Обоснование выбора цветного сплава для изготовления конкретного изделия
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Индивидуальное
домашнее задание по предмету: «Цветные металлы»
Тема:
«Обоснование выбора цветного сплава для изготовления конкретного изделия»
Выполнил: Ст.Гр. МТ-08
Поздняков А.Н.
Донецк
2011
Задание
Вариант № 7
Исходя из условий
работы, изготовления изделия (каркас самолета, который летает с дозвуковыми
скоростями) и требований к материалу (σв=450…550
Н/мм, σт≥300
Н/мм, δ≥18%,
рабочая среда - влажный воздух, плотность не больше 4 г/см3)
выполнить следующее:
. Выбрать материал (конкретную марку сплава) для
изготовления изделия и обосновать его выбор, исходя из рекомендаций по его
применению.
. Привести химический состав сплава, его
механические свойства и технологические методы их обеспечения, а также
необходимые дополнительные свойства, которые характеризуют обеспечение
выполнения заданных условий эксплуатации.
. Выполнить анализ конечной структуры выбранного
сплава.
. Дополнительно привести 1-2 материала, которые
также можно было бы использовать для изготовления данного изделия и назвать
причину по которой предложен, выбранный ранее сплав.
самолет
сплав дуралюмин
1. ВЫБОР МАТЕРИАЛА
Для изготовления каркаса самолёта летающего с
дозвуковыми скоростями, изготовленного методом холодной пластической деформации
и свариванием, работающего во влажном воздухе выбираем дюралюминий марки Д16.
Дюралюминий
Дюралюми́ний
- торговая марка одного из первых упрочняемых старением алюминиевых сплавов.
Основными легирующими элементами являются медь (4,5 % массы), магний (1,6 %) и
марганец (0,7 %). Типовое значение предела текучести составляет 450 МПа, однако
зависит от состава и термообработки. [3]
Первое применение дюралюминия - изготовление
каркаса дирижаблей жёсткой конструкции, с 1911 года - более широкое применение.
Состав сплава и термообработка в годы войны были засекречены. Благодаря высокой
удельной прочности дюралюминий начиная с 1920-х годов становится важнейшим
конструкционным материалом в самолётостроении.
После отжига (нагрева до температуры около 500
°C и охлаждения) становится мягким и гибким (как алюминий). После старения
(естественного - при 20 °C - несколько суток, искусственного - при повышенной
температуре - несколько часов) становится твёрдым и жёстким.
В настоящее время сплавы алюминий - медь -
магний с добавками марганца - известны под общим названием дюралюмины. В их
число входят сплавы следующих марок: Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1.
Дюралюмины упрочняются термообработкой; подвергаются, как правило, закалке и
естественному старению. Характеризуются сочетанием высокой статической
прочности (до 450-500 МПа) при комнатной и повышенной (до 150-175 °C)
температурах, высоких усталостной прочности и вязкости разрушения. [6]
Дуралюмин широко применяют во всех областях
народного хозяйства, особенно в авиации. Сплав Д16 в виде листов и прессованных
полуфабрикатов - основной материал для силовых элементов конструкции самолетов
(детали каркаса, обшивка, шпангоуты, нервюры, лонжероны, тяги управления) и
других нагруженных конструкций.[5]
2. СВОЙСТВА СПЛАВА
Обозначения:
|
Механические свойства :
|
|
S в - Предел кратковременной прочности , [МПа] S T - Предел пропорциональности (предел текучести для
остаточной деформации), [МПа] 5 - Относительное удлинение при
разрыве , [ % ] - Относительное сужение , [ % ] HB - Твердость по Бринеллю , [МПа] S Физические свойства : T - Температура, при которой получены данные свойства
, [Град] E - Модуль упругости первого рода , [МПа] -
Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) ,
[1/Град] - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) ,
[Вт/(м·град)] - Плотность материала , [кг/м3] C - Удельная
теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
|
|
. КОНЕЧНАЯ СТРУКТУРА
ВЫБРАННОГО СПЛАВА
Конечная структура
выбранного сплава в состоянии использования выглядит так:
Кроме α-твердого
раствора видны тёмные включения марганцовистой и железосодержащих фаз.
. ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ
Сегодня самолеты
становятся еще более титаноемкими. Это связано с тем, что в новых авиалайнерах
увеличивается доля композиционных материалов, с которыми алюминий активно
взаимодействует и коррозирует. Титан не подвержен таким процессам и увеличивает
ресурс комплектующих изделий.
Как видно из
вышеперечисленного титан и дюралюминий имеют схожие прочностные, коррозионные и
антифрикционными свойства. Однако титан является более дорогим компонентом.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1.
Конструкционные материалы: Справочник / Б.Н. Арзамасов, В.А.
Брострем, Н.А. Буше и др. / Под ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Машиностроение.
1990.-688 с.
2.
Промышленные цветные металлы и сплавы / А.П. Смиряпш, Н.А.
Смирягина, В.М. Белова.-М.: Металлургия, 1974.-488 с.
3.
Справочник по алюминиевым сплавам / Ю.Г. Гольдер, В.М.
Гришина, В.Е. Дорохина и др. / Под ред. В.И. Елагина.- М.: ВИЛС-1978,- 132 с.
4.
Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые
сплавы.- М.: Металлургия, 1974.- 366 с.
5.
Промышленные деформируемые, спеченные и литейные сплавы.
Справочное руководство.- М.: Металлургия, 19972.-551 с.
6.
Металловедение алюминия и его сплавов. Справочное руководство
/ Под ред. И.Н. Фриндляндера.- М.: Металлургия, 1971.-353 с.
7.
Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов.-
М.: Металлургия, 1971.- 488 с.
<http://www.splav.kharkov.com/mat_start.php?name_id=1438>
1.
http://www.splav.kharkov.com/mat_start.php?name_id=1295