Титан и сплавы на его основе

На сплавы, упрочняемые и

По механическим свойствам - на

Литейные и

Общая характеристика и классификация магниевых сплавов

Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная прочность. Основными легирующими элементами магниевых сплавов являются Al, Zn, Mn. Для дополнительного легирования используются цирконий, кадмий, церий, ниодим и другие. Механические свойства сплавов магния при t = 20-250 С улучшаются при легировании алюминием, цинком, цирконием, при повышенной - добавкой церия, ниодима и особенно тория. Цирконий и церий оказывают модифицирующее действие на структуру сплавов магния. Особенно эффективно модифицирует цирконий. Цирконий и марганец способствуют устранению или значительному уменьшению влияния примесей железа и никеля на свойства сплавов.

Увеличение растворимости легирующих элементов в магнии с добавлением температуры дает возможность упрочнять магниевые сплавы с помощью закалки или искусственного старения.

Магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием (лучше, чем стали, алюминиевые и медные сплавы), легко шлифуются и полируются. Высокие скорости резания и небольшой расход энергии способствуют снижению стоимости обработки резанием деталей из магниевых сплавов по сравнению с другими сплавами. Они удовлетворительно свариваются контактной роликовой и дуговой сваркой.

К недостаткам магниевых сплавов, наряду с низкой коррозионной стойкостью и малым модулем упругости, следует отнести плохие литейные свойства, склонность к газонасыщению, окислению и воспламенению при их приготовлении. Небольшие добавки бериллия (0,02 - 0,05%) уменьшают склонность к окисляемости, кальция (до 0,2%) - к образованию микрорыхлот в отливках. Плавку и разливку магниевых сплавов ведут под специальными флюсами.

По технологии изготовления магниевые сплавы подразделяют на

-деформируемые;

-сплавы невысокой и средней прочности,

-высокопрочные и жаропрочные;

по склонности к упрочнению с помощью термической обработки –

-неупрочняемые термической обработкой.

Для повышения пластичности магниевых сплавов их производят с пониженным содержанием вредных примесей Fe, Ni, Cu (повышенной чистоты).

4.1. Свойства титана

Титан - металл серого цвета. Он имеет две полиморфные модификации.

Отличительными особенностями являются хорошие механические свойства, малая плотность, высокая удельная прочность и коррозионная стойкость. Низкий модуль упругости титана, почти в два раза меньше, чем у железа и никеля, затрудняет изготовление жестких конструкций.

Механические свойства титана характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности.

Механические свойства титана сильно зависят от наличия примесей, особенно водорода, кислорода, азота и углерода, которые образуют с титаном твердые растворы внедрения и промежуточные фазы: гидриды, оксиды, нитриды и кирбиды. Небольшое количество кислорода, азота и углерода повышает твердость, временное сопротивление и предел текучести, однако при этом значительно уменьшается пластичность, снижается коррозионная стойкость, ухудшаются свариваемость, способность к пайке и штампуемость. Поэтому содержание этих примесей в титане ограничено сотыми, а иногда тысячными долями процента. Аналогичным образом, но в меньшей степени, оказывают влияние на свойства титана железо и кремний. Очень вредная примесь в титане - водород. Присутствие в весьма незначительном количестве, водород выделяется в виде тонких хрупких пластин гидридной фазы на границах зерен, что значительно охрупчивает титан. Водородная хрупкость наиболее опасна в сварных конструкциях из-за наличия в них внутренних напряжений. Допустимое содержание водорода в техническом титане находится в пределах 0,008 - 0,012%.

При повышении температуры до 2500 С предел прочности снижается почти в 2 раза. Титан обладает склонностью к ползучести даже при температуре 20-250 С. Титан обладает высокой прочностью и удельной прочностью не только при температуре 20-250 С, но и в условиях глубокого холода.

Пластическая деформация значительно повышает прочность титана. При степени деформации 60 - 70% прочность увеличивается почти в 2 раза.

При повышении температуры титан активно поглощает газы: начиная с 50 - 700 С - водород, свыше 400 - 5000 С - кислород и с 600 - 7000 С - азот, окись углерода и углекислый газ. Благодаря способности к газопоглощению при повышении температуры титан нашел применение в радио- и электронной промышленности в качестве геттерного материала. Геттеры предназначены для повышения вакуума электронных ламп. Технический титан хорошо обрабатывается давлением. Из него изготовляют все виды прессованного и катанного полуфабриката: листы, трубы, проволоку, поковки. Титан хорошо сваривается аргонодуговой и точечной сваркой. Сварной шов обладает хорошим сочетанием прочности и пластичности. Титан плохо обрабатывается резанием, налипает на инструмент, в результате чего тот быстро изнашивается. Для обработки титана требуются инструменты из быстрорежущей стали и твердых сплавов, малые скорости резания при большой подаче и глубине резания, интенсивное охлаждение.

К недостатку титана относятся также низкие антифрикционные свойства.

4.2. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титановых сплавов. Особенности термической

обработки титановых сплавов

Практическое значение для легирования титана имеет только алюминий, так как кислород и азот сильно охрупчивают титановые сплавы.

Алюминий - широко распространенный, доступный и дешевый металл. Введение его в титановые сплавы уменьшает их плотность и склонность к водородной хрупкости, повышает модуль упругости, прочность при 20 - 25 С и высоких температурах. Наиболее благоприятное влияние на свойства титановых сплавов оказывают Mo, V, Cr, Mn.

Наибольшее практическое значение имеют олово и цирконий. Олово повышает прочность титановых сплавов при 20 - 250 С и высоких температурах без заметного снижения пластичности, цирконий увеличивает предел ползучести.

Титановые сплавы в основном подвергают отжигу, закалке и старению, а также химико-термической обработке.

Дата добавления: 2015-04-30