Достаточно пластичных

Недостаточная пластичность некоторых актиниевых металлов обусловлена наличием примесей, особенностями кристаллического строения- и наличием дефектов. Поскольку электроотрицательность элементов уменьшается с увеличением номера периода в системе элементов Д. И. Менделеева, то все актиниевые металлы должны быть достаточно пластичны. Исключение могут составлять лишь металлы с малосимметричной кристаллической решеткой, например а-плутоний.

Нихромы достаточно пластичны как в исходном состоянии, так и в процессе эксплуатации. Обычный режим умягчающей термообработки для них: нагрев до 1000—1050° С, охлаждение в воде или на воздухе.

предел выносливости не ниже, чем у нержавеющей стали 2X13. Титановые сплавы достаточно пластичны. Они обладают высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, не проявляют склонности к хрупкому разрушению. Вместе с тем они обладают существенными недостатками. Эти сплавы «ползут» уже при комнатной температуре. Они обладают склонностью к разупрочнению при повышенных температурах, обрабатывание резанием хуже, чем для сталей, их демпфирующая способность низкая, стоимость высокая. Их достоинства, однако, столь велики, в особенности для изготовления лопаток последних ступеней крупных турбин, что их промышленное применение в ближайшем будущем представляется перспективным. Возможность применения лопаток из титановых сплавов изучается в СССР и за рубежом, в особенности в США и в Англии [12]. В СССР на основании детальных исследований для изготовления лопаток был выбран сплав титана ВТ5, содержащий в качестве легирующего элемента 4—5% алюминия [47]. Кроме этого, в разное время в действующие турбины мощностью 50, 200 и 300 МВт были установлены три опытные партии титановых лопаток. Металлургических пороков, связанных с дефектами слитка, в заготовках лопаток не было. Для уменьшения эрозийного износа были припаяны пластинки из кобальтового стеллита. На начало 1972 г. лопатки последних ступеней из титанового сплава проработали в турбине мощностью 50 МВт больше 80 тыс. ч, в турбине 200 МВт больше 45 тыс. ч, а в турбине 300 МВт больше 32 000 ч. Многократный осмотр показал, что титановые лопатки в турбине мощностью 50 МВт находились в удовлетворительном состоянии. Трещин и других пороков на их поверхности не было. Значительного эрозионного износа не наблюдалось. Исследование металла четырех лопаток после эксплуатации в течение 45 220 ч показало, что механические свойства остались неизменными, не изменилась и микроструктура по сравнению с исходной. Состояние лопаток, работавших в турбине мощностью 200 МВт, также оказалось удовлетворительным. В месте, где отсутствовали пластинки, был отмечен довольно значительный местный эрозионный износ. На турбине мощностью 300 МВт во время капитального ремонта в 1967 г. был обнаружен массовый отрыв стеллитовых пластинок, наличие надрывов и трещин у кромок отверстий под верхний ряд демпферной проволоки. По нашему мнению, они были вызваны

Кроме чистого тантала в промышленности применяют сплавы тантала с вольфрамом, ниобием, гафнием, которые достаточно пластичны. Относительное удлинение этих сплавов б = = 25-т-ЗО % (зависит от способа выплавки).

Таким образом, на рис. ИЗ приведены результаты первого этапа работы. Следующий шаг заключается в приготовлении ряда слитков различного состава и их отжига при определенных температурах до достижения равновесного состояния. Эти слитки по возможности должны быть отлиты в кокиль для получения мелкой микроструктуры, которая при отжиге приходит в равновесие в наименьшее время. Если сплавы достаточно пластичны, они должны быть прокованы или прокатаны с целъю сокращения времени, необходимого для достижения равновесия. В том случае, когда химически активные сплавы приготовляются в индукционной печи или другой закрытой аппаратуре, получение отливок может оказаться невозможным и эксперименты с отжигом должны проводиться на слитках, охлажденных в печи. Это всегда увеличивает время отжига; применение конструкций для отливки, приведенных на рис. 39, 40 и 41, обычно позволяет сэкономить много времени.

Таким образом, на рис. ИЗ приведены результаты первого этапа работы. Следующий шаг заключается в приготовлении ряда слитков различного состава и их отжига при определенных температурах до достижения равновесного состояния. Эти слитки по возможности должны быть отлиты в кокиль для получения мелкой микроструктуры, которая при отжиге приходит в равновесие в наименьшее время. Если сплавы достаточно пластичны, они должны быть прокованы или прокатаны с целъю сокращения времени, необходимого для достижения равновесия. В том случае, когда химически активные сплавы приготовляются в индукционной печи или другой закрытой аппаратуре, получение отливок может оказаться невозможным и эксперименты с отжигом должны проводиться на слитках, охлажденных в печи. Это всегда увеличивает время отжига; применение конструкций для отливки, приведенных на рис. 39, 40 и 41, обычно позволяет сэкономить много времени.

