Матеріалознавство

Антифрикційні сплави використовують для заливки вкладишів підшипників ковзання.

Загальна назва антифрикційних сплавів – бабіти.  Ці сплави виготовляються на основі Sn, Pb, Zn, Ca з добавками  Sb та  Cu. Найменування бабіту визначається його основою.

Олов’яні бабіти (Б88, Б83) мають склад Sn – Sb – Cu.  В них найкраще сполучення антифрикційних і фізико-механічних властивостей і використовуються для підшипників відповідального призначення важко навантажених машин, турбін.

Свинцеві бабіти (Б16, БС6, БН) мають склад Pb – Sb – Ni – Cd. Їх  застосовують для менш навантажених підшипників, та  в вузлах ударних і знакозмінних навантажень.

Цинкові бабіти (ЦАМ10-5, ЦАМ 9,5-1,5) мають склад Zn – Al – Cu. Їм характерна висока міцність, температура експлуатації становить до 100°С. Їх

 

використовують в вузлах з невисокими швидкостями ковзання, для виготовлення біметалевих виробів, вкладишів, втулок тощо.

Кальцієві бабіти (БКА, БК2, БК2Ш), їх склад Ca – Pb – Na. Вони мають невисоку міцність, тому розміщуються в міцних корпусах, або з них виготовляють тонкостінні підшипникові гільзи чи біметалеву стрічку.

 

 

20. Порошкові та композиційні матеріали.

Порошковими називають матеріали, які отримують шляхом пресування

металевих порошків в вироби певної форми і розмірів, з подальшим спіканням. Ці матеріали називають металокераміка. Їх відрізняє дуже висока міцність, твердість, зносостійкість, жаростійкість, однак вони крихкі. Виготовляють металокераміку на основі карбіду вольфраму і карбіду титану. Вольфрамові сплави мають 75 – 95% WC і відповідно 25 – 2% Со (ВК3,  ВК6, ВК10, ВК20), тобто представляють собою частинки карбіду вольфраму спеченого кобальтом. Титановольфрамові сплави вміщують 85 – 66% WC , 5 – 30% ТіС і 12 – 4%Со  (Т15К6, Т5К10, Т30К4). Ці сплави використовують як інструментальні, різальні пластинки з цих сплавів працюють при великих швидкостях різання та в умовах абразивного тертя.

Композиційні матеріали складаються з металевої (частіше Al, Mg, Ni, Ti та їх сплави) матриці, яка зміцнена високоміцними волокнами чи тонко дисперсними тугоплавкими частинками. Композиційні матеріали відрізняються від сплавів більш високими значеннями границі тимчасового опору і границі текучості (збільшення на 50 – 100%), модуля пружності, коефіцієнта жорсткості, зниженою схильністю до тріщиноутворення та високою жаростійкістю.

Використання композиційних матеріалі збільшує жорсткість конструкцій при одночасному зниження металоємкості. Композиційні матеріали в якості конструкційних, використовуються практично в всіх галузях промисловості, для високо навантажених відповідальних деталей: лопатки турбін, насосів, компресорів,  деталі двигунів, в гірничій галузі – буровий інструмент, деталі комбайнів, конвеєрів тощо.

В дисперсійних композиційних матеріалах матриця є основним елементом, який несе навантаження і ефект зміцнення досягається за рахунок гальмування дислокацій дисперсними частинками зміцнювальної фази розмірами

10 – 500нм, і відстанями між ними 100 – 500нм. Найширше використовуються сплави на основі алюмінію – САП (спечений алюмінієвий порошок), зміцнювачем в якому є  Al2O3, в кількості 16 – 22%. Жаростійким є нікелевий металокомпозит ВДУ, матрицею якого служить суміш Ni + 20%Cr, Ni +15%Mo, а зміцнювачем оксиди торію, гафнію, ітрію та інші складні оксиди. В цих композитах міцність зберігається до (0,9 – 0,95)tпл.

Волокнисті  металокомпозити мають ряд особливостей: гарну електроі теплопровідність, вологостійкість, широкий діапазон робочих температур, підвищену жорсткість і міцність в одному напряму, особливість механізму руйнування та інші. В таких композитах матриця повинна повністю охоплю-

 

вати всі волокна для запобігання контакту між ними. Армування матриці виконують борові, карбонові волокна, а також волокна з тугоплавких з'єднань (карбідів, нітридів,  оксидів). В деяких випадках використовують проволоку Ті, Мо, W. Міцність таких композитів σт.о. =2500 – 3500 МПа.

 

Сплави з ефектом "пам’яті форми" це група сплавів, які  після пластичної деформації відновлюють свою первісно надану геометричну форму або в результаті  нагрівання (ефект пам'яті форми), або безпосередньо після припинення дії деформуючого зусилля (надпружність). Структурним механізмом, який визначає властивості "пам'яті" є кристалографічне зворотне мартенситне перетворення.

До цієї групи сплавів відносять композиційні сплави системи Ni – Al, Ni

– Co, Ni – Ti, Ti – Nb та інші. Найвідомішим є нітінол, який витримує тисячі циклів  відновлювання.  При  цьому  він  має  високу  міцність  (σт.о.=770  –

1100МПа) та гарну пластичність (δ = 10 – 15%), добре поглинає вібрацію та

шум, має високу корозійну та кавітаційну стійкість. Цей сплав використовують в автоматичних перебивачах струму, температурно-чуттєвих датчиках, деталях контрольно-вимірювальної техніки, в космічних приладах, антенах тощо.

 

21. Металеве скло

Металеве скло – це  аморфні метали, які отримують шляхом охолоджування розплаву з швидкістю, що перевищує 106 – 108 °С/с. В цьому випадку зародження і зростання кристалічної фази стають    неможливими.

Отримання аморфної структури в принципі можливо для всіх металів. Найбільш легкий аморфний стан досягається в сплавах (з'єднаннях) А1, РЬ, Sn, Сu і ін. Для отримання металевого скла на базі Ni, Co, Fе, Мn, Сr до них додають неметали або елементи напівметалів C, Р, Si, Аs, S і ін, які називають аморфоутворювальні елементи. Аморфні сплави частіше відповідають формулі М80Х20,  де М – один або декілька