Легкие сплавы на основе алюминия, титана, магния и бериллия

Медь и ее сплавы

Медь (Cu) – металл красного (светло-розового) цвета с плотностью 8,9 г/см³ и температурой плавления 1083 °С; имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку; не имеет аллотропических превращений.

Основные свойства меди и ее сплавов: высокие электро- и теплопроводность, пластичность, высокая коррозионная стойкость, хорошая жидкотекучесть, хорошая обрабатываемость давлением, свариваются всеми видами сварки и легко поддаются пайке и др. Недостатком является сравнительно плохая обрабатываемость резанием.

Вредными примесями, снижающими механические и технологические свойства меди и ее сплавов, являются висмут, свинец, сера и кислород.

Медь применяется:

а) для изготовления электрических проводов и кабелей,

б) в качестве легирующей добавки в различные металлические сплавы;

в) в машиностроении идет на изготовление теплообменников, сварочной проволоки, деталей и узлов подвижного состава железных дорог, судов, самолетов и т.д.,

г) в технике низких температур (криогенной технике).

Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы меди, основным легирующим элементом которых является цинк. Их маркируют буквой Л, за которой ставится цифра, указывающая процентное содержание меди, например латунь марки Л68 содержит 68 % меди, остальное – цинк. Если латунь помимо цинка содержит другие элементы (Al, Mn, Si и др.), то после буквы Л ставят условное обозначение этих элементов (А – алюминий, Ж – железо, Н – никель, К – кремний, Т – титан, Мц – марганец и т.д.), а затем цифры, указывающие на среднее содержание элемента. Например, латунь марки ЛАЖМц 66-6-3-2 содержит 66 % меди, 6 % алюминия, 3 % железа и 2 % марганца, остальное – цинк.

Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием, кадмием, хромом и другими элементами. Бронзы называют по основным легирующим элементам: оловянные, алюминиевые, затем ставят первые буквы основных легирующих элементов (О – олово, Ж – железо, Ф – фосфор, Б – бериллий, X – хром и т.д.) и цифры, показывающие их процентное содержание. Так, например, БрОФЮ-1 содержит 10 % олова и 1 % фосфора, остальное – медь.

Кроме латуней и бронз находят применение медно-никелевые сплавы, обладающие высокими электрическими и термоэлектрическими свойствами. К ним относятся сплавы, содержащие кроме меди:

– мельхиор – от 18 до 30 % никеля, 0,8 % железа и 1 % марганца;

– нейзильбер – 13,5...16,5 % Ni и 18...22 % Zn;

– константан – 39...41 % Ni и 1...2 % Мn;

– манганин – 2,5...3,5 % Ni и 11,5..13,5 % Мn.

Никель и его сплавы

На основе никеля разработано много сплавов различного назначения: конструкционные (коррозионностойкие), жаростойкие, жаропрочные, электротехнические и сплавы с особыми физическими свойствами.

Термоэлектродные сплавы (хромель, алюмель, копель, константан и другие), а также сплавы высокой жаростойкости и электросопротивления (нихромы и ферронихромы) в процессе производства из них проволоки подвергают: 1) промежуточному отжигу для снятия нагартовки и возможности дальнейшего деформирования, или 2) окончательному отжигу для придания полуфабрикатам нужных механических или физико-химических свойств (например, заданного электросопротивления и жаростойкости).

Для снятия остаточных напряжений после механической обработки применяют отжиг при температурах ниже температур нагрева под закалку, но выше температур старения, а затем для восстановления жаропрочности готовые изделия подвергают дополнительному старению.

Легкие сплавы на основе алюминия, титана, магния и бериллия

параметры

Алюминий Al

Титан

Магний Mg

Бериллий

Удельный вес g, г/см³

2,7

4,5

1,74

1,845

Температура плавления, °С

1668 ± 4

Тип кристаллической решетки

ГЦК

ГПУ

ОЦК

ГПУ

ОЦК

Полиморфные модификации

нет

сплавы

В95

ВТ6

МА10

Предел прочности s_В, МПа

Удельная прочность

, км

Удельная жесткость

, км

2,4

2,6

2,3

16,1

Основное применение

Авиа- и ракетно-космическая техника (детали машин)

транспорт нефтяная электротехника криогенная техн.

судостроение

транспорт

обшивка косм.ап.

химическая

медицина

пищевая

криогенная техн.

пиротехника химическая металлургия транспорт электротехника текстильная ядерная энергет.

в составе бериллиевых бронз–пружины, инструмент для работы во взрывоопасных средах; оболочки косм.ракет, торпед и снарядов, камер сгорания,

рентгеновские трубки, антенны

g – плотность (удельный вес); g – ускорение свободного падения; Е – модуль упругости

Для обозначения алюминиевых сплавов принята смешанная буквенная и буквенно-цифровая маркировка. В отличие от маркировки сталей и медных сплавов она несколько бессистемна. В сплавах АМц буквы Мц обозначают марганец, сплавы типа магналиев обозначают АМг (Al-Mg). Буква Д обозначает сплавы типа дюралюминий. Буквы АД в начале марки означают технический алюминий, буквы АК – алюминиевый ковочный сплав. Буква В в начале марки означает высокопрочный алюминиевый сплав.

Различают деформируемые и литейные магниевые сплавы. Деформируемые сплавы маркируются буквами МА, литейные – буквами МЛ, далее следует номер сплава.

Расчеты показали, что самолет, построенный на ⁴/₅ из бериллия и его сплавов, был бы наполовину легче самолета из алюминия.