Магний и его сплавы характеризуются низкой плотностью, относительно высокими механическими свойствами, способностью сопротивляться ударным нагрузкам и вибрациям. Кроме того, они достаточно пластичны и хорошо обрабатываются давлением.

Сплавы на основе системы Mg—Zn— Zr — (Me) no 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.

Все исследованные стали достаточно пластичны, и зарождению магистральной трещины предшествует интенсивное развитие полос скольжения в локальных объемах металла.

Оценка эффективности соединения из композиционных материалов несколько отличается от аналогичной, сделанной для металлов. Эффективность соединений из композитов основана на сравнении прочностных характеристик соединения и образца исходного материала такого же размера. Комплексное понятие эффективности включает также и учет массового фактора наряду с прочностными. Двойной стандарт в подходе к оценке свойств соединений из композиционных материалов заключается также и в том, что металлы достаточно «пластичны», в то время как композиционные материалы являются хрупкими, не обладающими податливостью. Эффективность металлического соединения оценивается как

волочения и повторяющихся запрессовок с промежуточными отжигами и последующей термической обработкой происходит диффузия олова в ниобий, и на его поверхности образуется тонкая пленка Nb3Sn. Из-за ничтожной растворимости медь в ниобий практически не диффундирует. Схема бронзовой технологии представлена на рис. 23.4. Полученные провода достаточно пластичны, легко гнутся и укладываются плетением в кабель, сохраняя целыми пленки Nb3Sn.

Прочность диэлектриков и особенности их механических свойств являются дополнительным критерием выбора материалов. Керамика, стекло и ситаллы — наиболее прочные диэлектрики. Характерной особенностью этих материалов является хрупкость; их прочность на сжатие в несколько раз больше прочности на изгиб. Предел прочности на изгиб равен 30 - 300 МПа, а у ряда ситаллов возрастает до 500 МПа. Для хрупких диэлектриков исключительно важно учитывать тепловое расширение, особенно когда речь идет о работе в условиях быстрых смен температуры или о соединении диэлектриков с металлами. Температурный коэффициент линейного расширения керамики и тугоплавкого стекла не превышает 8 • 10~6°С~1, у легкоплавких стекол он равен (15...30)-10~6°С~1, ау ситаллов в зависимости от химического состава — (—4 .. ^31,5) • 10~6 °С~1. Особенно велико тепловое расширение органических диэлектриков (а* = (60... 100) • 10~6 °С~1), но у пластмасс с неорганическими наполнителями оно примерно такое же, как у металлических сплавов. Кроме того, органические диэлектрики достаточно пластичны, для них термические напряжения не столь опасны.

Обработкой давлением получают заготовки из достаточно пластичных металлов. Механические свойства таких заготовок всегда выше, чем литых. Обработка давлением создает волокнистую макроструктуру металла, которую нужно учитывать при разработке конструкции и технологии изготовления заготовки. Например, в зубчатом колесе, изготовленном из проката (рис. 3.1,а), направ-

ЭРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ (от лат. erosio — разъедание) — постепенное разрушение поверхности металлич. изделий в потоке газа или жидкости, а также под влиянием механич. воздействий или электрич. разрядов. Э. м. — комплексный физ. и физ.-хим. процесс, протекающий в результате влияния окружающей среды, окисления, наклёпа, температурных и остаточных напряжений, хрупкого и усталостного разрушения; для полимеров — коксования и термич. разрушения и др. На явлении Э. м. осн. ряд технологич. процессов (пескоструйная, дробеструйная, электроэроз. и УЗ обработка); она же приводит к разрушению в условиях службы (при кавитации, износе и трении). Повышение сопротивления металлов эрозии — важная задача для мн. областей техники —решается подбором высокотвёрдых, тугоплавких и достаточно пластичных материалов, иногда армированием и др. способами.

Соединения загибкой выполняются из достаточно пластичных материалов — мягкой стали (марок 10, 15, 20), латуни (Л62), меди, алюминия и т. п.

нителем является стекловолокно или углеволокно [20, 40, 41], то поверхность раздела относительно слаба и измеренные значения ударной вязкости составляют величину ~1,8-10~3 кГ-м/см2. В экспериментах Сенфорда и Стоунсайфера [41] диаметр волокон изменялся в пределах от 0,10 до 1,30 мм. Согласно развитой Гер-берихом [12] модели пластичной полоски, Gc растет с увеличением диаметра волокна; Сенфорд и Стоунсайфер не обнаружили этого, что, по-видимому, свидетельствует об ограниченной применимости модели Гербериха (вероятно, лишь для достаточно пластичных матриц). Там, где связь волокон с матрицей существенно прочнее, например, в случае бор-эпоксидных композитов, измеренные значения поперечной ударной вязкости составляют 5-Ю-2 кГ-м/см2, т. е. имеют тот же порядок, что и ударная вязкость материала матрицы. Сенфорд и Стоунсайфер [40] показали, что у некоторых систем при погружении в воду поперечная ударная вязкость сни-

К числу наиболее прочных и достаточно пластичных М. с. относятся алюминиевые бронзы, содержащие небольшие количества железа, никеля, марганца. Их предел прочности составляет 50—65 кг/мм'2 при удлинении 8—12%. Сплавы обладают хорошими литейными св-вами и легко обрабатываются давлением, отличаются повыш. коррозионной стойкостью. Благодаря высоким механич. и технологич. св-вам широко применяются для изготовления конструкционных деталей различного назначения, а также для деталей, работающих при ло-выш. темп-pax, Вериллиевые бронзы в термически обработанном состоянии имеют еще большую прочность, высокий предел упругости и твердость; коррозионноустой-чивы и легко обрабатываются давлением в закаленном состоянии. Предел прочности бериллиевых бронз достигает 150 кг/мм*, предел упругости 110 кг/мм2, твердость 400 кг/мм2, но при этом удлинение не превышает 1 %.

Фиксация зегерами (рис. 165,/) не предохраняет от выпадения штифта при сборке и разборке. Лучше фиксировать штифты, например, креплением к одной из деталей винтами (рис. 16S, //) или зачеканкой металла детали в углубление в теле штифта (рис. 165, III). Последний способ применим только в деталях, выполненных из достаточно пластичных металлов.

симальное напряжение приближается к пределу прочности, полному разрушению даже в условиях комнатной температуры предшествует (как и в случае малоцикловой усталости) одностороннее накопление пластических деформаций, приводящее к раннему шейко-образованию. Однако это относится лишь к условиям испытаний при однородном линейном растяжении стержня, и рассматриваемый участок линии пределов выносливости выглядел бы иначе, если бы его можно было построить для элемента материала, расположенного, например, в некоторой зоне местных напряжений. При стт < 0 линия пределов выносливости известных конструкционных металлов поднимается так, что вся диаграмма несимметрична относительно оси а„. При знакопостоянном сжатии образцы достаточно пластичных конструкционных сталей, как правило, не испытывают усталостных разрушений, но сопротивление относительно хрупких металлов, разрушающихся и в условиях сжатия статической нагрузкой, при циклических воздействиях снижается (рис. 1.16).

с тем, что предел прочности в случае достаточно пластичных конструкционных металлов мало зависит от наличия концентраторов напряжений, чистоты поверхности и абсолютных размеров детали. В случае применения кусочно-линейной аппроксимации (прямых 2 и 3) выражение (4.22) для приведенной амплитуды достаточно отчетливого обоснования ' не имеет, так как неясно, почему местные напряжения и другие факторы не отражаются на коэффициенте при ат, который для левого участка аппроксимирующей ломаной сохраняет в этой формуле величину 2<т_1/а0 — 1 . По-видимому, более обоснованным является выражение

асимметрии, т. е. абсцисса кривой усталости. Можно при этом использовать кривые, отвечающие различным вероятностям разрушения (п. 3.7), и в данном случае использованы кривые 50-и 5 %-ной вероятности. Той же вероятности должно отвечать и напряжение стр, однако рассеяние этой характеристики прочности в случае достаточно пластичных конструкционных металлов невелико, так что независимо от вероятности разрушения можно всегда использовать средневыборочное значение ар. При вычислении параметра х согласно (3.53) необходимо задать абсолютный предел выносливости С2, который иногда отождествляется с прецизионным пределом текучести материала, т. е. с предельным напряжением, при котором ни в одном кристаллическом зерне еще не появляются микропластические деформации. Определение этой характеристики конструкционных материалов связано в общем случае со значительными трудностями, так как для этой цели нужно проводить испытания на усталость при очень больших базовых числах циклов. Кроме того, наличие абсолютного предела

модификаций, но достаточно пластичных.

Для конструктивных элементов, изготовленных из достаточно пластичных металлов, предельное состояние целесообразно оценивать по пределу трещиностойкости Ic (E. М. Морозов) с учетом конструкционного Кк, технологического Кт и эксплуатационного Кэ факторов: