Лекция. Цветные металлы и сплавы Алюминий и его сплавы Алюминий металл серебристого цвета характериз
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Лекция. Цветные металлы и сплавы
Алюминий и его сплавы
Алюминий — металл серебристого цвета, характеризующийся низкой плотностью (2,7 г/см3), высокой пластичностью (=40%), низкими прочностью (в =80 МПа) и твердостью (НВ 25). Температура плавления — 659° С. Обладает высокой электропроводностью и коррозионной стойкостью. Кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке и полиморфных превращений не имеет. Маркируется буквой А. В зависи-мости от количества примесей различают алюминий особой чистоты А999 (99,999% Аl), высокой чистоты А995, А99, А97 и технической чистоты А85, А8, А7, А6, А5, АО. Применяется алюминий для производства фольги, электрических проводов. Как конструкционный материал используется редко, вследствие малой прочности. Сплавы алюминия делятся на литейные и деформируемые.
Литейные сплавы алюминия маркируются буквами АЛ и числом, показывающим условный номер сплава. Чтобы сплав обладал хорошими литейными свойствами, он должен иметь низкий температурный интервал кристаллизации. Кроме того, желательно, чтобы он имел низкую температуру плавления. Этим требованиям удовлетворяют эвтектические сплавы. Наибольшее распространение получили сплавы алюминия с кремнием, образующие эвтектику при содержании 11,6% кремния. Эти сплавы называются силуминами.
Широко применяется силумин эвтектического состава АЛ2, содержащий 10 - 12% кремния. Он имеет очень хорошие литейные свойства, но малую прочность (в = 180 МПа). Уменьшение содержания кремния и добавка меди, магния и марганца ухудшает литейные свойства силуминов, но улучшает механические. Кроме силуминов используются литейные сплавы алюминия с медью (АЛ7) и магнием (АЛ8), не содержащие кремния. Они обладают значительно большей прочностью, чем силумины, но их литейные свойства хуже.
Деформируемые сплавы алюминия делятся на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой. К сплавам, не упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы алюминия с марганцем (маркируется АМц) и магнием (маркируются АМг1, ..., АМг7). Эти сплавы имеет низкую прочность, но высокую пластичность и коррозионную стой-кость.
К сплавам, упрочняемым термической обработкой относятся дюралюминий, ковочные сплавы, высокопрочные сплавы алюминия. Дюралюминий (дуралюмин) представляет собой сплав алюминия с медью (до 5%), марганцем (до 1,8%) и магнием (до 0,9%). Маркируется буквой Д и цифрой, показывающей порядковый номер (Д1, Д16 и др.). Подвергается термической обработке, которая состоит из закалки от температуры 500° С и естественного старения, заключающегося в выдержке при комнатной температуре в течение нескольких суток. В результате такой обработки прочность повышается в два раза (с 200 - 240 МПа до 450 - 500 МПа), а пластичность практически не меняется. Достоинством дюралюминия является высокая удельная прочность (отношение предела прочности к плотности), что особенно важно в самолетостроении. Дюралюминий вы-пускается в виде листов и прутков.
Высокопрочные сплавы алюминия содержат кроме меди и магния дополнительно цинк (до 10%). Эти сплавы маркируются буквой В (В95, В96). Подвергаются термообработке, аналогичной термообработке дюралюминия, но естественное старение заменяется искусственным старением, заключающимся в выдержке при температуре 120 - 140° С в течение 16 - 24ч. В результате предел прочности доходит до 600 - 700 МПа.
Ковочные сплавы алюминия предназначены для производства деталей ковкой и штамповкой. Маркируются буквами АК и числом, показывающим порядковый номер. По химическому составу близки к дюралюминию (сплав АК1 совпадает по составу с Д1), иногда отличаясь более высоким содержанием кремния (АК6, АК8). Подвергаются аналогичной термообработке.
Малая плотность и высокая удельная прочность обусловили широкое применение алюминиевых сплавов в самолетостроении. Они составляют до 75% массы пассажирских самолетов. Из дюралюминия изготовляются обшивки, каркасы, из высокопрочных сплавов — тяжелонагруженные детали, из ковочных — кованые и штампованные детали (например, лопасти винта).
Медь и ее сплавы
Медь — металл красно-розового цвета. Плотность меди 8,94 г/см3, температура плавления — 1083° С. Кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке и полиморфных превращений не имеет.
