Механические свойства бериллиевой бронзы БрБ2 в зависимости от состояния сплава
| Состояние сплава | sв, МПа | d, % |
| Закалка | 800 | 30 - 40 |
| Закалка + старение | 1000 | 5 |
| Закалка + пластическая деформация + старение | 1200 | 5 |
3.3. Титановые сплавы
Титан – 22 элемент периодической системы элементов Д.И. Менделеева, находится в третьем периоде, в четвертой группе. Титан – металл серого цвета, существует в двух модификациях: α - Ti с гексагональной плотноупакованной (ГП) решеткой (низкотемпературная модификация) и β - Ti с ОЦК решеткой (высокотемпературная модификация). Полиморфное превращение α↔β происходит при температуре 882°С.
Титан относится к переходным металлам, имеет высокую температуру плавления – 1668ºС. Среди металлов-основ промышленных сплавов титан по плотности (ρ = 4,5 Мг/м3) расположен между алюминием (2,8 Мг/м3) и железом (7,8 Мг/м3).
Уникальность титановых сплавов заключается в комплексе нескольких основных для конструкционного материала свойств: высокая удельная прочность, превосходящая удельную прочность алюминиевых сплавов и сталей (табл.5.1); высокая коррозионная стойкость (превосходит коррозионно-стойкие стали в 30 – 50 раз) в окислительных средах, а также в морской воде; высокая прочность при удовлетворительной пластичности в широком интервале температур; отсутствие порога хладноломкости.
К достоинствам титана и его сплавов относятся такие его технологические свойства как хорошая обрабатываемость давлением в горячем и холодном состоянии; свариваемость аргонодуговой и точечной сваркой. Это предопределяет использование сплавов в виде практически всех полуфабрикатов (листы, ленты, прутки, поковки, штамповки и т.п.) и в сварных конструкциях.
|
|
|
В то же время титану и его сплавам свойственен ряд существенных недостатков: вдвое более низкий по сравнению с железом модуль упругости (Е) создает трудности при обеспечении жесткости конструкций; активное взаимодействие с газами при повышенных температурах: растворение кислорода ( выше 400 – 500ºС), азота (выше 600 – 700ºС) значительно снижает пластичность и коррозионную стойкость; способность к растворению водорода при повышенных температурах (растворимость при эвтектоидной температуре 335ºС составляет 0,18 %) и выделению гидридов титана при охлаждении, что вызывает водородную хрупкость.
Водородная хрупкость – это резкое снижение ударной вязкости и увеличение склонности к замедленному разрушению при содержании водорода в титане и его сплавах больше критических концентраций. Предельно допустимая норма зависит от состава и структуры сплавов, и находится в пределах 0,005 – 0,01 %. Следует иметь в виду, что повышение содержания водорода в сплавах («наводораживание») может происходить при различных технологических операциях.
|
|
|
Активное взаимодействие титана с газами требует специальной защиты при всех высокотемпературных технологических операциях: литье, деформации, термической обработке.
Механические свойства чистого титана характеризуются невысокой прочностью и высокой пластичностью. В зависимости от типа полуфабриката титан имеет следующие свойства: sв = 450 – 600 МПа; s0,2 = 380 – 500 МПа; δ = 20 – 25 %; φ = 50 %. Уровень прочности может быть существенно повышен (до 800 – 850 МПа) в результате применения холодной пластической деформации. Технический титан маркируется буквами ВТ и числами «1, 0»: ВТ1 – 0, ВТ1 – 00. Титан и его сплавы применяют в различных отраслях техники:
– в авиа- и ракетостроении, благодаря высокой удельной прочности; из титановых сплавов изготавливают корпуса, силовые детали обшивки, детали двигателей;
– в судостроительной промышленности из титановых сплавов изготавливают корпуса подводных лодок и морских судов; которые не обрастают ракушечником из-за токсичности титана;
– в медицинской технике из титана делают протезы суставов и сердечные клапаны, которые полностью биологически совместимы (и не взаимодействуют) с кровью и с тканями человеческого организма.
|
|
|
Легирующие элементы титановых сплавов
По влиянию на температуру α ↔ β превращения легирующие элементы в титановых сплавах разделяют на 3 группы 1) α - стабилизаторы, 2) β - стабилизаторы, 3) нейтральные элементы (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Диаграмма состояния сплавов системы Cu- Be (начальный участок)
Легирующие элементы a - стабилизаторы расширяют a-область за счет повышения температуры полиморфного превращения a ↔ β (рис. 3.10, а). К этим элементам относятся Al, H, O, N. Алюминий повышает уровень всех прочностных свойств, а газы являются вредными примесями.
Рис. 3.10. Схемы диаграмм состояния титана с легирующими элементами:
α-стабилизатор (а), изоморфный β-стабилизатор (б), эвтектоидообразующий
β-стабилизатор (в)
Легирующие элементы b -стабилизаторы расширяют b - область, снижая температуру полиморфного превращения (рис. 3.10, б, в). Эта группа подразделяется на две подгруппы. Изоморфные β - стабилизаторы – элементы, имеющие ОЦК решетку, подобную высокотемпературной модификации титана (β), и размеры атомов, близкие к титану, такие как V, Nb, Mo.
Эвтектоидообразующие b -стабилизаторы– элементы с меньшими размерами атомов, которые образуют с титаном бинарные диаграммы с эвтектоидным превращением и вызывают сильное твердорастворное упрочнение α и β фаз.
|
|
|
«Нейтральные» легирующие элементы (Sn, Zr) практически не влияют на температуру фазового превращения.
Главным легирующим элементом, без которого не существует ни один титановый сплав, является алюминий. Влияние алюминия на свойства сплавов многообразно: он уменьшает склонность к водородной хрупкости, повышает модуль упругости; упрочняет α - фазу; понижает плотность или сохраняет её на уровне 4,5 Мг/м3 в сплавах, легированных «тяжелыми» тугоплавкими элементами.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 225; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!