Материаловедение. Содержание. Содержание Введение Вольфрам и его сплавы Ниобий и его сплавы Молибден и его сплавы Хром и его сплавы Введение
Скачать 97.02 Kb.
|
Содержание Введение…………………………………………………………………………………………3 Вольфрам и его сплавы…………………………………………………………………………4 Ниобий и его сплавы……………………………………………………………………………5 Молибден и его сплавы…………………………………………………………………………6 Хром и его сплавы………………………………………………………………………………7 Введение Тугоплавкие металлы — класс химических элементов (металлов), имеющих очень высокую температуру плавления и стойкость к изнашиванию. Определение тугоплавких металлов относится к каждому элементу группы по разному. Основными представителями данного класса элементов являются элементы пятого периода — ниобий имолибден; шестого периода — тантал, вольфрам и рений. Все они имеют температуру плавления выше 2000 °C, химически относительно инертны и обладают повышенным показателем плотности. Благодаря порошковой металлургии из них можно получать детали для разных областей промышленности. Большой недостаток тугоплавких металлов — низкая жаростойкость, поэтому при температуре свыше 400...600°С их нужно защищать от окисления. Тугоплавкие металлы трудно обрабатываются, так как имеют большое сопротивление пластическому деформированию. Сплавы на основе тугоплавких металлов обладают более высокой жаропрочностью, чем сами чистые металлы (1500...2000°С). Тугоплавкие металлы легируют в двух целях: а) для уменьшения их склонности к хрупкому разрушению; б) для повышения прочностных и жаропрочных характеристик. Сплавы на основе тугоплавких металлов подразделяют на две группы: 1) сплавы со структурой твердого раствора; 2) сплавы, упрочняемые закалкой и старением. В сплавах первой группы содержание легирующих элементов (Ti, Nb, Zr, Mo, W, Та, Re) выбирают таким, чтобы при увеличении прочности не снизить пластичность и не ухудшить другие свойства. Сплавы второй группы содержат повышенное количество углерода и карбидообразующие элементы. При старении этой группы сплавов упрочняющей фазой являются карбиды, которые выделяются внутри зерен. Вольфрам и его сплавы Вольфрам — W, химический элемент VI группы периодической темы элементов, атомный номер 74, атомная масса 183,85. Светло-серый, очень тяжелый (плотность 19300 кг/м3) металл, наиболее тугоплавкий (tпл = 3410°C) из металлов. Важные свойства вольфрама: высокая электронная эмиссия при накаливании металла и большая мощность излучаемой поверхностью металла энергии при высоких температурах. На воздухе при обычной температуре он устойчив. К недостаткам вольфрама следует отнести высокую склонность к хладноломкости и малое сопротивление окислению даже при не слишком высоких температурах. В промышленном масштабе применяют в основном нелегированный вольфрам, а число промышленных и полупромышленных сплавов на его основе весьма ограничено. Сплавы на основе вольфрама могут быть легированы Nb, Та, Мо, Zr, Hf, Re, Сu др. Различают однофазные сплавы вольфрама - твердые растворы и гетерофазные, упрочненные дисперсионными частицами карбидов, боридов и оксидов. К однофазным сплавам относятся сплавы систем W — Nb и W — Мо, к группе гетерофазных — системы W — Та — С (сплав ТСВ). Главная область применения вольфрама — производство сталей (около 85 %). Он входит в состав жаропрочных сверхтвердых сталей (инструментальные, быстрорежущие) и сплавов (победит, стеллит и др.). Чистый вольфрам используется в электротехнике (нити ламп накаливания) и радиоэлектронике (катоды и аноды электронных приборов), для спиральных нагревателей в электрических печах, электродов, различных деталей для высоковакуумных и рентгеновских приборов, при атомно-водородной сварке. Ниобий и его сплавы Ниобий— Nb, химический элемент Y группы периодической системы элементов, атомный номер 41, атомная масса 92,9064. Тугоплавкий светло-серый металл, плотность 8570 кг/м3, tnл= 2500°С, температура перехода