Характеризуется невысокими прочностью (в =150 - 250 МПа) и твердостью (НВ 60) и хорошей пластичностью (=25% в литом состоянии и =50% в горячедеформированном). Обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью в пресной и морской воде. Благодаря высокой электропроводности около половины производимой меди используется в электро- и радиопромышленности. Как конструкционный материал медь не используется из-за высокой стоимости и низких механических свойств. Маркируется буквой М и цифрами, зависящими от содержания примесей. Медь марок МОО (0,01 % примесей), МО (0,5%) и М1 (0,1%) используется для изготовления проводников электрического тока, медь М2 (0,3%) — для производства высококачественных сплавов меди, МЗ (0,5%) — для сплавов обыкновенного качества. Основные сплавы меди — латуни и бронзы.
Латунями называют сплавы меди с цинком. Цинк повышает прочность и пластичность сплава, но до определенных пределов. Наибольшей пластичностью обладают латуни, содержащие 30% цинка, а наибольшей прочностью — 45%. Поэтому более 45% цинка в латунях содержаться не может. Кроме того, цинк удешевляет сплав, так как он дешевле меди. Латуни характеризуются высокой электропроводностью и теплопроводностью, коррозионной стойкостью, хорошо обрабатываются резанием.
По технологическому признаку латуни делятся на деформируемые и литейные. По химическому составу латуни делятся на простые (двойные), в которых присутствуют только медь и цинк и сложные (многокомпонентные), в которые для улучшения различных свойств добавлены другие элементы. Наиболее распространены добавки алюминия, олова, кремния, никеля и др.
Латуни маркируются буквой Л. В деформируемых латунях указывается содержание меди и легирующих элементов, которые обозначаются соот-ветствующими буквами (О — олово, А — алюминий, К — кремний, Н — никель, Мц — марганец, Ж — железо и т.д.). Содержание элементов дается в % после всех буквенных обозначений. Например, латунь Л63 содержит 63% меди и 37% цинка. Латунь ЛАЖ 60-1-1 содержит 60% меди, 1% алюминия, 1% железа и 38% цинка. В марках литейных латуней указывается содержание цинка, а количество легирующих элементов (в %) ставится после букв их обозначающих. Например, литейная латунь ЛЦ40МцЗА содержит 40% цинка, 3% марганца, менее 1% алюминия и 56% меди.
Бронзами называются сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом и другими элементами, среди которых цинк не является основным. Бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатываются давлением и резанием. По названию основного легирующего элемента бронзы делятся на оловянные, алюминиевые, кремнистые, бериллиевые, свинцовые и др.
По технологическому признаку бронзы делят на деформируемые и литейные. Маркируются бронзы буквами Бр, за которыми показывается содержание легирующих элементов в %. Обозначения легирующих элементов и отличия в марках деформируемых и литейных сплавов у бронз такие же, как у латуней. Например, деформируемая бронза БрОФ 6,5-0,4 содержит 6,5% олова и 0,4% фосфора, а литейная бронза БрОЗЦ7С5Н — 3% олова, 7% цинка, 5% свинца, менее 1% никеля.
Особенно широкое применение в машиностроении имеют оловянные бронзы. Деформируемые оловянные бронзы обладают высокой пластичностью и упругостью. Из них изготовляют прутки, трубы, ленты. Литейные оловянные бронзы имеют хорошие литейные свойства, высокую коррозионную стойкость. Из них изготовляют арматуру, работающую в условиях пресной и морской воды. Олово — относительно дорогой ме-алл, поэтому его стремятся частично или полностью заменить в составе бронз другими.
Алюминиевые бронзы (БрА7, БрАЖН 10-4-4) обладают более высокими механическими свойствами и коррозионной стойкостью по сравнению с оловянными. Кремнистые бронзы (БрКМц 3-1) имеют хорошую упругость и поэтому используются для изготовления пружинящих деталей. Свинцовые бронзы (БрСЗО) обладают высокими антифрикционными свойствами и применяются в подшипниках скольжения. Бериллиевые бронзы (БрБ2) отличаются высокой твердостью, прочностью, упругостью и износостойкостью.
Другие цветные металлы и их сплавы
Магний и его сплавы. Магний — самый легкий металл, используемый в промышленности (плотность — 1,74 г/см3). Имеет гексагональную плотноупакованную решетку и полиморфных превращений не претерпевает. Температура плавления магния — 651° С. Недостатками магния являются низкая прочность и пластичность, низкая коррозионная стойкость, способность к возгоранию при нагреве. Поэтому чистый магний в качестве конструкционного материала не используется.
Свойства магния значительно улучшаются при сплавлении его с другими элементами, основные из которых — алюминий, марганец и цинк. Магниевые сплавы делятся на литейные и деформируемые.
Литейные сплавы маркируются буквами МЛ, а деформируемые — МА. За буквами следует условный номер сплава. Магниевые сплавы, как и алюминиевые способны к упрочняющей термообработке (закалке и старению), но эффект повышения прочности при этом невысок.
