочных используются сплавы ВТЗ-1, ВТ8 и ВТ9 (табл. 44). Все эти сплавы содержат алюминий. Он значительно упрочняет a-фазу при комнатной и повышенных температурах и повышает термическую стабильность β- фазы.
Таблица 44