Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сплавы титана и магния, баббиты

Сплавы титана и магния, баббиты

Сплавы титана и магния, баббиты Сплавы титана и магния, баббиты Это изображение имеет пустой атрибут alt; его имя файла - image-10-1.png

Поэтому титановые сплавы (такие как BT-5JI) могут использоваться в качестве литейного материала при заливке в среду или вакуум инертного газа. Титановые сплавы VT4 и VT5 могут быть кованы, вырублены, штампованы, прокатаны, спрессованы и тянуты, и полностью обработаны резанием. Ассортимент ограничен высокой стоимостью и сложностью титановых сплавов. Магниевые сплавы имеют более низкую плотность и поэтому превосходят определенные конструкционные стали и алюминиевые сплавы по определенной прочности.

Замена алюминиевого сплава на магний уменьшает массу компонента на 25-30%. Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрации, не являются магнитными и не вызывают искр при ударе или трении. Удельная жесткость магниевого сплава при изгибе и кручении на 50% выше, чем у стали, и на 20% выше, чем у алюминиевого сплава. специальная Эти сплавы интересны для конструкций, где масса является критической. Поскольку сам магний и его сплавы подвергаются коррозии, как только они вступают в контакт с другими металлами, некоторые из этих сплавов требуют защитных покрытий от коррозии.

Помимо магния (серебристо-белый металл с плотностью 1,74 мг / м3 и температурой плавления 651 ° C), магниевые сплавы содержат алюминий, цинк, медь и другие элементы. Есть литейные и ковочные сплавы. Литые сплавы имеют буквы ML и цифры, обозначающие номер сплава (MJI3, MJI4, ML 5, MJI6). Они используются для получения таких деталей, как корпуса, крышки и фланцы, методом литья. Деформируемые магниевые сплавы обозначены буквой MA и номером, обозначающим номер сплава, например, MAI, MA2, MA5, MA8. Используйте их для получения полуфабрикатов и изделий с пластической деформацией (прокатка, штамповка и т. Д.).

  • Бабит — это сплав с низкой температурой плавления на основе олова, свинца, цинка и алюминия. Они используются для уменьшения трения и износа контактной части механизма (подшипник скольжения, втулка и т. Д.), Низкого коэффициента трения, хороших ходовых характеристик, высокой теплопроводности и теплоемкости, слоя смазки на его поверхности. Низкая способность удерживать и «схватывать». Имеет устойчивость к коррозии. Кролики имеют неоднородную структуру, характеризующуюся наличием твердых включений (сурьма, медь, никель, кальций) на мягкой пластичной основе (олово, свинец).

Эта структура обеспечивает быструю акклиматизацию контактных частей и формирование сети тонких каналов, по которым движется смазка и продукты износа. Лучшими являются марки B83 и B88 с оловянной сурьмой. Они основаны на олове и содержат 7,25 … 10% сурьмы и 2,5 … 6,5% меди. Недорогим является свинцово-оловянно-сурьмяный бабит, свинец стандартный (65 … 75%), сорт BS6, BN, B16, 5-17% олово, 13-17% сурьмы, медь 3%, Свинцовые баббеты, содержащие более 80% свинца.

Помощь студентам в учёбе lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal lfirmal

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Легирование магния некоторыми элементами значительно повышает его коррозионную стойкость и жаростойкость, улучшает механическую прочность, а также технологические свойства. Его положительное влияние объясняют повышением перенапряжения водорода и образованием пленки из гидратированной окиси марганца.  [1]

Шульце [64] утверждает, что легирование магния элементами, образующими твердые растворы не изменяет его устойчивость к коррозионному растрескиванию. Этот же автор сообщает, что добавка 0 5 % олова несколько улучшает стойкость магниевых сплавов к коррозионному растрескиванию.  [2]

Основными элементами, применяемыми для легирования магния , являются марганец, алюминий, цинк, цирконий, церий и торий.  [3]

Основное количество магния потребляют в виде сплавов. Легирование магния алюминием и цинком повышает механические и технологические, главным образом литейные свойства сплавов, а марганец улучшает их коррозионную стойкость.  [4]

Основным достоинством магниевых сплавов является их высокая удельная прочность. Легирование магния алюминием, цинком, марганцем и дополнительно цирконием, кадмием, церием и неодимом в сочетании с термической обработкой позволяет достичь ств свыше 400 МПа. При этом цирконий, обладая структурным и размерным подобием кристаллической решетки, служит хорошим модификатором, а марганец устраняет вредное влияние железа и никеля.  [5]

Основное применение магния обусловлено его легкостью ( плотность 1 738 г / см3): он в 1 5 раза легче алюминия, в 2 6 раза легче титана, в 4 5 раза легче стали. Сверхлегкие сплавы состоят в основном из магния, легированного алюминием, цинком, марганцем, титаном, кадмием, цирконием, барием и др. Легирование магния улучшает его механические и другие свойства. Плотность легированных сплавов обычно не превышает 1 8 г / см3, поэтому они находят широкое применение в авиационной технике. Детали и подвижные конструкции, изготовленные из литейных или деформируемых сплавов магния, легче алюминия.  [6]

