Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Жаропрочные литейные магниевые сплавы
К жаропрочным сплавам на магниевой основе относят сплавы, способные длительно работать при температурах 250-3500 С и кратковременно — до 4000 С, что примерно на 150-2000 С превосходит рабочие температуры для сплавов Mg - Al - Zn и Mg - Zn - Zr. В основу создания жаропрочных магниевых сплавов были положены следующие положения: 1. Создание сложнолегированного, устойчивого при повышенных температурах твердого раствора. Повышение термической устойчивости твердого раствора достигается за счет увеличения электронной концентрации сплавов, а, следовательно, за счет легирования магния элементами с большей валентностью. При этом происходит увеличение силы межатомных связей. 2. Создание гетерофазной структуры с дисперсными частицами, выпадающими внутри твердого раствора в результате старения. Эти частицы играют роль препятствий, тормозящих движение и переползание дислокаций в условиях ползучести. 3. Повышение термической стабильности избыточных фаз, выделяющихся внутри зерна и по границам зерен. Торможению диффузионных процессов на границе раздела твердый раствор — упрочняющая фаза способствует уменьшение в составе фазы основы сплава — магния. С учетом этих положений в качестве основных легирующих элементов выбраны редкоземельные металлы (РЗМ). Согласно рекомендациям Международного союза по общей и прикладной химии термин «редкоземельные металлы» должен применяться для элементов от лантана до лютеция, занимающих номера в таблице Д. И. Менделеева от 57 до 71, а также для скандия (номер 21) и иттрия (номер 39). В соответствии со свойствами и присутствием в рудных месторождениях РЗМ делят на 2 подгруппы: цериевую и иттриевую. Цериевую подгруппу составляет легкие РЗМ первой половины ряда лантана: лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий и европий. Иттриевую группу составляют тяжелые элементы второй половины ряда лантана: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций. К этой же группе относится и иттрий. Несмотря на определение «редкоземельные», в сумме содержание их в земной коре составляет (1,6-1,7)·10-2% (по массе), что значительно превышает содержание таких широко применяемых металлов, как медь (1·10-2%), никель (8·10-3%), олово (4·10-3%), цинк (5·10-3%) и многих других. Наибольшие запасы находятся в Китае. В водах Тихого океана обнаружены обширные залежи РЗМ, которые, по оценкам экспертов, содержат от 80 до 100 млрд. тонн, что значительно превышает содержание их в земной коре (порядка 100 млн. тонн).
Интересной особенностью является то, что содержание РЗМ, занимающих четные номера, в несколько раз превышает элементов, занимающих нечетные номера. Содержание каждого элемента уменьшается по мере увеличения номера в периодической таблице. Наиболее распространенными являются иттрий (28·10-4%), лантан (18·10-4%), церий (45·10-4%), неодим (25·10-4%). Важной особенностью РЗМ является (за исключением европия и иттербия) относительное постоянство атомных размеров и валентностей и близкие физико-химические свойства. Все диаграммы состояния магния с РЗМ характеризуются образованием сложных по составу интерметаллидных фаз, которые для ряда систем имеют одинаковый тип кристаллической решетки. Общие черты диаграмм состояния проявляются и в одинаковом характере нонвариантных превращений. Со стороны магния в большинстве систем имеет место эвтектическое превращение. Параметры некоторых диаграмм состояния приведены в таблице 1.3. Из представленных значений видно, что по мере увеличения номера элемента-лантаноида в периодической системе увеличивается предельная растворимость его в магнии и его концентрация в эвтектике с одновременным снижением эвтектической температуры.
Параметры диаграмм состояния магния с РЗМ Таблица 1.3
Во всех системах Mg с РЗМ температура эвтектики на 100-1500 С превышает температуру эвтектик в системе Mg - Al и более чем на 2000 С в системе Mg - Zn. Естественно, что разупрочнение в сплавах с РЗМ начинается при более высоких температурах. Переменная растворимость РЗМ в магнии в твердом состоянии создает предпосылки для упрочняющей термической обработки, состоящей из закалки и последующего искусственного старения.
