Материал: Специальные сплавы в аэрокосмической технике. Миленин А.В., Ожерельев В.В
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет»
А. В. Миленин, В. В. Ожерельев, Е. Н. Федорова, В. А. Юрьева
СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПЛАВЫ В АЭРОКОСМИЧЕСКОЙТЕХНИКЕ
Учебное пособие
Воронеж 2019
УДК 539.4.011(075.8)
ББК 30.36я7 С718
Рецензенты:
кафедра высшей математики и естественных наук Российской открытой академии транспорта российского университета транспорта (канд. физ.-мат. наук, доц. А. А. Лукин); д-р техн. наук, проф. А. С. Борсяков
Специальные сплавы в аэрокосмической технике: учеб. пособие [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (4,13 Мб) /
С718 А. В. Миленин, В. В. Ожерельев, Е. Н. Федорова, В. А. Юрьева. - Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический
университет», 2019. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM): цв. – Систем. требования: ПК 500 и выше; 256 Мб ОЗУ; Windows XP; SVGA с
разрешением 1024x768; Adobe Acrobat; CD-ROM дисковод; мышь. –
Загл. сэкрана.
ISBN 978-5-7731-0823-8
В пособии рассматриваются свойства, виды термической обработки, примеры применения современных металлических авиационных конструкционных материалов.
Данное учебное пособие разработано в рамках реализации образовательного модуля проекта целевого обучения студентов ВГТУ № 2017- КП-ОПК-039-П1-05 «Подготовка высококвалифицированных специалистов в области материаловедения современных конструкционных и функциональных материалов авиационной техники».
Предназначено для студентов направления подготовки бакалавров 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» в соответствии с миссией модуля.
Ил. 41. Табл. 17. Библиогр.: 19 назв.
УДК 539.4.011(075.8) ББК 30.36я7
Издается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета
ISBN 978-5-7731-0823-8 |
© Миленин А. В., Ожерельев В. В., |
|
Федорова Е. Н., Юрьева В. А., 2019 |
|
© ФГБОУ ВО «Воронежский |
|
государственный технический |
|
университет», 2019 |
ВВЕДЕНИЕ
Знакомство студентов с современными марками сталей и сплавов, применяемыми в летательных аппаратах, основами легирования и создания различных групп материалов со специальными свойствами являлось целью издания данного пособия. Знание специальных сталей и сплавов позволит эффективно и экономично их использовать в авиационной технике, обеспечивая высокую прочность изделий авиастроения.
Бакалавр данного направления должен иметь представление об основных научно технических проблемах и перспективах развития материалов в свете мировых тенденций научно-технического прогресса для авиации, космоса, ВПК и других промышленных производств, использующих металлические материалы. Конкурентоспособность отечественного авиастроения во многом зависит от качества применяемых материалов.
Пособие содержит сведения о свойствах, видах термообработки, технологических особенностях, примеры применения в современных самолетах основных групп конструкционных сплавов.
Основным конструкционным материалом для самолетов остаются алюминиевые сплавы. Один из способов улучшения свойств алюминиевых сплавов достигается путем изменения химического состава, разработки новых режимов термической обработки, улучшения качества используемых полуфабрикатов. Также рассмотрены алюминиевые сплавы легированные литием с целью уменьшения их плотности, что является очень перспективным направлением.
Внастоящее время достигнуты значительные успехи в улучшении свойств и других типов авиационных конструкционных материалов: титановых, магниевых, бериллиевых, а также композиционных материалов.
Впособии приведены перечень и основные свойства преимущественно новых металлических авиационных конструкционных материалов, рекомендуемых Всероссийским институтом авиационных материалов (ВИАМ) для применения в конструкциях современных самолетов отечественного производства.
3
1. ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЕЙ
1.1. Взаимодействие легирующих элементов с железом
Химические элементы, специально вводимые в сталь: хром, никель, марганец, кремний, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан, ниобий, алюминий, азот, бор, цирконий, тантал, медь придают определенные механические и физико-химические свойства стали (рис. 1), которые изменяются в зависимости от количества введенных легирующих элементов и характера их взаимодействия
сосновными элементами стали – железом и углеродом.
Сжелезом легирующие элементы образуют твердые растворы и химические соединения.
Никель и кобальт образуют с γ–железом твердые растворы замещения неограниченной растворимости.
Хром и ванадий такие твердые растворы образуют с α- железом. Твердые растворы этих двойных систем при медленном охлаждении в определенном интервале концентраций образуют химические соединения FeNi3, FeCo, FeCr, FeV.
Марганец, молибден, титан, вольфрам, алюминий, ниобий, цирконий образуют с железом твердые растворы замещения ограниченной растворимости [1]. Если количество введенных элементов превышает их предел растворимости в железе, то эти элементы образуют с железом химические соединения.
Углерод, бор, азот образуют с железом твердые растворы внедрения. Их растворимость в железе измеряется десятыми и даже сотыми долями процента. При образовании твердых растворов атомы легирующих элементов искажают симметрию кристаллической решетки железа, а это вызывает изменение свойств сплава, в первую очередь физических и химических. Образование химических соединений между атомами железа и атомами легирующих элементов вызывает изменения механических, физико-химических свойств сплава [2].
4
Рис. 1. Влияние легирующих элементов на свойства стали
5