Цветные металлы и их сплавы

В нашей стране в полупромышленном масштабе производят b -сплав 4201 (Ti+33%Мо), отличающийся высокой коррозионной стойкостью. В ряде областей применения он может заменять тантал, коррозионно-стойкие никелевые сплавы и даже золото и платину. Сплав отличается высокой технологической пластичностью, хорошо сваривается всеми видами сварки.

Титановые b - сплавы с термодинамически устойчивой b - фазой можно получить лишь на основе таких систем, в которых легирующие элементы имеют о.ц.к. решетку при комнатной температуре и образуют с b -титаном непрерывный ряд твердых растворов. К таким элементам принадлежат ванадий, молибден, ниобий и тантал. Однако стабильные b - фазы в этих сплавах образуются при таких высоких концентрациях компонентов, что титановые сплавы теряют основное их преимущество, а именно сравнительно малую плотность. Поэтому титановые сплавы со стабильной b - фазой не получили широкого промышленного применения.

Некоторые сплавы титана обладают способностью запоминать, а затем восстанавливать ту форму, которая была придана металлическому изделию на определенном этапе обработки.

Примерно в начале 60-х годов в США был запатентован сплав нитинол, в состав которого входили почти в равных количествах никель и титан. Сплав оказался неплохим конструкционным материалом - легким, прочным, пластичным, коррозионностойким. Однако создатели сплава, словно предчувствуя, что он продемонстрировал далеко не все свои способности, продолжали проводить с ним новые эксперименты. И вот во время очередного опыта произошло нечто такое, что заставило ученых не поверить своим собственным глазам: нитиноловая проволочка, растянутая подвешенной к ней гирькой, после небольшого нагрева вдруг стала скручиваться в спираль, поднимая за собой груз. А ведь именно вид спирали проволока имела в начале опыта - до того, как ее нагрели и охладили, а затем подвесили к ней груз, заставивший ее вытянуться в струнку. Значит, нитинол “вспомнил” свою первоначальную форму?

Причиной столь нелогичного поведения металла являются так называемые обратимые мартенситные превращения. Сущность эффекта памяти заключается в том, что материал пластически деформируют при температуре выше температуры прямого мартенситного превращения (ТД > МН) с целью придания ему определенной (необходимой) формы, затем охлаждают до температур, обеспечивающих протекание мартенситного превращения и деформируют в этой температурной области для получения удобной формы. При дальнейшем нагреве выше температуры начала обратного мартенситного превращения (АН) изделие вновь восстанавливает формы, которая была ему первоначально придана при температуре ТД выше МН

 

4.Магний и магниевые сплавы.

 

Магний имеет температуру плавления 650°. Удельный вес его 1,74 г/см³ — он самый легкий из всех применяемых в технике металлов.

Кристаллическая решетка магния гексагональная. В литом состоянии предел прочности магния на разрыв составляет 10—13 кг/мм2 при относительном удлинении 3—6%. Магний обладает большой активностью при взаимодействии с кислородом и в виде порошка и тонкой ленты сгорает на воздухе при ослепительно белом пламени.

В чистом виде магний применяют в пиротехнике, при фотографии — для осветительных эффектов; наиболее широкое применение он получил для изготовления сверхлегких сплавов(электрон).

Металлический магний получается главным образом путем электролиза при температуре 750—770° безводного хлористого магния (MgCl2). Одновременно с магнием при этом получается и газообразный хлор.

Магниевые сплавы характеризуются небольшим удельным весом (около 2,0 г/см3, т.е. они в 1½ раза легче алюминиевых сплавов).

Магниевые сплавы обладают отличной механической обрабатываемостью, допускающей высокие скорости резания, и сравнительно большой прочностью (δдо 27 кг/мм2).

Недостатками магниевых сплавов являются:

их легкая окисляемость и самовозгораемость при плавке, что вызывает необходимость плавки и разливки этих сплавов под слоем флюсов или в вакууме; меньшая коррозионная стойкость и более низкие литейные свойства, чем у алюминиевых сплавов.

Эти недостатки устраняются добавкой в сплавы небольших количеств бериллия, нанесением  защитных покрытий и улучшением технологии производства отливок.

Магниевые литейные сплавы обозначаются МЛ1, МЛ3 и т.д. до МЛ6

Содержат алюминий, цинк, марганец, кремний.

Применяются для производства  деталей самолетов, несложной бензомасленной арматуры,радиоаппаратурыи др.

Магниевые деформируемые сплавы обозначаются марками MA1, МА2 и т.д. до МА5.

По химическому составу эти сплавы незначительно отличаются от литейных.

Эти сплавы применяют для:

штамповок, реже — для листов, реже — для ленты и профиля.

Сплав МА5 применяется для изготовления путем штамповки различных деталей, несущих повышенные нагрузки. Его окончательная термическая обработка заключается в закалке при температуре 410—425° с охлаждением на воздухе.