Основное применение магния обусловлено его легкостью ( плотность 1 738 г / см3): он в 1 5 раза легче алюминия, в 2 6 раза легче титана, в 2 4 раза легче стали. Сверхлегкие сплавы состоят главным образом из магния, легированного алюминием, цинком, марганцем, титаном, кадмием, цирконием, барием и др. Легирование магния улучшает его механические и другие свойства.  [7]

Основное применение магния обусловлено его легкостью ( плотность 1 738 г / см3): он в 1 5 раза легче алюминия, в 2 6 раза легче титана, в 4 5 раза легче стали. Сверхлегкие сплавы состоят в основном из магния, легированного алюминием, цинком, марганцем, титаном, кадмием, цирконием, барием и др. Легирование магния улучшает его механические и другие свойства. Плотность легированных сплавов обычно не превышает 1 8 г / см3, поэтому они находят широкое применение в авиационной технике. Детали и подвижные конструкции, изготовленные из литейных или деформируемых сплавов магния, легче алюминия.  [8]

Чистый магний из-за высокой реакционной способности применяют при раскислении и модификации специальных сталей и сплавов цветных металлов, в пиротехнике, магнийорганическом синтезе, дегидратации веществ и при получении тугоплавких металлов, в частности титана. В основном его используют для производства различных легких сплавов. Легирование магния алюминием, марганцем, цирконием, бериллием и некоторыми другими металлами значительно улучшает механические свойства сплавов и повышает их стойкость против коррозии.  [9]

Добавки РЗЭ повышают не только прочность магниевых сплавов, но и их термостойкость. Например, введение Nd в сплавы на магниевой основе повышает их термостойкость на 50 — 100, что имеет громадное значение при решении ряда технических задач. В частности, легирование магния добавками РЗЭ позволяет уменьшить массу летательных аппаратов.  [10]

Читайте так же:
Отрезной диск по бетону для болгарки

Магний и его сплавы

Промышленное производство и использование магния началось сравнительно недавно – всего около 100 лет назад. Этот металл имеет малую массу, так как обладает сравнительно низкой плотностью (1,74 г/смᶟ), хорошую устойчивость в воздухе, щелочах, газовых средах с содержанием фтора и в минеральных маслах.

Температура его плавления составляет 650 градусов. Он характеризуется высокой химической активностью вплоть до самопроизвольного возгорания на воздухе. Предел прочности чистого магния составляет 190 Мпа, модуль упругости – 4 500 Мпа, относительное удлинение – 18%. Металл отличается высокой демпфирующей способностью (эффективно поглощает упругие колебания), что обеспечивает ему отличную переносимость ударных нагрузок и снижение чувствительности к резонансным явлениям.

К числу прочих особенностей данного элемента относятся хорошая теплопроводность, низкая способность поглощать тепловые нейтроны и взаимодействовать с ядерным топливом. Благодаря совокупности этих свойств магний является идеальным материалом для создания герметичных оболочек высокотемпературных элементов ядерных реакторов.

Магний хорошо сплавляется с разными металлами и относится к числу сильных восстановителей, без которых невозможен процесс металлотермии.

В чистом виде он в основном применяется как легирующая добавка в сплавах с алюминием, титаном и некоторыми другими химическими элементами. В черной металлургии с помощью магния проводится глубокая десульфурация стали и чугуна, а также улучшаются свойства последнего посредством сфероидизации графита.

Магний и легирующие добавки

К числу наиболее распространенных легирующих добавок, применяемых в сплавах на основе магния, относятся такие элементы, как алюминий, марганец и цинк. Посредством алюминия улучшается структура, повышается жидкотекучесть и прочность материала. Введение цинка также позволяет получать более прочные сплавы с уменьшенным размером зерен. С помощью марганца или циркония увеличивается коррозионная стойкость магниевых сплавов.

обработка магниевых сплавов

Добавление цинка и циркония обеспечивает повышенную прочность и пластичность металлосмесей. А наличие определенных редкоземельных элементов, например, неодима, церия, иттрия и пр., способствует значительному увеличению жаропрочности и максимизации механических свойств магниевых сплавов.

Для создания сверхлегких материалов с плотностью от 1,3 до 1,6 г/мᶟ в сплавы вводится литий. Данная добавка позволяет уменьшить их массу вдвое по сравнению с алюминиевыми металлосмесями. При этом их показатели пластичности, текучести, упругости и технологичности выходят на более высокий уровень.

Введение

Магний – широко распространенный в природе элемент, относится к числу «молодых» цветных металлов. Его промышленное производство началось только в годы первой мировой войны. Химическая активность и невысокие механические свойства не позволяют использовать магний непосредственно в металлургии для производства деталей. Но вместе с тем магний обладает одной очень важной особенность – его плотность относительно невысока, поэтому полученные изделия легки, что очень важно в авиастроении и космической технике. Поэтому основная масса магния потребляется в виде спла­вов. Легирование магния алюминием и цинком повышает механические и технологические, главным образом литейные свойства сплавов, а марганец улучшает их коррозион­ную стойкость.

Хорошие литейные и механические свойства магниевых сплавов служат основой для их широкого использования в самолето- и автомобилестроении для изготовления сложных и высоконагруженных деталей двигателей.

В работе мы рассмотрим вопросы получения сплавов, их маркировки и улучшения свойств сплавов на основе магния.

