|
| |
|
Главная Промышленность ставляют собой сложные смеси с порошковыми наполнителями, необходимыми для уменьшения теплового расширения. После отверждения тонкие клеевые пленки (0,05-0,25 мм) прочны на фез (Тсриа = 10 -ь 20 МПа), обеспечивают герметичность соединения, не снижают прочность склеенных деталей и хорошо сопротивляются усталости. Максималь- ную прочность обеспечивают фенолоформальдегидные клеи, а теплостойкость-клеи на основе кремнийорганических полимеров. Склеивание применяют там, где клеевая пленка работает на срез; при приклеивании тормозных обкладок, фиксации болтов и шпилек, закреплении вкладышей подшипников и т. п. Глава 13. МАТЕРИАЛЫ С ВЫСОКОМ УДЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТЬЮ Наибольшей удельной прочностью обладают сплавы титана, бериллий (см. табл. 12.1) и композиционные материалы. Достоинства сплавов титана- хорошие технологические свойства и отличная коррозионная стойкость. Бериллий и композиционные материалы выгодно отличает от сплавов титана высокая удельная жесткость. Удельная жесткость-это важнейшая характеристика современных конструкционных материалов. Высокая удельная жесткость в сочетании с хорошей удельной прочностью позволяет снизить массу конструкции при повышении ее прочности и жесткости. Это особенно важно в самолето- и ракетостроении. 13.1. Титан и сплавы на его основе Свойства титана. Титан-металл серого цвета. Он имеет две полиморфные модификации. Низкотемпературная модификация Ti,, существующая до 882 °С, характеризуется гексагональной плотноупакованной ре-гнеткой с периодами а = 0,296 нм, с = 0,472 нм. Высокотемпературная модификация Ti имеет регнетку объемно-центрированного куба с периодом й = 0,332 нм (при 900 °С). Полиморфное превращение (882 "С) при медленном охлаждении происходит по нормальному механизму с образованием полиэдрической структуры (рис. 13.1, а), а при быстром охлаждении-по мартенситному механизму с образованием игольчатой структуры (рис. 13.16). Промышленный способ производства титана состоит в обогащении и хлорировании титановой руды с последующим ее восстановлением из четыреххлористого титана металлическим магнием. Полученную при этом титановую губку (ГОСТ 17746-79) маркируют по твердости специально, выплавленных из нее образцов (ТГ-100, ТГ-110 и т. д.). Для получения монолитного титана губка размалывается в порошок, прессуется и спекается или переплавляется в дуговых печах в вакууме или атмосфере инертных газов. Для уменьшения количества npHMeceii и более равномерного их распределения по сечению слитка рекомендуется его двух-трех-разовая переплавка. Характерную для титановых слитков крупнозернистую структуру измельчают путем модифицирования цирконием или бором. Полученный в результате 1/г ,6  Рнс. 13.1. Микрострук1уры гехнического титана, х 340: а - после отжига; о - после закалки ТАБЛИЦА 13.1. Механические свойства ноидного и технического титана
переплава технический титан (ГОСТ 19807-74) маркируют в зависимости от содержания примесей ВТ 1-00 (Z примесей 0,398%), ВТ1-0 (Z примесей «0,55%). Чистейший иодидный титан получают методом термической диссоциации из четырех-иодидного титана, а также методом зонной плавки. Отличительными особенностями титана являются хорошие механические свойства, малая плотность, высокая удельная прочность и коррозионная стойкость. Физические свойства чистого титана приведены в табл. 1.5. Низкий модуль упругости титана, почти в 2 раза меньший, чем у железа и никеля, затрудняет изготовление жестких конструкций. Механические свойства титана характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности (табл. 13.1). Высокая пластичность иодидного титана по сравнению с другими металлами, имеющими гексагональную кристаллическую решетку (Zn, Cd, Mg), объясняется большим количеством систем скольжения и двойнико-вания благодаря малому соотношению с/а = = 1,587. Помимо базисных плоскостей (0001) скольжение в титане происходит по призматическим (1010) и пирамидальным (1011) плоскостям, двойникование-по плоскостям (1012), (1121), (1122) и др. Механические свойства титана сильно зависят от наличия примесей (см. табл. 13.1), особенно водорода, кислорода, азота и углерода, которые образуют с титаном твердые растворы внедрения и промежуточные фазы: гидриды, оксиды, нитриды и карбиды. Небольшое количество кислорода, азота и углерода повышает твердость, временное сопротивление и предел текучести, однако при этом значительно уменьшается пластичность (рис. 13.2), 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. Присутствуя в весьма незначительном количестве, водород вьщеляется 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 250 °С предел прочности снижается почти в 2 раза. Титан обладает склонностью к ползучести даже при температуре 20-25 "С. Предел ползучести титана составляет ~60% от предела текучести. Примеси кислорода, азота, а также пластическая деформация повышают сопротивление ползучести. Титан обладает высокой прочностью и удельной прочностью не только при температуре 20-25 "С, но и в условиях глубокого холода. При температуре жидкого гелия временное сопротивление титана равно 1250 МПа. При этом, если содержание водорода мало (0,002 %), титан сохраняет высо- Н\/,МПа -1050  о о 0,1 0,2 0,3 Cii % Содержание примесей Рис. 13.2. Зависимость механических свойств титана от содержания примесей 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 |
|||||||||||||||||||||