Наиболее полно исследованы механические свойства магниевых сплавов, легированных РЗМ цериевой подгруппы. Выяснено, что до определенного содержания легирование магния лантаном, церием, празеодимом и неодимом способствует возрастанию предела прочности и условного предела текучести при одновременном снижении пластичности. При этом упрочняющее действие разных РЗМ сильно различается. Наиболее низкий уровень упрочнения достигается у сплавов, легированных лантаном. Затем в порядке возрастания прочностных свойств следуют сплавы с церием, празеодимом и неодимом. Возрастание уровня прочностных свойств наблюдается в соответствии с возрастанием порядкового номера РЗМ в таблице Д. И. Менделеева и увеличением предельной растворимости его в магнии при эвтектической температуре. Соответственно, наиболее широкое применение находит сплав Мл 10, содержащий: (2,2-2,8)% неодима, (0,1-0,7)% цинка и (0,4-1,0)% циркония. Введение цинка оказывает положительное влияние, которое основано на дополнительном упрочнении твердого раствора и на участии в образовании основной упрочняющей фазы (Mg, Zn)12Nd, и дисперсные частицы которой выпадают в процессе старения закаленного на твердый раствор сплава. Кроме того, цинк стимулирует образование и выпадение в процессе нагрева под закалку фаз, содержащих цирконий, — например, Zn3Zr. При этом увеличивается содержание нерастворенного циркония и уменьшается содержание его в твердом растворе. Содержание циркония в сплавах системы Mg - Nd - Zr после различных режимов термической обработки Таблица 1.4
В состав цирконидов входят также примеси Cu, Ni, Si, Fe, Al, содержащиеся в сплаве. Значительное увеличение содержания цирконидов в результате термической обработки сплавов, легированных цинком, объясняется, прежде всего, понижением растворимости водорода в твердом растворе и образовании гидридов циркония. Сплавы типа Мл 10 не склонны к естественному старению. При искусственном старении распад твердого раствора происходит без заметной предварительной стадии, на которой образуются зоны Гинье-Престона. Сплав Мл 10 предназначен для изготовления высоконагруженных отливок, работающих при температурах 250-3000 С. Дальнейшее повышение механических свойств магниевых сплавов при повышенных температурах достигается за счет дополнительного легирования индием или иттрием. Введение (0,2-0,8)% индия (сплав Мл 9) или (1,4-2,2)% иттрия (сплав Мл 19) способствует уменьшению скорости распада твердого раствора и замедлению коагуляции продуктов распада. Кроме того, иттрий способствует дальнейшему измельчению зерен в литом состоянии сплавов, содержащих цирконий. О степени влияния состава сплавов на свойства при повышенных температурах можно судить по данным таблицы 1.5. Свойства магниевых сплавов при нормальных и повышенных температурах Таблица 1.5
Данные этой таблицы наглядно свидетельствуют о больших возможностях работы при повышенных температурах сплавов Mg - Zn - Zr - РЗМ по сравнению со сплавами Mg - Al - Zn. Сплав Мл 19 является самым жаропрочным литейным магниевым сплавом. По сопротивлению ползучести он в 1,5-2,5 раза превосходит другие жаропрочные магниевые сплавы. Например, по пределу длительной прочности за 100 час. сплав Мл 19 превосходит сплав Мл 10 при 2500 С в 1,5 раза, а при 3000 С — в 2,5 раза, а сплав Мл 9 при 3000 С — в 2 раза. Сплав Мл 19 целесообразно применять при температурах (250-300)0 С. Жаропрочные литейные магниевые сплавы обладают хорошим технологическими свойствами и повышенной герметичностью по сравнению со сплавами Mg - Al - Zn. Все они удовлетворительно свариваются аргоно-дуговой сваркой. Прочность сварного шва составляет не менее 85% от прочности основного металла.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 110; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.181.145 (0.011 с.) |