Литейные сплавы

К этой группе относятся сплавы с добавлением магния, предназначенные для производства разнообразных деталей и элементов методом фасонного литья. Они обладают разными механическими свойствами, в зависимости от которых делятся на три класса:

  • среднепрочные;
  • высокопрочные;
  • жаропрочные.

По химическому составу сплавы также подразделяются на три группы:

  • алюминий + магний + цинк;
  • магний + цинк + цирконий;
  • магний + редкоземельные элементы + цирконий.

Литейные свойства сплавов

Наилучшими литейными свойствами среди продуктов этих трех групп обладают алюминий-магниевые сплавы. Они относятся к классу высокопрочных материалов (до 220 МПа), поэтому являются оптимальным вариантом для изготовления деталей двигателей самолетов, автомобилей и другой техники, работающей в условиях механических и температурных нагрузок.

Для повышения прочностных характеристик алюминиево-магниевые сплавы легируют и другими элементами. А вот присутствие примесей железа и меди нежелательно, так как эти элементы оказывают отрицательное влияние на свариваемость и коррозионную стойкость сплавов.

Литейные магниевые сплавы приготавливаются в различных типах плавильных печей: в отражательных, в тигельных с газовым, нефтяным либо электрическим нагревом или в тигельных индукционных установках.

Для предотвращения горения в процессе плавки и при литье используются специальные флюсы и присадки. Отливки получают путем литья в песчаные, гипсовые и оболочковые формы, под давлением и с использованием выплавляемых моделей.

Магниевые сплавы

Магниевые сплавы широко применяют в авиастроении, ракетной технике, при изготовлении различных транспортных машин, так как при малой объемной массе они имеют высокую удельную прочность, что позволяет снизить массу двигателей и агрегатов и других узлов машин. Ценным свойством магниевых сплавов является то, что они хорошо поглощают механические вибрации.

Вместе с тем магниевые сплавы обладают рядом недостатков. Они значительно уступают алюминиевым сплавам по пластичности и коррозионной стойкости; отличаются очень высокой окисляемостью в жидком состоянии, способны воспламеняться при температуре 400—550°С, что затрудняет изготовление отливок. Ли тейные свойства у магниевых сплавов низкие: плохая жидкотекучесть, большая линейная усадка, склонность к образованию усадочных рыхлот и горячих трещин.

Литейные магниевые сплавы обозначают буквами МЛ (магниевый, литейный) и цифрами, указывающими номер сплава, например МЛ5, MЛ6, МЛ8. В зависимости от химического состава их разделяют на три основные группы: I — сплавы на основе системы Mg— Al — Zn, II —Mg — Zn — Zr и III — Mg — РЗЭ — Zr (РЗЭ — редкоземельные элементы).

Лучшими, чем у других магниевых сплавов, литейными свойствами отличаются наиболее широко применяемые сплавы системы Mg— Al —Zn МЛ5 и МЛ6, относящиеся к высокопрочным сплавам (σв — До 220 МПа). Их используют при изготовлении нагруженных деталей двигателей автомобилей, самолетов с рабочими температурами до 150°С. Сплав МЛ4, обладающий высокой коррозионной стойкостью, склонен к микропористости и к образованию горячих трещин.

По сравнению со сплавами системы Mg— Al —Zn сплавы системы Mg — Zn — Zr обладают более высокими прочностными свойствами (σв = 220÷250 МПа) меньшей чувствительностью — механических свойств к влиянию микрорыхлот. Типичным представителем этой группы сплавов является сплав МЛ 12, отличающийся более высокими пластическими свойствами по сравнению со сплавами 1 группы, большей коррозионной стойкостью, лучшими литейными свойствами. Легирование цирконием повышает его жаропрочность. Сплавы этой группы МЛ8, МЛ 15 дополнительно легированы кадмием, лантаном и неодимом, что улучшает их технологические и механические свойства. Сплавы этой группы применяют для изготовления высоконагруженных деталей, работающих при ударных нагрузках и повышенных (до 150—200°С) температурах.

Читайте так же:
Обзор рейсмусовых станков по дереву

Сплавы системы Mg — РЗЭ — Zr (МЛ9, МЛ 10, МЛ11, МЛ19) используют как жаропрочные. При длительной эксплуатации они могут работать до 250— 300°С, а при кратковременной — до 400°С. Основным легирующим элементом в сплавах МЛ9, МЛ 10, МЛ 19 является неодим, а в МЛ11—цериевый мишметалл (75% Се, остальное—РЗЭ). Все сплавы третьей группы легированы также цирконием, они обладают хорошими литейными и технологическими свойствами.

Деформируемые сплавы

По сравнению с литейными, деформируемые магниевые сплавы отличаются большей прочностью, пластичностью и вязкостью. Они используются для производства заготовок методами прокатки, прессования и штамповки. В качестве термической обработки изделий применяется закалка при температуре 350-410 градусов с последующим произвольным охлаждением без старения.

При нагреве пластические свойства таких материалов возрастают, поэтому обработка магниевых сплавов осуществляется посредством давления и при высоких температурах. Штамповка выполняется при 280-480 градусах под прессами посредством закрытых штампов. При холодной прокатке проводятся частые промежуточные рекристаллизационные отжиги.

