Удельная прочность металлов

Удельная прочность металлов 777 ----пластмасс 777 [c.464]

Из-за относительно высокой стоимости мартенситно-стареющие стали применяют в конструкциях, требующих повышения удельной прочности металла при низкой чувствительности к надрезам и трещиноподобным дефектам. Это, например, корпуса двигателей, сосуды высокого давления, изделия криогенного назначения. Перспективно использование этих сталей для износостойкой наплавки. [c.187]

Первыми и основными отраслями промышленности, широко использующими титановые сплавы, которые стимулировали необычайно быстрый рост производства титана, были авиация и техника освоения космоса, заинтересованные в высокой удельной прочности металла. В настоящее время примерно половина продукции титана расходуется именно в этих областях техники. Однако уже сейчас намечается и в ближайшие годы разовьется преобладающее его применение в более земных сферах. Такие области использования титана, как химическая промышленность, морское судостроение, цветная металлургия, пищевая промышленность ставят на первое место уже коррозионную стойкость титановых сплавов, которая оказалась не менее примечательной, чем его высокая удельная прочность. [c.239]

Максимальная толщина стенок стальных отливок имеет критическую величину, после достижения которой прочность отливки не увеличивается пропорционально толщине стенок. Для стали с содержанием 0,1% С критическая толщина стенок составляет 11 мм, при 0,2% С—13,5 мм, при 0,3% С — 18,5 мм, при 0,4% С—27 мм. при 0,5% С—39 Л1М. Что касается серого чугуна, то здесь с увеличением толщины стенки отливки прочность металла, отнесенная к единице площади сечения (удельная прочность металла), всегда понижается. [c.126]

Пластмассы являются весьма перспективными конструкционными материалами. Их используют в качестве заменителей цветных и черных металлов, а также в качестве самостоятельных конструкционных материалов, обладающих многими положительными свойствами. Одним из достоинств пластмасс, как конструкционных материалов, является их высокая удельная прочность, соизмеримая с удельной прочностью металлов. В табл. 7 приведены значения удельной прочности некоторых материалов, представляющей собой отнощение предела прочности при растяжении к плотности. [c.262]

Дюралюминий обладает большой удельной прочностью (отношение предела прочности к удельному весу). Чем больше удельная прочность металла, тем меньше вес изготовленной из него конструкции заданной прочности. [c.247]

Титан — тугоплавкий металл [температура плавления (1665 5) С], плотность 4500 кг/м . Временное сопротивление чистого титана = 250 МПа, относительное удлинение б =70 %, он обладает высокой коррозионной стойкостью. Удельная прочность титана выше, чем у многих легированных конструкционных сталей. Поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40 %. Одпако титан имеет низкую жаропрочность, так как при температурах выше 550— 600 °С легко окисляется и поглощает водород. Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него изготовляют сложные отливки, но обработка его резанием затруднительна. [c.19]

Курс материаловедения является одним из основных в общеинженерной подготовке инженера-механика. Современная промышленность требует создания новых материалов, обладающих специальными свойствами износостойкостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, высокой удельной прочностью и др. При проектировании, изготовлении и ремонте металлоконструкций, трубопроводов, резервуаров, установок по переработке нефти и газа необходимо не только знание использованных материалов, но и методов их обработки для достижения заданных эксплуатационных свойств. Применение термической и химикотермической обработки позволяет в очень широком диапазоне изменять прочность, твердость, пластичность металлов и сплавов. Знание их фазовых и структурных превращений, связанных с нагревом и охлаждением, позволяет правильно выбирать способы и режимы обработки, прогнозировать их свойства. [c.3]

Термин высокопрочные волокнистые материалы , так как он используется в зтой главе, относится к материалам, состоящим из слоев металла или пластика, содержащих волокна, в которых отношение прочности к плотности (удельная прочность) или модуля к плотности (удельный модуль) значительно выше, чем в обычных конструкционных металлах. [c.79]

