Тема 7. Цветные металлы и сплавы.

Классификация медных, алюминиевых и магниевых сплавов. Латуни и бронзы, их маркировка, свойства и назначение. Алюминиевые сплавы, их маркировка, термическая обработка, свойства и области применения. Припои и антифрикционные материалы. Припои на оловянистой и свинцовой основе. Выбор сплавов для изделий машиностроения.

Методические указания.

В машиностроении широко используют сплавы на основе меди, алюминия, магния и титана. Основное преимущество медных сплавов - латуней и бронз, - низкий коэффициент трения, высокая пластичность и хорошая стойкость против коррозии в ряде агрессивных сред. Латунь – это сплав меди с цинком. Для придания специальных свойств латуням в их состав вводят дополнительные химические элементы, о чем указывают в маркировке. Пример обозначения латуни ЛС 59-1 (медь – 59%, свинец –1%, цинк – остальное до 100%).

Бронза – сплав меди с одним или несколькими химическими элементами, среди которых в качестве второго и последующего элемента может быть и цинк.

Пример обозначения бронз:

Бр. АЖН 10-4-4 (алюминий – 10%, железо – 4%, никель – 4; медь – остальное).

Алюминиевые сплавы – дюралюмины и силумины – обладают малой плотностью при достаточно высоких механических свойствах. Эти сплавы получают методом литья и спеканием и могут подвергаться пластической деформации. Примеры обозначения сплавов: Д16 (дюралюмин), АЛ 9 (силумины).

Магниевые сплавы (например МА2) обладают небольшой плотностью, небольшим модулем упругости и высоким уровнем демпфирования.

Титановые сплавы имеют высокую коррозионную стойкость, высокую прочность при низких температурах и хорошую жаропрочность.

Пример: Для изготовления некоторых деталей самолёта используется сплав AMr. Приведите характеристики механических свойств сплава и его состав.

Сплав Al с Mg относятся к сплавам не упрочняемых термической обработкой. Упрочнение такого сплава происходит за счёт образования a - твёрдого раствора (раствор Mg в Al).

Из приведенного рисунка 19 (см. приложение) видно, что сплавы Al с Mg обладают наивысшими прочностными и пластическими свойствами при содержании в них магния до ~ 15%. Поэтому в промышленности применяют сплавы с небольшим содержанием магния – типа AMг 2, AMг 3, AMг 5, AMг 6.

Химический состав и механические свойства сплавов приведены в таблице 3

 

Таблица 3

Сплав	Содержание элементов, %	Механические свойства
Mn	Mg	sB, MПa	s0,2MПa	e,%
AMг 2	0,2-0,6	1,8-2,8	200(250)	100(200)	23(10)
AMг 3	0,3-0,6	3,2-3,8
AMг 5	0,3-0,6	4,8-5,8
AMг 6	0,5-0,8	5,8-6,8	340(400)	170(300)	18(10)

Указанные сплавы применяются в отожженном состоянии. Отжиг проводится при температуре 270-280⁰С (AMг 3) и 350 – 410⁰С (AMг 2).

Повысить прочность этих сплавов можно за счёт нагартовки (наклёпа). В таблице 3 показаны свойства сплавов после того упрочнения.

Сплавы Al c Mg хорошо обрабатываются резанием, хорошо свариваются и обладают высокой коррозийностью.

Литература: [1,378-432; 564-628; 6, 395-582].

Вопросы для самопроверки.

1. Расшифруйте цветные металлы и сплавы: М1; ЛО 60-2; Бр. Б2; Бр. АЖ 9-4; А99; АЛ21; Д16; МА 2-1; МЛ15; ОТ 4-1; ВТ22.

2. Для каких целей используют оловянные, алюминиевые и бериллиевые бронзы?

3. Укажите преимущества и недостатки титановых сплавов в сравнении с медными сплавами.

4. За счет чего увеличивается прочность магниевых сплавов?

5. Изучите способы термической обработки алюминиевых сплавов и уясните их причину упрочнения.

6. Приведите примеры применения цветных сплавов в машиностроении.

 

Тема 8. Неметаллические материалы.

Классификация полимерных материалов. Пластмассы и эластичные материалы. Термопласты и пластики с твердым наполнителем. Органические стекла. Техническая керамика. Технология производства пластмассы и резины. Композиционные материалы. Области применения и преимущества применения таких материалов.

Методические указания.

Неметаллические материалы являются в ряде случаев заменителями металлических материалов, но и применяются, как и самостоятельные. Их применение обеспечивает значительную экономию при достаточно высокой механической прочности, легкости, термической и химической стойкости и технологичности. Наибольшее применение имеют пластмассы, композиты, резина, стекло, ситаллы и керамика. В зависимости от рабочей температуры пластмассы подразделяются на термопластичные и термореактивные.

Композиционные материалы – это искусственные материалы, получаемые сочетанием химически разнородных компонентов. Это перспективные материалы для различных отраслей машиностроения. Основное применение нашли карбоволокниты, бороволокниты, органоволокниты и материалы с металлической матрицей.

Резина – продукт специальной обработки смеси каучука и серы с различными добавками. Основные свойства - эластичность в широком диапазоне температур, высокая стойкость к истиранию, газо- и водопроницаемость, химическая стойкость и электроизоляционные особенности.

Литература [2, стр. 378-472, 6, стр. 584-700].

 

Вопросы для самопроверки.

1. Назовите состав и свойства пластмасс. Как классифицируются пластмассы по связующему и наполнителю?

2. Какие термопластики являются термостойкими, каковы их разновидности и свойства?

3. Опишите свойства органических стекол и способы повышения его качества?

4. Как классифицируются композиционные материалы с неметаллической матрицей по виду упрочнителя и матрицы?

5. В чем преимущества органоволокнитов, их свойства и применение?

6. В чем сущность процесса вулканизации; как изменяются свойства резины после вулканизации?

7. Как изменяются свойства резины под действием температуры, вакуума, радиации и озона?

8. Что такое керамика и ситаллы, их способы получения и свойства?

9. Какие знаете теплостойкие клеи, каковы их составы и свойства?