При сварке магниевых сплавов прочность шва изделия может быть снижена на отрезках, где выполнялась подварка, из-за чувствительности таких материалов к перегреву.

Модификация магниевых сплавов и их дегазация

Модификацию сплавов на основе магния применяют для уменьшения структуры и повышения механических свойств. Такие сплавы как МЛЗ, МЛ4, МЛ5 и МЛ6 модифицируют при помощи перегрева расплава из которого изготовляют сплав, обрабатывают его хлорным железом, обрабатывают углеродосодержащими веществами.

Рассмотрим процесс модификации перегревом. После рафинирования сплав нагревают до 850 или 900°С и выдерживают соответственно в течение 15 – 20 или 10 – 15 минут в зависимости от примененной температуры. Недостатком этого метода будет возрастание окисляемости сплава. Возможна также модифицикация сплавов карбонатом кальция, или мелом. Во время модификации температуру сплава выдерживают около 760 – 780°С. Процесс обработки сплава занимает 5 – 8 мин и проводится до прекращения выделения пузырей на поверхности сплава. Сплав выдерживают после модификации 10 – 40 мин.

В целях повышения коррозионной стойкости и механических свойств магниевых сплавов разработано несколько способов обра­ботки их в жидком состоянии, например способ последовательной обработки ванны жидкого сплава кальцием и гексахлорэтаном. Указанную обработку осуществляют по следующей технологии, кальций в количестве 0,1% вводят в сплав после его рафиниро­вания при температуре 750°С. Через 10 минут после введения кальция сплав обрабатывают гексахлор­этаном при температуре 750 – 780°С. Навеску гексахлорэтана в количестве 0,07 – 0,1% от массы шихты заворачивают в алюми­ниевую фольгу или тонкую бумагу и помещают в тигль. По окончании реакции с поверхности сплава снимают шлак, сплав покрывают слоем флюса. Сплав в тигле подвергают кратковременному рафинированию в течение 1 – 1,5 мин. После повтор­ного рафинирования сплав выдерживают в течение 15 минут, после чего он готов к разливке.

Последовательная обработка магниевого сплава кальцием и гексахлорэтаном повышает плотность и позволяет значительно улучшить их механические свойства.

Магниевые сплавы в процессе их плавки и разливки погло­щают самое большое количество водорода по сравнению с любым из ранее рассмотренных сплавов цветных металлов. Например, если в алюминиевых сплавах содержание водорода составляет 1-5 см3 на 100 г сплава, то в магниевых сплавах количество во­дорода может доходить до 20-30 см3 на 100 г сплава.

Исходя из представления о методах дегазации алюминиевых сплавов, следует предположить, что магниевые сплавы можно дегазировать теми же способами, что и алюминиевые. Наиболее проверенным способом дегазации магниевых сплавов оказался метод продувки через расплав инертных газов (гелия, аргона), а также химически активных газов: хлора и азота.

Продувку сплава инертным газом проводят при температуре 740 – 750°С. Скорость продувки уста­навливается такой, чтобы привести к интенсивному перемешива­нию расплава без выплескивания сплава на стенки и борта печи. Время продувки для понижения содержания водорода в магние­вом сплаве (до 8 – 10 см3 на 100 г сплава) составляет 30 минут. Бо­лее продолжительная дегазация сплава приводит к некоторому укрупнению зерна в структуре материала отливок.

Действие азота при дегазации магниевых сплавов аналогично действию инертного газа. Однако при прохо­ждении пузырьков азота через сплав происходит частичное взаи­модействие сплава с газом и образуется нитрид магния, что при­водит к загрязнению сплава.

Сферы применения сплавов с добавления магния

магниевые сплавы применение

Посредством методов литья, деформации и термической обработки сплавов изготавливаются различные полуфабрикаты – слитки, плиты, профили, листы, поковки и т.д. Эти заготовки используются для производства элементов и деталей современных технических устройств, где приоритетную роль играет весовая эффективность конструкций (сниженная масса) при сохранении их прочностных характеристик. По сравнению с алюминием магний легче в 1,5 раза, а со сталью – в 4,5.

В настоящее время применение магниевых сплавов широко практикуется в авиакосмической, автомобилестроительной, военной и прочих отраслях, где их высокая стоимость (некоторые марки содержат в своем составе достаточно дорогостоящие легирующие элементы) оправдывается с экономической точки зрения возможностью создания более долговечной, быстрой, мощной и безопасной техники, которая сможет эффективно работать в экстремальных условиях, в том числе и при воздействии высоких температур.

литейные магниевые сплавы

Благодаря высокому электрическому потенциалу эти сплавы являются оптимальным материалом для создания протекторов, обеспечивающих электрохимическую защиту стальных конструкций, например, деталей автомобилей, подземных сооружений, нефтяных платформ, морских судов и т.д., от коррозионных процессов, происходящих под воздействием влаги, пресной и морской воды.

Нашли применение сплавы с добавлением магния и в разных радиотехнических системах, где из них изготавливают звукопроводы ультразвуковых линий для задержки электросигналов.