Волокнистые материалы с металлической матрицей обладают высокими удельными прочностью и модулем. Из многочисленных композиций металл — волокно наиболее разработан боралюминий. Это единственный материал, для которого имеются опубликованные данные по свойствам при низких температурах [7, 8]. [c.77]

При некотором удельном количестве дефектов прочность металла минимальная, это число можно назвать наиневыгоднейшим, дальнейшее же увеличение удельного числа дефектов приводит к нарастанию прочности, правда, не столь интенсивному, как при уменьшении числа дефектов по сравнению с наиневыгоднейшим. Удельное количество дефектов во всех существующих технических металлах и сплавах соответствует точкам на правой ветви кривой рис. 4.58. [c.296]

За исключением упоминавшихся выше нитевидных металлических кристаллов со структурой высокого совершенства, еще не удалось попасть в область левой ветви кривой (рис. 4.58). Применяемые в технике методы упрочнения поликристаллических металлов основаны на искусственном увеличении удельного числа дефектов, достигаемом различными методами. К числу наиболее распространенных и пока наиболее эффективных средств повышения прочности металлов относятся легирование металлов при помощи тех или иных добавок, т. е. получение металлических сплавов, и термическая обработка их. Оба этих направления тесно связаны с изучением свойств сплавов при помощи диаграмм состояния. [c.296]

Алюминиевые сплавы. Кроме основного металла (алюминия) в алюминиевые сплавы входят следующие элементы (все или некоторые) Си, Mg, Si, Zn, Mn, Fe. Содержание легирующих добавок колеблется от 1,5 до 20%. Алюминиевые сплавы характеризуются высокой удельной прочностью. Удельный вес их колеблется от 2,65 до 3,00 Псм . [c.319]

Полимеры как класс материалов отличает широкий диапазон механических свойств, что объясняется разнообразием их состава, строения и технологии изготовления. Они имеют сравнительно малый модуль упругости, высокую эластичность и большую удельную прочность. Большинство полимеров (по сравнению с металлами) характеризуются повышенным разбросом механических свойств. [c.142]

Возрастает применение отливок из сплавов цветных металлов (в особенности из легких сплавов), преимущества которых вытекают из их более высокой удельной прочности по сравнению со сплавами из черных металлов и более высокой, чем у черных металлов, технологичности, допускающей изготовление сложнейших деталей машин такими высокопроизводительными методами, как литье под давлением, кокильное и центробежное литье, значительно снижающее объем механической обработки. [c.182]

Механические свойства. Прочность пластических масс лежит в широких пределах и зависит от полимерного связующего и вида наполнителя и их соотношения. Удельная прочность, т, е. прочность, отнесенная к плотности для ряда пластиков, выше, чем у металлов, однако модуль упругости заметно ниже. [c.13]

В табл. И. 17 приводятся сравнительные данные по удельной прочности и жесткости некоторых конструкционных слоистых пластиков, древесины, металлов и других материалов (при комнатной температуре). [c.180]

Даже при использовании металлов с высокой удельной прочностью корпус мог погружаться без разрущения на глубину до 4600 м. [c.342]

При сопоставлении материалоемкости деталей (изделий) металлических и пластмассовых необходимо обеспечить сопоставимость данных, а следовательно, учесть вес, коэффициент полезного использования металла и соответствие конструктивных свойств, т. е. удельную прочность, долговечность, или реальный коэффициент замены (Кр, э.). Это объясняется тем, что минимально необходимые размеры деталей, находяш,ихся в заданных условиях работы (нагрузках), могут быть больших или меньших размеров. Очевидно, что сопоставлять нужно не вес деталей, а приведенную материалоемкость по каждому из сопоставляемых материалов, т. е. [c.320]

Если сопоставить удельную прочность металлов с удельной прочностью пластмасс, т. е. сопоставить отношения предела прочности при разрыве к удельному весу, то получаются данные, показывающие на достоинства пластмасс как конструционного материала, способного нести силовые нагрузки (табл. 14). [c.141]

По типу наполнителя и техническим свойствам материала стеклопласты тоже делят на три группы стекло-текстолйты, анизотропные стеклопласты и стекловолок-ниты. По удельной прочности стеклопласты не уступают, а иногда даже превышают удельную прочность металлов. Стеклопласты хорошо противостоят действию ударных и динамических нагрузок и обладают большой демпфирующей способностью. [c.666]

Один из основных путей получения минимальной массы — это использование материалов с высокой удельной прочностью. Следует подчеркнуть, что существует общая закономерность, состоящая в том, что чем выше удельная прочность металла, тем сложнее обеспечить условия сварки и термической обработки, позволяющие полностью использовать преимущества высокой удельной дрочности. [c.12]

Прпоедсм ик1чсния удельной прочност][ сплавои на основе ра.зны,к металлов, из сопоставления которых видна жестокаh.v, конкуренция разных сплавов ввиду относительно близких зна ченнй удельной прочности. В качестве примера взяты наиболее, прочные сплавы каждой группы [c.598]

Выбор металла открывает большие возможности снижеиня массы изделия. Наибольшая экономия металла может быть получена при использовании прочных и высокопрочных сталей, а также сплавов с высокой удельной прочностью (алюминиевых, титановых). Снижению массы изделия способствует применение более прочных холоднокатаных элементов вместо горячекатаных, а также использование термообработки. Однако повышение прочности металла нередко сопровождается ухудшением его свариваемости или снп-жение.м сопротивления разруше.иио. Поэтому экономия металла за счет повышения его прочности целесообразна только при учете всех этих факторов. Большие перспективы имеет применение композиционных материалов, например двухслойных сталей. [c.6]

Титан имеет довольно высокую (1668 °С) температуру плавления и плотность 4,5 г/см . Благодаря высокой удельной прочности и превосходным противокоррозионным свойствам его широко применяют в авиационной технике. В настоящее время его используют также для изготовления оборудования химических производств. В ряду напряжений титан является активным металлом расчетный стандартный потенциал для реакции + + 2ё Ti составляет —1,63 В . В активном состоянии он может окисляться с переходом в раствор в виде ионов [1]. Металл легко пассивируется в аэрированных водных растворах, включая разбавленные кислоты и щелочи. В пассивном состоянии титан покрыт нестехиометрической оксидной пленкой усредненный состав пленки соответствует TiOj. Полупроводниковые свойства пассивирующей пленки обусловлены в основном наличием кислородных анионных вакансий и междоузельных ионов Ti , которые выполняют функцию доноров электронов и обеспечивают оксиду проводимость /г-типа. Потенциал титана в морской воде близок к потенциалу нержавеющих сталей. Фладе-потенциал имеет довольно отрицательное значение Ер = —0,05В) [2, 3], что указывает на устойчивую пассивность металла. Нарушение пассивности происходит только под действием крепких кислот и щелочей и сопровождается значительной коррозией. [c.372]

Принимая, как и раньше (см. гл. I), t=XTeopSin (2ял )/ /а, перемещению л будет соответствовать работа на единицу площади, которая при разрушении (т. е. при х= =а/4, где напряжения т=Ттеор и равны теоретической прочности металла) расходуется на создание двух новых поверхностей с удельной поверхностной энергией 2бп, т. е. [c.423]

Ударное испытание на изгиб образцов 10ХЮХ55 мм с надрезом (глубиной 2 мм и радиусом 1 мм) на маятниковом копре. Образцы быстро переносили из печи и помещали на опоры копра для испытаний. Метод производителен, так как испытания кратковременны, а в печи нагревали несколько образцов. Недостатки метода следующие а) удельная работа деформации не характеризует пластичность образцов, так как зависит и от прочности. Прочность металла понижается с повышением температуры, поэтому кривая температурной зависимости ударной вязкости показывает ошибочные (заниженные) значения температуры максимальной пластичности б) при переносе образца из печи и нахождении на опорах копра довольно значительно понижается температура, что зависит от температуры, скорости переноса и материала образца в) невозможность количественной оценки высокопластичных материалов, которые, не разрушаясь, проходят через опоры копра. [c.13]