в сверхпроводящее состояние 9,25 К. Ниобий — высокопластичный металл, имеет очень низкий (ниже -196°С) порог хладноломкости. Химически очень стоек. Хорошо сваривается. Для повышения жаропрочности ниобий легируют молибденом, вольфрамом и цирконием. Широкое использование получил как компонент химически стойких и жаростойких сталей, из которых изготовляют детали ракет, реактивных двигателей, химическую и нефтеперегонную аппаратуру. Недостатки ниобия и его сплавов — малый модуль Юнга и большая склонность к окислению при повышенных температурах. Основными легирующими элементами для сплавов на основе ниобия являются W, Mo, Ti, Та, V, Zr, Hf и элементы внедрения (С, О, N). Сплавы на основе ниобия (ВН-2А, ВН-4) обладают хорошей технологичностью, свариваемостью и достаточно высокой жаропрочностью до 1300°С (300...850 МПа). Ниобием и его сплавами покрывают тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. Станид Nb3Sn, германид Nb3Ge, сплавы ниобия с Sn, Ti и Zr используют в радиоэлектронике для изготовления сверхпроводящих соленоидов (Nb3Ge — сверхпроводник с наиболее высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние).Как чистый ниобий, так и его сплавы активно взаимодействует при нагреве с атмосферными газами, что требует применения защитных покрытий. Молибден и его сплавы Молибден— Мо, химический элемент YI группы периодической системы элементов, атомный номер 42, атомная масса 95,94. Светло-серый металл, плотность 10200 кг/м3, tпл - 2620 °С. Химичеcки стоек (на воздухе окисляется при температуре выше 400°С). Coединения молибдена обладают значительной окислительно-восстановительной и каталитической способностью. Молибден относится к стратегическим металлам. Более 75 % молибдена применяют для легирования сталей, используемых в авиа- и автомобилестроении, при изготовлении лопаток турбин и др. Весьма перспективны жаропрочные (для реактивных двигателей) и кислотоупорные (аппараты химической промышленности) сплавы; так, сплав Fe— Ni — Mo стоек ко всем кислотам (кроме HF) до 100°С. Молибден — важнейший конструкционный материал в производстве нитей для электрических ламп и катодов для электровакуумных приборов. Молибдены используются в гальванопластике - молибденирование, а также в аналитической химии для определения фосфора, мышьяка, кремния, германия и некоторых других элементов. Природный минерал молибденит MoS2 является лучшей смазкой для трущихся металлических частей при высоких температурах, повышенном или пониженном давлении, в обычной атмосфере и при отсутствии кислорода. Сплавы молибдена легированы Zr, Ti, Hf, Nb, W, которые образуют с молибденом твердые растворы и упрочняют его. Для увеличения пластичности в сплав могут добавлять Re. Низколегированные сплавы молибдена это - ВМ1, ЦМ2А, ВМ2 (системы Mo - Ti - Zr). Большей жаропрочностью обладают гетерофазные, термически упрочняемые сложнолегированные сплавы — ВМЗ, ЦМВЗО, ЦМВ50, ЦМ10. Длительную прочность молибденовых сплавов повышает вольфрам, вводимый в большом (30 и 50 %) количестве, — сплавы ЦМВЗО и ЦМВ50. Сплав ЦМ10 относится к свариваемым сплавам из-за уменьшения в нем содержания углерода и примесей внедрения. Хром и его сплавы Хром— Сг, химический элемент YI группы периодической системы элементов, атомный номер 24, атомная масса 51,996. Твердый металл серо-стального цвета; плотность 7190 кг/ 3, tпл = 1903°С. На воздухе не окисляется. Хром — обязательный компонент нержавеющих, кислотоупорных, жаростойких сталей и большого числа других сплавов (нихромы, хромали, стеллит). Применяется для хромирования. Сплавы хрома, как и чистый хром, обладают очень высокой стойкостью к окислению, вплоть до 1000—1100°С. Хром в этих сплавах легируется W, V, Ni, Ti, Y (сплавы ВХ-1И, ВХ-2, ВХ-4), а также Hf, Mo, Zr, Та. Сплавы хрома, кроме высоколегированного сплава ВХ-4, малопластичные, но обеспечивают высокие значения длительной прочности. |