Читайте так же:
Пресс гидравлический для сто

Выводы

Развитие техники и технологии требует применения новых материалов и сплавов. Особенно это важно для тех областей промышленности и техники, в которых лимитируется масса изделия. К таким областям можно отнести авиацию, космическую технику, автомобилестроение, ядерную технику. В этих областях техники создаются технические устройства, масса которых во многих случаях должна быть минимальна. Поэтому необходимо применение материалов с высокими конструкционными свойствами и малой массой. К таким веществам можно отнести сплавы на основе магния. Как рассмотрено выше изготовление таких сплавов довольно сложная технологическая задача, требующая использования инертных газов и т.п. Поэтому разработки сплавов на основе магния, улучшение их свойств при обработке имеет большое будущее.

Магниевые сплавы свойства и применение

Особенности литейных магниевых сплавов и области их применения. Особенностью литейных магниевых сплавов является их легкая окисляемость (возгораемость), образование при температурах выше 700 °С нитрида магния (Mg3N2), интенсивное поглощение водорода, что приводит к образованию таких видов брака в отливках, как микропористость, образование трещин при затрудненной усадке, газовая и газоусадочная пористость, неметаллические включения. Эти особенности магниевых литейных сплавов необходимо учитывать при их плавке и производстве фасонных отливок.

Простота оборудования для производства этих сплавов дает возможность отливать фасонные детали в песчаные формы, кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям и в гипсовые формы, т. е. получать отливки от мелких до крупногабаритных как в единичном, так и массовом производстве.

Особенности слпава

Характерная особенность магниевых сплавов — малая плотность при сравнительно высоких механических свойствах, что позволяет их использовать для уменьшения массы различных машин (например, отбойных молотов, деталей двигателей мотоциклов, автомобилей и т. д.).

Способность магниевых сплавов хорошо противостоять ударным нагрузкам позволяет использовать их для деталей колес автомобилей, орудий, самолетов, роликов грузовых кон Магниевые сплавы обладают способностью к поглощению энергии, благодаря низкому модулю упругости находят широкое применение в узлах и агрегатах машин, где требуется высокая способность к поглощению энергии.

В ряде случаев магниевые сплавы могут быть применены вместо алюминиевых сплавов, а также высококачественного чугуна и даже стали.

Недостатки

Недостаток магниевых сплавов — более низкая коррозионная стойкость по сравнению с алюминиевыми сплавами. Особенно усиленно развивается коррозия на поверхности деталей из магниевых сплавов, если в отливки попадают хлориды магния. Поэтому шихтовые материалы, пораженные коррозией, покрытые окислами и маслом, должны тщательно очищаться. Однако при обеспечении надлежащей технологии производства магниевых сплавов , а также защиты от коррозии детали могут длительное время работать в атмосферных условиях. Изделия из магниевых сплавов коррозионно-устойчивы в растворах фторатов, хроматов, минеральных масел, топлива, щелочах, жидком и газообразном кислороде.

Магниевые сплавы неустойчивы в морской воде, в среде органических и минеральных кислот, а также солях (за исключением фтористых).

Сплавы системы Mg-А1-Ti являются наиболее распространенными; содержание цинка в них значительно ниже предела растворимости (не превышает 3 %); добавка марганца (до 0,5 %) вводится для повышения коррозионной стойкости. Основным легирующим элементом является алюминий, Сплавы кристаллизуются в интервале температур (120-150 °С), склонны к образованию значительной усадочной пористости, горячих трещин и дендритной ликвации.

Из сплава МЛ3 изготовляют детали повышенной герметичности; этот сплав используют при изготовлении отливок простой конфигурации, работающих при средних статических и динамических нагрузках (корпуса насосов и др.). Сплаву присущи небольшой интервал кристаллизации и меньшая склонность к образованию микропористости в отличие от сплавов МЛ5 и МЛ6.

Сплав МЛ4 характеризуется высокой коррозионной стойкостью, но отливки из этого сплава предрасположены к микропористости и горячеломкости, поэтому сплав МЛ4 не рекомендуется для литья в кокиль и под давлением. Сплав применяют при литье деталей средней нагруженности, работающих при статических и динамических нагрузках, корпусных деталей приборов и кронштейнов после термической обработки.

Отливкам из сплава МЛ4пч и МЛ5пч присуща повышенная коррозионная стойкость (при высокой влажности в условиях тропического и морского климата и температуре, не превышающей 150 °С).

Сплав МЛ6 можно применять для литья в песчаные формы, кокиль и под давлением при производстве высоко- нагруженных отливок с повышенным пределом текучести и нагруженных отливок, работающих в тяжелых атмосферных условиях (высокой влажности). Сплав МЛ6 обладает хорошими литейными свойствами, но в литом состоянии не используется из-за высокой хрупкости.

Сплавы на основе системы Mg-Zn- Zr — (Me) по сравнению с предыдущей группой более прочны и достаточно пластичны. Измельчение структуры при введении циркония обусловливает меньшую чувствительность этих сплавов к толщине сечения отливки, выравнивает их механические свойства. Добавка лантана (МЛ 15) повышает жаропрочность сплава.

Сплав МЛ8 более легирован и имеет повышенные прочностные свойства при хорошей пластичности. Предназначен для отливок средненагруженных деталей, работающих длительно при температуре до 150 °С.

Сплав МЛ12 предназначен для отливки деталей, длительно работающих при температурах до 200 °С и кратковременно — до 250 °С. Сплав обладает удовлетворительными литейными свойствами и более высокой, чем у МЛ5, коррозионной стойкостью.