Титан обладает тремя основными преимуш,ествами по сравнению с другими техническими металлами малым удельным весом (4,5 Г1см ), высокими механическими свойствами (предел прочности 50—60 кГ1мм у технического титана и 80—140 кГ/мм у сплавов на его основе) и отличной коррозионной стойкостью, подобной стойкости нержавеющей стали, а в некоторых средах и выше. Сочетание малого удельного веса с высокой прочностью, обеспечивающее наибольшую удельную прочность (т. е. прочность на единицу веса), делает титан особенно перспективным материалом для авиационной промышленности, а коррозионная стойкость — в судостроении и в химической промышленности. Для современной высокоскоростной авиации особенно ценным свойством титановых сплавов является также их высокая жаропрочность сравнительно с алюминиевыми и магниевыми сплавами. Титановые сплавы по абсолютной и тем более по удельной прочности превосходят магниевые, алюминиевые сплавы и легированные стали в довольно широком температурном интервале. [c.356]

Наличие волокон с высокой жесткостью позволяет варьировать в самом широком диапазоне зависимость уд ль-ной прочности композиционных материалов от их удельной жесткости. Это обусловливает существенные преимущества композиционных материалов перед металлами, где удельная жесткость примерно постоянная при некотором изменении удельной прочности [15]. Управление удельной жесткостью и прочностью, а также другими физико-механическими характеристиками в плоскости армирования осуществляется нзд1енением укладки волокон или одноосных тканей различного плетения как в плоскости, так и по толщине пластины или изделия [2, 14]. При этом характеристики композиционных материалов перпендикулярно плоскости армирования практически не изменяются [25]. Варьирование укладки волокон приводит не только к изменению степени анизотропии свойств, при незначительном изменении сопротивления межслойному сдвигу и поперечному отрыву [20, 69]. Наличие переменной укладки по толщине приводит к существенному увеличению неоднородности структуры композиционного материала, что необходимо учитывать при расчете конструкций из таких материалов [2, 104]. Выбор закона укладки в плоскости и по толщине пакета подчиняется назначению конструкции. Таким образом, использование высокомодуль-пых волокон при традиционных схемах армирования, когда толщина изделия создается набором плоских армирующих элементов — ирепрегов или слоев ткани, не устраняет указанных выше отрицательных особенностей композиционных материалов. [c.8]

Стеклопластики при равном объеме имеют массу на 35—40% меньше, чем алюминий. Высокая прочность в сочетании с малой массой материала обеспечивают высокую удельную прочность стеклопластиков, в ревультате чего они обладают значительными преимуществами по сравнению с металлами и другими конкурентоспособными материалами. [c.398]

Титан. По показателю удельной прочности, механическим свойствам и коррозионной стойкости титан неизменно остается наиболее популярным конструкционным металлом. Его коррозионная стойкость обусловлена высокой защитной способностью окисного слоя, сохраняющего свойства и в окисляющих кислых и нейтральных хлоридсодержащих средах. [c.38]

Титановые сплавы обладают максимальной удельной прочностью по сравнению со сплавами на основе других металлов, достигающей 30 км и более. В связи с этим трудно подобрать армирующий материал, который позволил был создать на основе титанового сплава высокоэффективный композиционный материал. Разработка композиционных материалов на основе титановыг сплавов осложняется также довольно высокими технологическими температурами, необходимыми для изготовления этих материалов, приводящими к активному взаимодействию матрицы и упрочни-теля и разупрочнению последнего. Тем не менее работы по созданию композиционных материалов с титановой матрицей проводятся, и главным образом в направлении повышения модуля упругости, а также прочности при высоких температурах титановых сплавов. В качестве упрочнителей применяются металлические проволоки из бериллия и молибдена. Опробуются также волокна из тугоплавких соединений, такие, как окись алюминия и карбид кремния. Механические свойства некоторых композиций с титановой матрицей приведены в табл. 58. Предел прочности и модуль упругости при повышенных температурах композиций с молибденовой проволокой показаны в табл. 59. [c.215]

Комплексные методы. Характерной особенностью современных полимерных композиционных материалов (стеклопластиков, боро-пластиков, углепластиков, асбопластиков, пенопластов и др.) является существенная неоднородность структуры, обусловленная неравномерным распределением наполнителя и связующего, анизотропия свойств, существование специфических только для этих материалов различных дефектов, высокая удельная прочность, значительные величины звуко-, тепло- и электроизоляционных свойств. Поэтому выбор наиболее эффективного комплекса методов и средств неразрушающего контроля этих материалов с учетом особенностей их структуры и свойств представляется актуальной задачей. Перенесение эффективных неразрушающих методов и средств контроля для металлов на композиционные материалы будет неправильным в связи со специфичностью свойств и структуры композиционных материалов. Так для металлов (стали, алюминий, титан, сплавы и т. д.) наиболее эффективным являются высокочастотные ультразвуковые (I мГц и выше), электромагнитные, рентгеновские, тепловые методы. Однако для полимерных композиционных материалов данные методы не будут эффективными. [c.103]

Выше было показано, что наличие в металле таких дефектов, как дислокации, способствует протеканию пластических д орлга-ций, которые при возрастании нагрузки завершаются разрушением срезом. К этому же эффекту приводят и другие дефекты, способные вызвать возникновение дислокаций. Отсюда можно сделать вывод, что упрочнения металла можно достигнуть, устранив из него все дефекты и добившись идеальной монокристаллической структуры. С другой стороны, отмечено, что при наличии большого числа различных дефектов материал становится прочнее. Таким образом, дефекты оказывают влияние как упрочняющее, так и разупрочняю-щее. Это противоречие кажущееся. Все дело в количестве дефектов. Зависимость между удельным числом дефектов и прочностью характеризуется графиком, изображенным на рис. 4.58. Из него видно, что при очень малом удельном количестве дефектов прочность металла должна быть очень высокой. Такой металл еще не получен, если не считать нитевидных кристаллов металлов ( усов ), [c.295]

Бериллий. Бериллий, используемый ныне как легирующая добавка <в сплавах меди, никеля, алюминия), обладая наименьшим из всех металлов сече-инем захвата тепловых нейтронов и достаточно высокими коррозионной стойкостью и жаропрочностью, имеет перспективу конструкционного материала ядерной энергетике. Обладая очень высокой удельной прочностью (выше, чем у титана) вплоть до 500 °С, бериллий найдет применение как конструкционный материал и в технике летательных аппаратов (в особенности ракет). Непреодолимым пока препятствием к использованию бериллия в качестве конструкционного материала является малая пластичность. Весьма характерной особенностью бериллия является анизотропность, возникающая как при литье и остывании, так и в результате механических деформаций. Интересно заметить, что при комнатной температуре и при 700 С материал в отношении каждой из характеристик, 6 и гр, практически изотропен. При промежуточных же температурах различие в величинах каждой из упомянутых характеристик для двух разных лаправлений, проходящих через точку тела, максимально и достигает 400 и 200% соответственно, т. е. материал существенно анизотропен. Механические харак теристики бериллия в значительной мере зависят от способа получения полуфабрикатов его. Так, например, Оп, (в продольном направлении) колеблется между 65 и 28 кПмм первое число относится к полуфабрикатам, получаемым тепловым выдавливанием при 400—500 °С, второе — к выдавленному слитку. [c.327]

Бериллий. Из табл. 1 видно, что наиболее легким из этих металлов является бериллий. По удельной прочности он значительно выше титановых и специальных сталей и сплавов, обладает хорошей элек-тро- и теплопроводностью, высокой теплоемкостью его упругие свойства не изменяются при нагреве до 600°С. К недостаткам бериллия следует отнести его высокую хрупкость, повышенную склонность к окислению и токсичность. Он обладает также повышенной истирающей способностью при резании. Для его обработки применяется в основном твердосплавный инструмент. Режимы резания назначаются такими, чтобы температура в зоне резания не превышала [c.37]

Считается возможным в течение ближайших десяти лет повышение удельной прочности конструкционных композитных материалов против современных металлов и сплавов до 10 раз. Это связано с высокой прочностьютаких мате риалов в малых сечениях, с возможностью использования нитевидных кри- [c.64]

В послевоенный период достигло темпов, неизвестных для других материалов, производство и применепие пластмасс. Это связано с исключительными технологическими свойствами пластмасс (неограниченностью ресурса сырья, значительно меньшими капиталовложениями на производство, чем для металлов, возможностью изготовления деталей высокопроизводительными методами с трудоемкостью до 10 раз меньшей, чем металлических) и с положительными эксплуатационными свойствами существующего ассортимента пластмасс (малый удельный вес, механическая прочность в широком диапазоне, высокая удельная прочность пластмасс типа стеклопластов, полиамидов и др., высокая химическая стойкость, высокие диэлектрические свойства, высокие антифрикционные свойства, низкая теплопроводность и пр.). [c.65]

В связи с развитием ядерной энергетики, радиоэлектроники, ракетостроения и других отраслей в послевоенный период стали широко применять новые конструкционные материалы, в том числе титан и его сплавы, отличающиеся высокой удельной прочностью, коррозио- и теплоустойчивостью. Это поставило новые задачи в области сварки металлов и изучения металловедческой и металлургической сторон проблемы. [c.140]

Удельная прочность — отношение временного сопротивления металла в кГ/см к его плотности в кг1см . При данных размерностях удельная прочность в см характеризуется длиной в см металлического стержня сечением 1 см , обрывающегося под действием собственного веса. [c.5]

Последние достижения в производстве волокнируых материалов с высокой удельной прочностью и высоким модулем упругости открыли новые возможности в разработке конструкционных материалов с высокими удельными механическими свойствами. Перспективны композиционные материалы на основе полимеров или металлов,, армированных волокном. [c.206]

Сочетание высокой коррозионной стойкости и удельной прочности в жидких щелочных металлах и их парах делает молибден и его сплавы одним из лучших материалов в автономных энергетических установках для космических аппаратов. В последние годы в этом направлении достигнуты значительные успехи. Например, по данным работ [169а, 186а], турбинные лопатки (см. рис. 1.2) из молибденовых сплавов TZM успешно выдержали длительные испытания в опытных установках, где качестве рабочей среды использовали пары цезия и калия. После испытания в опытной турбине в течение 3000 ч при температуре 750°С и скорости потока 160 м/с потеря массы лопаток составляла всего лишь 0,029%, а максимальная глубина коррозии менее 0,025 мм. Благодаря высокому модулю упругости и высокому пределу текучести, молибденовые сплавы типа TZM являются хорошим материалом для пружин, работающих в жидких металлах при температуре 800—1000° С. Такие пружины, покрытые никелем или дисилицидом молибдена, могут быть использованы также в окислительной среде при высоких температурах. Высокий модуль упругости, отсутствие взаимодействия с жидкими металлами и хорошая теплопроводность сделали молибден и его сплавы одним из лучших материалов для изготовления прессформ и стержней машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. [c.146]

Новой областью применения композиционных материалов, как уже отмечалось, является робототехника. Здесь использование композитов обеспечивает не только прямую экономию металла, но и возможное повышение быстродействия вследствие снижения инерционных сил. Удельная прочность и жесткость, которые у направленно-армированных композитов в несколько раз выше, чем у металлов, по сути пропорциональны ускорениям или допустимым скоростям вращения для данного материала. При этом создается также возможность снизить массу станины без потери прецезионности. В ИМАШ АН СССР проводятся изыскания вариантов замены элементов руки робота скалки и гильзы пневмо- и гидроцилиндра на композитные. При правильно выбранных схемах армирования и допустимых толщинах тонкостенных элементов с учетом требований прочности и жесткости может быть достигнуто трехкратное снижение веса движущихся частей робототехнических конструкций. [c.19]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...