Легкие высокопрочные сплавы

К легким высокопрочным сплавам относятся материалы на основе Ti, Mg, Be. По удельной прочности они значительно превосходят алюминиевые сплавы. Классифицируются по ранее указанным признакам.

Титан - металл серебристо-белого цвета IV группы периодической системы, порядковый номер 22, атомная масса 47,9. Титан имеет две аллотропические модификации: до 1155 К Ti с ГПУ - решеткой, а при более высоких температурах Ti, имеющий ОЦК - решетку. На поверхности титана образуется стойкая оксидная пленка.

Технический титан изготовляют марок: ВТ1-00 (99,53 % Ti) и ВТ1-0 (99,48 % Ti) с механическими свойствами σ_В = 300-550 МПа и ε = 20-30 %. Вредными примесями для титана являются N₂, C, O₂ и H₂, образующие с ним твердый растворы, хрупкие оксиды, карбиды, нитриды и гидриды. Эти примеси снижают пластичность и свариваемость, повышают твердость и прочность и ухудшают сопротивление коррозии.

Рис.2.20. Влияние легирующих элементов на механические свойства титана

На рис.2.20 приведены зависимости механических свойств титана от концентрации основных легирующих элементов, а в табл.2.3 – состав и механические свойства наиболее распространенных титановых сплавов, обрабатываемых давлением.

Таблица 2.3

Средний химический состав и механические свойства титановых сплавов

Магний - щелочноземельный металл II группы периодической системы, порядковый номер 12, атомная масса 24,312. Кристаллическая решетка гексагональная. Характерное свойство - малая плотность (1,74*10³кг/м³), поэтому магнитные сплавы находят применение для дополнительных и вспомогательных деталей, главным образом, бортовой аппаратуры: шасси, каркасов, передних панелей и пр.

Технический магний выпускается трех марок: Мг90, Мг95 и Мг96 (магния не менее 99,9; 99,95 и 99,96% соответственно). Основные примеси Fe, Si, Ni, Al, Mn, Cu. Механические свойства литого магния: σ_В = 115 МПа; KCU = 250 кДж/м²; ε = 8 %; Е = 45000 МПа; НВ30, а деформированного (прессованные прутки): σ_В = 200 МПа; KCU = 900 кДж/м²; ε = 11,5 %; Е = 45000 МПа; НВ40.

Свойства магния можно значительно улучшить легированием. Чаще применяются его сплавы с алюминием (до 1,5 %), цинком (5-6%), марганцем (до 2,5%), цирконием (до 1,5%). Магниевые сплавы также подразделяются на две группы:

1. Литейные сплавы - для получения деталей методом фасонного литья, маркируемые буквами Мл;

2. Деформируемые сплавы, подвергаемые прессованию, прокатке, ковке, штамповке и другим методам обработки давлением, маркируемые буквами МА.

В табл.2.4. приведены свойства ряда промышленных магниевых сплавов.

Таблица 2.4.

Химический состав и типичные механические свойства магниевых сплавов