Сплав МЛ15 рекомендуется применять для литья высоконагруженных герметичных деталей, длительно работающих при температуре 250 °С. Добавка лантана образует самостоятельную фазу La2Mg17, которая повышает прочность и улучшает технологические свойства.

Сплавы на основе системы Mg- РЗМ-Zr содержат в твердом растворе небольшие добавки цинка и циркония, основными легирующими элементами являются РЗМ. Сплавы с неодимом упрочняются как по растворному типу, так и интерметаллидной фазой Mg2Nd, что способствует сокращению механических свойств при повышенной температуре. Сплавы с неодимом имеют хорошие технологические и литейные свойства, дают плотные отливки с однородными свойствами в тонких и толстых сечениях.

Сплавы с РЗМ (МЛ 11) легируют мишметаллом (75 % Се, остальное — РЗМ), что приводит к образованию интерметаллида Mg12Ce. В процессе термической обработки сплав упрочняется дисперсными частицами интерметаллидов, равномерно распределенных в твердом растворе.

Сплав МЛ9 рекомендуется применять как для литья в песчаные формы, так и для литья в кокиль высоконагруженных деталей, работающих при 250 °С и требующих высокой герметичности.

Сплав МЛ10 отличается высокой герметичностью и предназначен для изготовления высоконагруженных отливок, работающих при температурах 250-300 °С, хорошо обрабатывается резанием, сваривается.

Читайте так же:
Приспособление для высверливания точечной сварки

Сплав МЛ11 наиболее жаропрочен среди магниевых сплавов и предназначен для деталей, длительное время эксплуатируемых при 250-350 °С и кратковременно — до 400 °С. Сплав обладает хорошими технологическими свойствами; отливки из этого сплава имеют повышенную герметичность.

Сплав МЛ19 предназначен для производства высоконагруженных отливок, работающих при 250-300 °С. Применение при 200-250 °С нецелесообразно, так как сплав при этих температурах не имеет преимущества перед сплавами с редкоземельными металлами.

Сплавы МЛ6 и МЛ5 рекомендуется применять для литья под давлением, в песчаные формы и кокиль, так как

они обладают хорошей жидкотекучестью и малой склонностью к образованию рыхлот и трещин. Из сплавов отливают высоконагруженные детали двигателей и агрегатов, работающие при статических и динамических нагрузках, корпусные детали приборов, кронштейны и другие детали, работающие при температуре до 150°С.

Сплавы с торием находят ограниченное применение в связи с его радиоактивностью.

Магниевые сплавы: применение, классификация и свойства

Магний широко распространен в природе и составляет около 2% земной коры. Из 60 с лишним источников иона магния на поверхности и в недрах земли в качестве сырья для промышленного производства металлического магния используются только шесть: брусит (гидроксид магния), карналлит (гексагидрат двойного хлорида магния и калия), доломит (двойной карбонат кальция и магния), магнезит (карбонат магния), озерные и скважинные (пластовые) воды и морская вода, в которой содержится 0,13% хлорида магния. Для электролитического процесса использовались также раствор хлорида магния, являющийся отходом производства поташа, и выпарная морская соль.

Литейные сплавы

К этой группе относятся сплавы с добавлением магния, предназначенные для производства разнообразных деталей и элементов методом фасонного литья. Они обладают разными механическими свойствами, в зависимости от которых делятся на три класса:

  • среднепрочные;
  • высокопрочные;
  • жаропрочные.

По химическому составу сплавы также подразделяются на три группы:

  • алюминий + магний + цинк;
  • магний + цинк + цирконий;
  • магний + редкоземельные элементы + цирконий.

Электролитический способ.

Существуют четыре электролитических процесса, различающихся способами получения исходного хлорида магния, но во всех случаях сырьем служит карналлит, содержащий шесть молекул воды. Первые четыре молекулы удаляются нагреванием на воздухе, однако при дальнейшем нагревании образуются нежелательные оксиды и оксихлориды. Полное обезвоживание достигается разными методами.

По технологии обезвоживание завершается отделением остаточной воды в электролизере. При этом растворяется анод, в шламе электролизера образуется оксид магния, и выделяется влажный хлор.

Магниевые заводы в России, Украине и Казахстане работают на обезвоженном карналлите. На первой стадии обезвоживания – распылительной сушке – без гидролиза удаляются четыре молекулы воды из шести. Полученный продукт может транспортироваться по пневможелобам и не слеживается при перевозке в закрытых товарных вагонах на дальние расстояния. Окончательное обезвоживание осуществляется плавлением и хлорированием на металлургических заводах.

Исходным продуктом для процесса служит кальцинированный с каустиком оксид магния высокой чистоты, который может быть получен разными способами. Этот оксид хлорируется непосредственно в присутствии углерода, что дает обезвоженный хлорид магния для электролизера. Все три отмеченных процесса требуют использования хлора, являющегося побочным продуктом электролиза.

По технологии хлорид магния сначала обрабатывается в распылительных сушилках для удаления основной массы воды. Окончательное обезвоживание осуществляется в грануляционной башне в атмосфере сухих паров соляной кислоты.