Поковки и штамповки после такой обработки имеют предел прочности σв = 27 кг/мм²,относительное удлинение 6 = 6% и твердость Нв — 56.

 

 

 

Заключение

 

К цветным металлам  и сплавам относятся практически все металлы и сплавы, за исключением железа и его сплавов, образующих группу чёрных металлов. Цветные металлы встречаются реже, чем железо и часто их добыча стоит значительно дороже, чем добыча железа. Однако цветные металлы часто обладают такими свойствами, какие у железа не обнаруживаются, и это оправдывает их применение.

В данном реферате рассмотрены не все цветные металлы, т.к. в объеме одной работы не представляется возможным рассмотреть подробно все. Поэтому  рассмотрены медь, алюминий, титан и магний.

Цветные металлы по ряду признаков разделяют на следующие группы:

1)тяжёлые металлы

(медь, никель, цинк, свинец, олово)

2)лёгкие металлы (алюминий, магний, титан, бериллий, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий)

2)благородные металлы

(золото, серебро, платина, осмий, рутений, родий, палладий;

3)малые металлы

(кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть, мышьяк)

3)тугоплавкие металлы

(вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий, хром, марганец, цирконий)

4)редкоземельные металлы

(лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, иттербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, лютеций, прометий, скандий, иттрий)

5) рассеянные металлы

(индий, германий, таллий, таллий, рений, гафний, селен, теллур)

6)радиоактивные металлы 

(уран, торий, протактиний, радий, актиний, нептуний, плутоний, америций, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий).

Чаще всего цветные металлы применяют в технике и промышленности в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физические, механические   и химические свойства в очень широких пределах. Кроме того, свойства цветных металлов изменяют путём термической обработки, нагартовки, за счёт искусственного и естественного старения и т. д.

Цветные металлы подвергают всем видам механической обработки и обработки давлением — ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке.

Из цветных металлов изготовляют литые детали, а также различные полуфабрикаты в виде проволоки, профильного металла, круглых, квадратных и шестигранных прутков, полосы, ленты, листов и фольги. Значительную часть цветных металлов используют в виде порошков для изготовления изделий методом порошковой металлургии, а также для изготовления различных красок и в качестве антикоррозионных покрытий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1.Богодухов С.И. Курс материаловедения в вопросах и ответах: Учеб. пособие для ВУЗов, обуч. по направлению подгот. бакалавров «Технология, оборуд. и автомат. машиностр. пр-в» и спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты» и др. / С.И. Богодухов, В.Ф.

2.Гребенюк, А.В. Синюхин. – М.: Машиностроение, 2008. – 255с.: ил.

Дриц М.Е., Москалев М.А. Технология конструкционных материалов и материаловедение: Учеб. для студентов немашиностроительных спец. ВУЗов. – М.: Высшая школа, 2007. – 446с., ил.

3.Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для студентов электротехнических и электромеханических спец. ВУЗов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. – М. Высшая школа, 2009. – 518с.: ил.

4.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.Н. Материаловедение. Учебник для ВУЗов технич. спец. – 3-е изд. – М. Машиностроение, 2006. – 528с.

5.Материаловедение и технология конструкционных материалов. Учебник для ВУЗов / Ю.П. Солнцев, В.А. Веселов, В.П. Демьянцевич, А.В. Кузин,

6.Д.И. Чашников. – 2-е изд., перер., доп. – М. МИСИС, 2006. – 576с.

7.Материаловедение и технология металлов: Учебник для ВУЗов по машиностроительным специальностям / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. – М.: Высшая школа, 2009. – 637с.: ил.

8.Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие для студентов ВУЗов, обуч. по напр. «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» / А.В. Шишкин и др.; под ред. В.С. Чередниченко. – 3-е изд., стер. – М.: ОМЕГА-Л, 2007. – 751с.: ил.(Высшее техническое образование).– (Учебное пособие)

9.Материаловедение: Учебник для ВУЗов, обучающих по направлению подготовки и специализации в области техники и технологии / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. – 5-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 646с.: ил.

10.Тарасов В.Л. Технология конструкционных материалов: Учеб. для ВУЗов по спец. «Технология деревообработки» / Моск. гос. ун-т леса. – М.: Изд-во Моск. гос. ун-т леса, 2006. – 326с.: ил.

11.Технология конструкционных материалов. Учебник для студентов машиностроительных специальностей ВУЗов в 4 ч. Под ред. Д.М. Соколова, С.А. Васина, Г.Г Дубенского. – Тула. Изд-во ТулГУ. – 2007.

12.Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных ВУЗов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., испр. – М. Машиностроение, 2007. - 511с.: ил.

13.Черепахин А.А. Материаловедение: Учебник для сред. проф. образования, обуч. по спец. 3106 «Механизация с.-х.». – М.: Академия, 2008. -252с.ил.