Основное преимущество сплавов магния — легкость. Поэтому они применяются в авиа- и ракетостроении. Сплавы магния хорошо свариваются и обрабатываются резанием, но имеют невысокую коррозионную стойкость.
Титан и его сплавы. Титан — легкий (плотность 4,5 г/см3) и пластичный металл серебристо-белого цвета. Температура плавления титана — 1665° С. Он обладает низкой электропроводностью и теплопровод-ностью. Механические свойства титана: в = 300 МПа, = 60 - 70%. Главное достоинство титана и его сплавов — высокая коррозионная стойкость. Она достигается за счет образования на его поверхности плотной оксидной пленки. Недостатки титана — склонность к взаимодействия с газами при температурах выше 500 - 600° С, плохая обрабатываемость резанием, высокая стоимость.
Главная цель легирования титана — повышение механических свойств. Основными легирующими элементами являются алюминий, хром, молибден, ванадий, марганец. По технологическому признаку сплавы титана делятся на литейные и деформируемые. Маркируются титановые сплавы чаще всего буквами ВТ. Среди сплавов титана имеются обладающие высокой прочностью (ВТ6, ВТ14 с в = 1000 - 1200 МПа), жаропрочностью до 500° С (ВТЗ-1, ВТ8). Литейные сплавы титана (ВТ5Л, ВТ6Л) обладают хорошими литейными свойствами. Используются титановые сплавы в химической промышленности благодаря высокой коррозионной стойкости, в ракетной и авиационной технике благодаря легкости и высокой удельной прочности.
Другие цветные металлы нашли меньшее применение в технике. Тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, хром, тантал, ниобий) и никель, а также их сплавы используются как жаропрочные. Сплавы легкоплавких металлов (олова, цинка, свинца) используются в подшипниках скольжения (эти сплавы называются баббиты) и в качестве припоев для пайки металлов. Кроме того, значительная часть цинка расходуется на нанесение покрытий на металлические изделия, олова — на лужение консервной жести, свинца — на изготовление оболочек электрических кабелей, производство свинцовых аккумуляторов, емкостей для хранения радиоактивных материалов.
Для производства медицинских инструментов в небольших количествах используются латуни (сплав меди и цинка с добавлением свинца, сурьмы, фосфора, железа), сплавы титана и стеллиты (сплавы кобальта, хрома, вольфрама).
Латунь используется как исключительно технологичный материал с хромо-никелевым гальваническим защитным антикоррозионным покрытием. Титан используется благодаря своей исключительно высокой коррозионной стойкости и высоким прочностным свойствам его сплавов марок ВТ-6, ВТ-20, ОТ-4-2 и др.
Стеллиты марок ВЗК, ВЗКр используются для упрочнения сильно нагруженных рабочих элементов двулезвийных мединструментов типа ножниц, благодаря исключительно высокой коррозионной стойкости сплава низкому коэффициенту трения-скольжения при удовлетворительной обрабатываемости давлением, резанием, шлифованием и сваркой.
2. водянок. Из всего списка наибольший интерес представляет топовая модель H110i сменившая устаревшую H100i.
3. крышка разработан в соответствии с условиями заданного среднесерийного типа производства
4. Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы являются частью учебнометодиче
5. Лабораторна робота 1 ОСНОВИ РОБОТИ З ПРОГРАМОЮ MTLB Мета роботи- освоїти стандартні програмні структури і к
6. Лабораторная работа 1 Тема- Знакомство со средой разработки VisulStudio 2010 Цель- научиться создавать прилож
7. Химическая технология органических вещест.html
8. Реферат- Электронный соловей
9. . Согласно принципу разделения властей на основе которого строится государственная власть в Российской Фед.
10. выбор судьбы Субъективный взгляд на питание голодание и здоровье Автор работы Валентин Николаев сын
11. тема информационного права
12. Ислама Ибн Теймии да смилуется Аллах над нами и над этими двумя Алимами и я нашел два момента где Шейх огова
13. на тему- Навіщо мені новий планшет Сьогодні їдучи на плавання я почула в тролейбусі розмову двох бабусь
14. Институт физики прочности и материаловедения СО РАН РФ далее Учреждение
15. Реферат- Cлова с размытой семантической структурой во французской разговорной речи
16. процессами и экономики Кафедра Экономики и организации производства энергетического и транспортного к
17. Вариант 2 Перечислить оболочки глазного яблока снаружи внутрь сосудистая фиброзная сетчатая фибр
18. Конституция ЕС
19. Ростовский базовый медицинский колледж Сборник словообразовательных м
20. Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ ГУМАНИТ