Электролизеры, конструкции которых весьма разнообразны, могут быть разделены на два основных типа: в виде нефутерованной стальной ванны с наружным подогревом, способной сохранять расплав в жидком состоянии при отключении электроэнергии, и – с внутренним подогревом.

Получение и производство

Для изготовления сплавов используются материалы высокой чистоты, поскольку, как говорилось выше, даже мельчайшие примеси нежелательных элементов могу существенно ухудшить свойства готового продукта.

Получение сплавов магния облегчается тем, что температура плавления расплава не превосходит 700˚С. Для получения материала с требуемыми свойствами в расплав чистого магния вводят необходимое количество легирующих элементов. Газовый состав атмосферы вокруг расплава должен быть очищен от водорода, поскольку его высокая растворимость в магнии способна привести к дефектам внутренней структуры.

Металлотермический способ.

В промышленности применяются три разных процесса термического восстановления. Все они периодические, вакуумные, основаны на использовании ферросилиция в качестве восстановителя, для двух из них исходным материалом служит доломит.

Процесс Пиджона проводится в реторте малого диаметра с внешним подогревом, которая дает около 120 кг магния в сутки. Заводы с технологией Пиджона имеются в Канаде, Японии и Индии. В процессе Больцано, применяемом в Италии и Бразилии, используется нагреваемая изнутри электропечь, которая дает свыше 2 т металла в сутки. Процесс «Магнетерм» отличается от двух предыдущих тем, что позволяет периодически удалять без нарушения вакуума расплавленный шлак, увеличивая тем самым объем плавки. Печь сопротивления нагревается изнутри, для разжижения шлака вводится флюс из оксида алюминия, и размер суточной плавки достигает 11 т. Процесс «Магнетерм» применяется в США, Франции, Югославии и Японии.

Обработка отливок

Повысить механические свойства отливок на основе магния можно, применяя несколько методик:

  • гомогенизация (закалка);
  • закалка со старением для стабилизации свойств;
  • рекристализационный отжиг для снятия механических напряжений после обработки давлением;
  • диффузионный отжиг для выравнивания внутренней структуры и химического состава в зернах металла.

Отливки из алюминиево-магниевого сплава

Следует заметить, что у большинства сплавов после термической обработки механическая прочность не повышается.

Конструкционные виды применения.

Магний пригоден для литья и обычных методов металлообработки. Как и большинство других металлов, он нуждается в легировании для повышения прочности и твердости. В качестве легирующих элементов магния чаще всего применяются алюминий, цинк, марганец, кремний, цирконий и редкоземельные металлы.

Магний отличается очень хорошими литьевыми свойствами. В автомобильной промышленности из магния отливаются крышки клапанных механизмов, картеры сцепления, колеса, картеры ведущего моста, карбюраторы, каркасы сидений, приборные доски и фланцы воздушных фильтров. Неавтомобильные применения охватывают широкий спектр изделий, от компьютерных компонентов до рукояток спортивных луков.

Малая плотность магния особенно важна в авиационно-космических деталях, которые изготавливаются литьем в песчаные формы и по выплавляемым моделям. Детали, работающие при высоких температурах, изготовляются из сплавов магния с цирконием, серебром, иттрием и редкоземельными металлами. Типичные изделия такого рода – картеры коробок передач и редукторов, каркасы кабины экипажа, воздухозаборники и механизмы реверса тяги.

Читайте так же:
Хромирование пластиковых деталей в домашних условиях

Магний применяется также в виде изделий и полуфабрикатов, обрабатываемых давлением, таких, как выдавленные профили, поковки, листовой и толстолистовой прокат. Из такой продукции изготовляются самые различные изделия, от хлебопекарных стеллажей и теннисных ракеток до инструментов для отделочной обработки бетона и оболочек ядерных тепловыделяющих элементов.

Виды сплавов магния, маркировка

Магний – химически активный металл, поэтому выбор легирующих элементов для него ограничен. Сплавы магния подразделяются на два вида:

1. Литейные сплавы – те, из которых формовка готовых изделий получается посредством литья. Наиболее употребляемые химические составы:

  • Mg – Al – Zn,
  • Mg – Zn – Zr,
  • Mg – Nd – Zr

2. Деформируемые сплавы – те, из которых формовка готовых изделий получается посредством механического воздействия (прессовкой, ковкой, штамповкой и прокаткой). Наиболее употребляемые химические составы:

  • Mg – Al – Zn,
  • Mg – Zn – Zr.

Маркировка литейных сплавов (ГОСТ 2856) осуществляется посредством букв МЛ и цифры, показывающей номер модификации сплава. В настоящее время марки следующие: МЛ1 – МЛ20.

Маркировка деформируемых сплавов (ГОСТ 14957) осуществляется посредством букв МА и цифры, показывающей номер модификации. Марки: МА1 – МА19.

Кроме того, выделяют подгруппу жаропрочных магниевых литейных сплавов, в которой к маркировке добавляется буква В: ВМЛ1 – ВМЛ2.

При маркировании сплавов магния дополнительно используют аббревиатуры «п.ч» и «о.н», которые расшифровываются как «повышенной чистоты» и «общего назначения».

Показатели отдельных магниевых сплавов:

  • сплавы МЛ4, МЛ5, МЛ6 – обладают самыми лучшими литейными свойствами, показывают большой предел текучести, дают невысокую усадку и не образуют усадочную раковину;
  • сплавы МЛ9, МЛ10, МЛ11, МЛ12, МЛ13, МЛ14 – являются жаропрочными, способны выносить высокие температуры до 400 ºС, сопротивляются статической и усталостной нагрузкам
  • сплавы МА11, МА12 – повышенная жаростойкость;
  • сплавы МА14, МА19 – несвариваемые, что следует учитывать при заказе.

Неконструкционные виды применения.

Сравнительно небольшие добавки магния повышают прочность и коррозионную стойкость алюминия. Поэтому магний широко используется в качестве легирующего элемента для алюминия.

Магний играет важную роль в процессах десульфуризации чугуна и стали. Сера ухудшает свойства стали. У магния же высокое сродство к сере, и поэтому при добавлении его к расплавленному чугуну содержание серы в чугуне резко понижается.

Магний применяется и в производстве чугуна с шаровидным графитом. Такой чугун получают, добавляя в расплав небольшое, но точно известное количество магния; при этом графит в чугуне образует не пластинчатые чешуйки, а сферические включения, вследствие чего отливки приобретают повышенные прочность и пластичность. Литой чугун с шаровидным графитом применяется для изготовления деталей автомобилей и сельскохозяйственной техники, труб и трубопроводной арматуры.

Магний используется в качестве восстановителя в производстве бериллия, титана, циркония, гафния и урана. В электрохимии он широко применяется в качестве растворимого (расходуемого) анода для предотвращения коррозии стали в подземных складских резервуарах, трубопроводах и бытовых водонагревателях. Благодаря высокой долговечности при хранении он применяется также в аварийных электрических аккумуляторах и активируемых морской водой радиогидроакустических буях. И наконец, он применяется в качестве одного из химикатов для реакций Гриньяра в производстве фармацевтических препаратов, духов и тетраметилсвинца – присадки к бензину. См. также СПЛАВЫ; МАГНЕЗИТ; МАГНИЙ; МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ; СВАРКА.

Свойства и влияние легирующих компонентов

Магний как металл обладает негативных для его промышленного применения свойств: пониженной коррозионной устойчивостью и воспламеняемостью при температурах выше 400 ºС. Для снижения этих негативных свойств, а также для улучшения технологических показателей в магний вводят легирующие добавки.

Введение легирующих добавок следующим образом изменяет свойства магния:

  • алюминий – улучшает внутреннюю структуру отливок, повышает прочность, увеличивает жидкотекучесть;
  • цинк – уменьшает зернистость, повышает прочность;
  • марганец – значительно увеличивает коррозионную устойчивость магниевых сплавов, повышает прочность;
  • цирконий – уменьшает зернистость, повышает прочность, увеличивает пластичность; — редкоземельные элементы (неодим, иттрий, церий), лантан, торий – усиливают жаропрочность, улучшают механические свойства;
  • литий – значительно снижает плотность, увеличивает пластичность, увеличивает предел текучести, улучшает показатели при обработке магниевого сплава давлением, повышает устойчивость к криогенным температурам, повышает показатели ударной вязкости, улучшает показатели свариваемости.

Вредные для магниевых сплавов примеси снижают коррозионную устойчивость и ухудшают растворимость легирующих добавок. Ко вредным примесям относятся:

  • железо;
  • никель;
  • кремний;
  • медь.

Список использованной литературы

  1. Белоусов Н. Н. Плавка и разливка сплавов цветных металлов. — Л.: Машиностроение, 1981. – 80с.
  2. Воздвиженский В. М. Литейные сплавы и технология их выплавки в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1984. – 432с.
  3. Липницкий А. М., Морозов И. В. Технология цветного литья. — Л.: Машгиз, 1986. – 224с.
  4. Сажин В. Б. Основы материаловедения. М.: ТЕИС, 2005. – 156 с.
  5. Уткин Н. И. Металлургия цветных металлов. – М.: Металлургия, 1985. – 440 с.
  6. Элвелл В. Т., Вуд Д. Ф. Анализ новых металлов. Пер. с англ. – М.: Химия, 1970. — 220 с.

Радиоактивный магний

Известно шесть радиоактивных изотопов М., из них пять с массовыми числами 20, 21, 22, 23 и 27 имеют периоды полураспада от десятых долей секунды до 10 мин. Практическое значение имеет только шестой радиоактивный изотоп М.— 28Mg, открытый в 1953 г., с периодом полураспада 21,3 часа (20,8—22,1, по данным разных авторов). 28Mg распадается с образованием короткоживущего 28Al. При измерениях регистрируется излучение обоих изотопов: бета — 0,42 и 2,87 МэВ и гамма — 0,032 МэВ (96%), 0,40 МэВ (31%), 0,95 МэВ (29%), 1,35 МэВ (70%), 1,78 МэВ (100%).

При помощи 28Mg изучали обмен М. в организме человека и животных, его содержание в плазме крови и тканях животных. Установлено, что ок. 90% всего введенного М. задерживается в организме с эффективным периодом полувыведения более 200 сут. 28Mg ограниченно доступен, поэтому нормы радиационной безопасности при работе с ним пока не предусмотрены.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector