«Общие сведения о цветных металлах и сплавах». Общие сведения о цветных металлах и сплавах

• Название: Общие сведения о цветных металлах и сплавах
• Анкор: «Общие сведения о цветных металлах и сплавах
• Дата: 06.12.2020
• Размер: 70.61 Kb.
• Имя файла: referat_Osintsev.docx
• Тип: Реферат; #157566
• страница: 3 из 3

К этой группе принадлежат также сплавы ВТ20, ВТ18.

Сплав ВТ20 разрабатывали как более прочный и жаропрочный листовой сплав по сравнению с ВТ5-1. Упрочнение сплава ВТ20 обусловлено его легированием, помимо алюминия, цирконием и небольшими количествами молибдена и ванадия. Технологическая пластичность сплава ВТ20 невысока из-за большого содержания алюминия. Сплав предназначен для изготовления изделий, работающих длительно при температурах до 500°С.

Сплав ВТ18 относится к наиболее жаропрочным титановым сплавам; он может длительно работать при температурах 550—600°С. Высокая жаропрочность сплава обусловлена большим содержанием в нем алюминия и циркония. Однако, в отличие от других псевдо-a-сплавов сплав ВТ18 плохо сваривается.

Большинство a- и псевдо-a-сплавов применяют в отожженном состоянии.

Наиболее благоприятным сочетанием всех свойств отличаются двухфазные сплавы, состоящие из (a+b)-фаз. Эти сплавы характеризуются лучшей технологической пластичностью в отожженном состоянии по сравнению с a-сплавами, высокой прочностью, способностью к термическому упрочнению закалкой и старением, меньшей склонностью к водородной хрупкости по сравнению с a и псевдо-a-сплавами.

В отличие от a- и псевдо-a-сплавов (a +b)-сплавы существенно упрочняются в результате закалки и старения.

Механические свойства отожженных (a +b)-сплавов существенно зависят от характера микроструктуры. Наибольшие различия наблюдаются для сплавов с зернистой и пластинчатой структурой. Для сплавов с зернистой структурой характерны высокая циклическая прочность, пластичность, технологичность.

Сплавы с пластинчатой структурой отличаются высокой вязкостью разрушения, ударной вязкостью, жаропрочностью при пониженных характеристиках пластичности и циклической прочности. Высокая вязкость разрушения титановых сплавов с такой структурой обусловлена сильным ветвлением трещин при их распространении.

Классическим примером таких сплавов является ВТ6 (Ti-6%Al-4%V) ВТ14 - Ti - 5Al - 1V - 3Mo и ВТ16 - Ti -2,5Al -5V - 5Mo). Их применяют в отожженном и термически упрочненном состоянии. К этой же группе принадлежат ВТ22 (Ti - 5Al - 5V - 5Mo - 1Fe - 1Cr) и новый сплав ВТ23 - Ti—4,5Al—4,5V—2Mo—1Cr—0,6Fe. Это среднелегированный (a +b)-сплав мартенситного класса.

Сплав этой группы ВТ8 (Ti - 6,5Al - 3,3Mo - 0,3Si - 0,5Zr) легирован молибденом, алюминием и небольшими количествами кремния, его структура в отожженном состоянии представлена a-фазой, b-фазой (10%) и небольшим количеством дисперсных силицидов. Сплав ВТ8 обладает высокой термической стабильностью; удовлетворительной пластичностью, но плохо сваривается, недостаточно технологичен. Сплав применяют в отожженном и термически упрочненном состоянии при температурах до 450— 500°С.

Сплав ВТ9 в отличие от ВТ8 дополнительно легирован цирконием (1,6Zr). Введение циркония в сплавы системы Ti—Al—Mo—Si приводит к повышению прочности почти без снижения пластичности при сохранении достаточно высокой термической стабильности. Ввиду благоприятного влияния циркония и высокого содержания алюминия сплав ВТ9 более жаропрочен, чем другие титановые (a +b)-сплавы. Сплав может работать до 500—550°С.

Псевдо-b-сплавы относятся к высоколегированным титановым сплавам, в которых суммарное .содержание легирующих элементов доходит до 20% и более. Хотя при закалке из b-области в этих сплавах фиксируется только b-фаза, она термически нестабильна и при старении распадается с выделением дисперсной a-фазы.

К преимуществам псевдо-b-сплавов относятся:

1. Высокая технологическая пластичность в закаленном состоянии. Это связано с тем, что b-фаза с ОЦК решеткой по своей природе более пластична, чем гексагональная a-фаза.

2. Большой эффект термического упрочнения, что связано с большим пересыщением закаленной b-фазы. Распад пересыщенной b-фазы при старении обеспечивает повышение прочности сплавов в 1,5—1,7 раза.

3. Малая склонность к водородной хрупкости.

Недостатки псевдо b-сплавов:

а) невысокая термическая стабильность, в результате чего их нельзя применять для длительной работы при температурах выше 350°С;

б) неудовлетворительная свариваемость;

в) большой разброс механических свойств, вызванный химической неоднородностью сплавов в связи с высокой степенью их легирования и большой чувствительностью процесса старения к содержанию примесей внедрения;

г) сравнительно высокая плотность (5—5,1 г/см3).

Разработанные к настоящему времени псевдо-b-титановые сплавы можно разделить на две группы: а) легированные алюминием, b-стабилизаторами, а в некоторых случаях и нейтральными упрочнителями; б) легированные b-стабилизаторами и нейтральными упрочнителями.

Псевдо-b-сплав ВТ15 содержит 3-4% Al; 7- 8% Mo и 10-11,5%Cr. В закаленном состоянии сплав ВТ15 отличается невысокой прочностью, большой пластичностью (s в = 880—1000 МПа; d =12-20%) и хорошо штампуется. Затем сплав термически упрочняют старением. При старении из пересыщенного b-раствора выделяются дисперсные частицы a-фазы, которые и обеспечивают упрочнение. После закалки и старения временное сопротивление разрыву составляет 1300-1500 МПа при удлинении около 6%.

Свариваемость этих сплавов затрудняет бурный рост зерна в b-области. По указанным причинам псевдо-b-сплавы первой группы применяют ограниченно.

Сплав ВТ30 (Ti - 11Mo - 5,5Zr - 4,5Sn). Сплав ВТ30 обладает высокой технологической пластичностью в закаленном состоянии, в котором хорошо поддается холодной обработке давлением. Сплав закаливают с температуры 800°С, а затем подвергают старению при 530°С. Отличительная его особенность — большая разница в прочностных свойствах в закаленном состоянии и после старения: временное сопротивление разрыву составляет 650—750 МПа после закалки, а после старения достигает 1400—1600 МПа.

В нашей стране в полупромышленном масштабе производят b-сплав 4201 (Ti+33%Мо), отличающийся высокой коррозионной стойкостью. В ряде областей применения он может заменять тантал, коррозионно-стойкие никелевые сплавы и даже золото и платину. Сплав отличается высокой технологической пластичностью, хорошо сваривается всеми видами сварки.

Титановые b-сплавы с термодинамически устойчивой b-фазой можно получить лишь на основе таких систем, в которых легирующие элементы имеют о.ц.к. решетку при комнатной температуре и образуют с b-титаном непрерывный ряд твердых растворов. К таким элементам принадлежат ванадий, молибден, ниобий и тантал. Однако стабильные b-фазы в этих сплавах образуются при таких высоких концентрациях компонентов, что титановые сплавы теряют основное их преимущество, а именно сравнительно малую плотность. Поэтому титановые сплавы со стабильной b-фазой не получили широкого промышленного применения.

4.Магний и магниевые сплавы.
Магний имеет температуру плавления 650°С. Удельный вес его 1,74 г/см³ — он самый легкий из всех применяемых в технике металлов.

Кристаллическая решетка магния гексагональная. В литом состоянии предел прочности магния на разрыв составляет 10—13 кг/мм² при относительном удлинении 3—6%. Магний обладает большой активностью при взаимодействии с кислородом и в виде порошка и тонкой ленты сгорает на воздухе при ослепительно белом пламени.

В чистом виде магний применяют в пиротехнике, при фотографии — для осветительных эффектов; наиболее широкое применение он получил для изготовления сверхлегких сплавов (электрон).

Металлический магний получается главным образом путем электролиза при температуре 750—770°С безводного хлористого магния (MgCl₂). Одновременно с магнием при этом получается и газообразный хлор.

Магниевые сплавы характеризуются небольшим удельным весом (около 2,0 г/см3, т.е. они в 1½ раза легче алюминиевых сплавов).

Магниевые сплавы обладают отличной механической обрабатываемостью, допускающей высокие скорости резания, и сравнительно большой прочностью (δ до 27 кг/мм²).

Недостатками магниевых сплавов являются:

их легкая окисляемость и самовозгораемость при плавке, что вызывает необходимость плавки и разливки этих сплавов под слоем флюсов или в вакууме; меньшая коррозионная стойкость и более низкие литейные свойства, чем у алюминиевых сплавов.

Эти недостатки устраняются добавкой в сплавы небольших количеств бериллия, нанесением защитных покрытий и улучшением технологии производства отливок.

Магниевые литейные сплавы обозначаются МЛ1, МЛ3 и т.д. до МЛ6

Содержат алюминий, цинк, марганец, кремний.

Применяются для производства деталей самолетов, несложной бензомасленной арматуры,радиоаппаратурыи др.

Магниевые деформируемые сплавы обозначаются марками MA1, МА2 и т.д. до МА5.

По химическому составу эти сплавы незначительно отличаются от литейных.

Эти сплавы применяют для:

штамповок, реже — для листов, реже — для ленты и профиля.

Сплав МА5 применяется для изготовления путем штамповки различных деталей, несущих повышенные нагрузки. Его окончательная термическая обработка заключается в закалке при температуре 410—425° с охлаждением на воздухе.

Поковки и штамповки после такой обработки имеют предел прочности σ в = 27кг/мм²,относительное удлинение 6 = 6% и твердость НВ — 56.

Заключение
К цветным металлам и сплавам относятся практически все металлы и сплавы, за исключением железа и его сплавов, образующих группу чёрных металлов. Цветные металлы встречаются реже, чем железо и часто их добыча стоит значительно дороже, чем добыча железа. Однако цветные металлы часто обладают такими свойствами, какие у железа не обнаруживаются, и это оправдывает их применение.

В данном реферате рассмотрены не все цветные металлы, т.к. в объеме одной работы не представляется возможным рассмотреть подробно все. Поэтому рассмотрены медь, алюминий, титан и магний.

Цветные металлы по ряду признаков разделяют на следующие группы:

1) тяжёлые металлы – медь, никель, цинк, свинец, олово;

2) лёгкие металлы – алюминий, магний, титан, бериллий, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий;

3) благородные металлы – золото, серебро, платина, осмий, рутений, родий, палладий;

4) малые металлы – кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть, мышьяк;

5) тугоплавкие металлы – вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий, хром, марганец, цирконий;

6)редкоземельные металлы – лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, иттербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, лютеций, прометий, скандий, иттрий;

7) рассеянные металлы – индий, германий, таллий, таллий, рений, гафний, селен, теллур)

8) радиоактивные металлы – уран, торий, протактиний, радий, актиний, нептуний, плутоний, америций, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий.

Чаще всего цветные металлы применяют в технике и промышленности в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физические, механические и химические свойства в очень широких пределах. Кроме того, свойства цветных металлов изменяют путём термической обработки, нагартовки, за счёт искусственного и естественного старения и т. д.

Цветные металлы подвергают всем видам механической обработки и обработки давлением — ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке.

Из цветных металлов изготовляют литые детали, а также различные полуфабрикаты в виде проволоки, профильного металла, круглых, квадратных и шестигранных прутков, полосы, ленты, листов и фольги. Значительную часть цветных металлов используют в виде порошков для изготовления изделий методом порошковой металлургии, а также для изготовления различных красок и в качестве антикоррозионных покрытий.

Список литературы
1.Богодухов С.И. Курс материаловедения в вопросах и ответах: Учеб. пособие для ВУЗов, обуч. по направлению подгот. бакалавров «Технология, оборуд. и автомат. машиностр. пр-в» и спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты» и др. / С.И. Богодухов, В.Ф.

2.Гребенюк, А.В. Синюхин. – М.: Машиностроение, 2008. – 255с.: ил.

Дриц М.Е., Москалев М.А. Технология конструкционных материалов и материаловедение: Учеб. для студентов немашиностроительных спец. ВУЗов. – М.: Высшая школа, 2007. – 446с., ил.

3.Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для студентов электротехнических и электромеханических спец. ВУЗов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. – М. Высшая школа, 2009. – 518с.: ил.

4.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.Н. Материаловедение. Учебник для ВУЗов технич. спец. – 3-е изд. – М. Машиностроение, 2006. – 528с.

5.Материаловедение и технология конструкционных материалов. Учебник для ВУЗов / Ю.П. Солнцев, В.А. Веселов, В.П. Демьянцевич, А.В. Кузин,

6.Д.И. Чашников. – 2-е изд., перер., доп. – М. МИСИС, 2006. – 576с.

7.Материаловедение и технология металлов: Учебник для ВУЗов по машиностроительным специальностям / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. – М.: Высшая школа, 2009. – 637с.: ил.

8.Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие для студентов ВУЗов, обуч. по напр. «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» / А.В. Шишкин и др.; под ред. В.С. Чередниченко. – 3-е изд., стер. – М.: ОМЕГА-Л, 2007. – 751с.: ил.(Высшее техническое образование).– (Учебное пособие)

9.Материаловедение: Учебник для ВУЗов, обучающих по направлению подготовки и специализации в области техники и технологии / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. – 5-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 646с.: ил.

10.Тарасов В.Л. Технология конструкционных материалов: Учеб. для ВУЗов по спец. «Технология деревообработки» / Моск. гос. ун-т леса. – М.: Изд-во Моск. гос. ун-т леса, 2006. – 326с.: ил.

11.Технология конструкционных материалов. Учебник для студентов машиностроительных специальностей ВУЗов в 4 ч. Под ред. Д.М. Соколова, С.А. Васина, Г.Г Дубенского. – Тула. Изд-во ТулГУ. – 2007.

12.Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных ВУЗов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., испр. – М. Машиностроение, 2007. - 511с.: ил.

13.Черепахин А.А. Материаловедение: Учебник для сред. проф. образования, обуч. по спец. 3106 «Механизация с.-х.». – М.: Академия, 2008. -252с.ил.