Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием

Стали с высокой технологической пластичностью и свариваемостью

Железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами

Медь и ее сплавы

Стекло

Износостойкие материалы

Материалы с высокой твердостью поверхности

Антифрикционные материалы

Фрикционные материалы

Материалы с высокими упругими свойствами

Лекция. Материалы с малой плотностью

Особенности материалов с малой плотностью

Материалы с малой плотностью (легкие материалы) широко используются в авиации, ракетной и космической технике, а также в автомобилестроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности. Применение легких материалов дает возможность снизить массу, увеличить грузоподъемность летательных аппаратов без снижения скорости и дальности полета, повысить скорость движения автомобилей, судов, железнодорожного транспорта.

Основными конструкционными легкими материалами являются пластмассы, цветные металлы Mg , Be , Al , Ti и сплавы на их основе, а также композиционные материалы. Особенно перспективны материалы, которые дают возможность снизить массу конструкций при одновременном повышении их прочности и жесткости. Основными критериями при выборе конструкционных материалов в этом случае являются удельные прочность σ_в/( g) и жесткость E/( g). По этим характеристикам легкие материалы неравноценны.

Таблица

Среди сплавов на основе Al и Mg и пластмасс лишь отдельные группы имеют такие свойства, которые указаны в табл. 13.1. эти материалы предназначены, главным образом, для изготовления мало- и средненагруженных деталей.

Материалы с высокой удельной прочностью (сплавы титана и бериллия, композиционные материалы) предназначены в основном для изготовления высоконагруженных деталей. При этом бериллий и его сплавы, а также композиционные материалы, армированные борным и углеродным волокнами, обладают высокой удельной жесткостью.

Алюминий и его сплавы.

Алюминий – металл серебристо-белого цвета. Он не имеет полиморфных превращений и кристаллизуется в решетке ГЦК с периодом, а = 0,4041 нм.

Алюминий обладает малой плотностью, хорошими теплопроводностью и электропроводностью, высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Примеси ухудшают все эти свойства алюминия.

Постоянные примеси алюминия – Fe , Si , Cu , Zn , Ti. В зависимости от содержания примесей первичный алюминий подразделяют на три класса: особой чистоты А999 ( 0,001% примесей) высокой чистоты А995, А99, А97, А95 (0,005 – 0,05% примесей) и технической чистоты А85, А8 и др. (0,15 – 1% примесей). Технический алюминий, выпускаемый в виде деформируемого полуфабриката (листы, профили, прутки и др.), маркируют АД0 и АД1. Механические свойства алюминия зависят от его чистоты и состояния. Увеличение содержания примесей и пластическая деформация повышают прочность и твердость алюминия (табл. 13.2).

Ввиду низкой прочности алюминий применяют для ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда от материала требуется легкость, свариваемость и пластичность. Так, из него изготовляют рамы, двери, трубопроводы, фольгу, цистерны для перевозки нефти и нефтепродуктов, посуду и др. благодаря высокой теплопроводности его используют для различных теплообменников, в промышленных и бытовых холодильниках. Высокая электрическая проводимость алюминия способствует его широкому применению для конденсаторов, проводов, кабелей, шин и т.п.

Следует также отметить высокую отражательную способность алюминия, в связи с чес его используют в прожекторах, рефлекторах, экранах телевизоров. Алюминий имеет малое эффективное поперечное сечение захвата нейтронов, он хорошо обрабатывается давлением, сваривается газовой и контактной сваркой, но плохо обрабатывается резанием. Алюминий имеет большую усадку при затвердевании (6%). Высокие теплота плавления и теплоемкость способствуют медленному остыванию алюминия из жидкого состояния, что дает возможность улучшать отливки из алюминия и его сплавов путем модифицирования, рафинирования и других технологических операций.