ВОПРОС 19 - раздел Образование, ВОПРОС 1 Для Ряда Отраслей Машиностроения И Приборостроения Необходимо Применение Мате...
Для ряда отраслей машиностроения и приборостроения необходимо применение материалов со строго регламентированными значениями в определенных температурных интервалах эксплуатации таких физических свойств, как температурные коэффициенты линейного расширения (ТКЛР) и модуля нормальной упругости (ТКМУ). Эти коэффициенты определяют характер изменения размеров детали и модуля упругости сплава при нагреве.
Согласно правилу Курнакова, в случае, когда компоненты образуют твердый раствор, ТКЛР сплава изменяется по криволинейной зависимости внутри пределов, ограниченных значениями ТКЛР чистых компонентов. Однако сплавы Fe – Ni не подчиняются общим закономерностям. В области концентраций от 30 до 45 % никеля для них характерны аномалии, связанные с инварным эффектом (рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 – Температурный коэффициент линейного расширения сплавов Fe – Ni
Самое низкое значение ТКЛР в диапазоне температур от –100 до +100°С имеет сплав, содержащий 36 % Ni. Этот сплав был открыт в 1897 г. и назван инваром (лат. invariabilis – неизменный) из-за минимальных значений коэффициента теплового расширения.
Для металлов с кубической кристаллической решеткой ТКЛР изотропен. Его значения не зависят от направлений кристаллической решетки и преимущественной ориентации текстуры. Термический коэффициент объемного расширения втрое превышает ТКЛР.
Для сплавов Fe – Ni инварного состава, помимо низких значений ТКЛР, характерна еще одна аномалия – аномалия температурного коэффициента модуля упругости. В любых твердых телах, в том числе металлах, при нагреве наблюдается уменьшение модуля упругости, являющегося мерой сил межатомных связей. В сплавах с инварным эффектом модуль упругости растет или остается постоянным с повышением температуры. Характерно, что максимальной величиной ТКМУ обладает тот же Fe – Ni сплав с самым низким значением ТКЛР, содержащий 36 % Ni (рисунок 4.2). Подбор определенного химического состава позволяет разработать сплавы, модуль упругости которых практически не зависит от температуры.
Рисунок 4.2 – Температурный коэффициент модуля упругости сплавов Fe – Ni
Сплавы, сохраняющие постоянство модуля упругости в широком интервале температур, называют элинварами. Природа аномального изменения ТКЛР инварных сплавов, так же как и модуля нормальной упругости, имеет ферромагнитное происхождение.
В ферромагнитных Fe – Ni сплавах инварного типа велик уровень объемной магнитострикции – увеличения объема за счет внутреннего магнитного поля. При нагреве происходит уменьшение магнитострикционной составляющей объема. Выше температуры точки Кюри магнитострикционные деформации полностью исчезают в связи с переходом металла в парамагнитное состояние.
ТКЛР ферромагнетиков определяется формулой:
- (4.1)
где – нормальный коэффициент линейного расширения, определяемый энергией связи атомов;
Нормальная составляющая ТКЛР при нагреве растет вследствие уменьшения энергии связи атомов. Этот рост компенсируется уменьшением магнитострикции в результате снижения намагниченности, как следствие усиления тепловых колебаний атомов.
В итоге при нагреве до температуры точки Кюри объем инварных сплавов мало меняется. ТКЛР для некоторых сплавов может даже приобретать отрицательные значения и их объем даже уменьшается.
Внешние растягивающие напряжения действуют на Fe – Ni ферромагнетики инварного состава подобно магнитному полю и также способствуют проявлению объемной магнитострикции, обычно называемой в этом случае механострикцией. Высокий уровень механострикции в элинварных сплавах способствует аномальному изменению модуля упругости при нагреве. Влияние нагрева на модуль упругости элинварных сплавов может быть описано формулой
В элинварных сплавах коэффициент всегда имеет положительное значение. Снижение модуля упругости при нагреве обычных сплавов компенсируется составляющей за счет механострикции, что в итоге способствует стабилизации модуля упругости в широком температурном диапазоне.
Для обеспечения стабильности температурного коэффициента линейного расширения и модуля упругости для каждого конкретного случая необходимо применение сплавов строго определенного химического состава. Такие сплавы обычно называют прецизионными сплавами (франц. precision – точность), т. е. отличающимися высокой точностью химического состава.
При построении диаграммы сначала получают термические кривые Полученные точки переносят на диаграмму соединив точки начала кристаллизации сплавов... А диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в... Проведем анализ полученной диаграммы...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
ВОПРОС 19
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
ВОПРОС 1
Металлы – один из классов конструкционных материалов, характеризующийся определенным набором свойств: · «металлический блеск» (хорошая отражательная способность); · пластичность;
ВОПРОС 2
Диаграмма состояния показывает изменение состояния в зависимости от температуры (давление постоянно для всех рассматриваемых случаев) и концентрации. Один компонент: Шкала температур, точки показыв
ВОПРОС 3
Закон Курнакова устанавливает связь между видом диаграммы состояния и свойствами сплавов.
а
ВОПРОС 4
Механические характеристики определяются следующими факторами:
веществом, его структурой и свойствами; конструктивными особенностями элемента, т. е, размерами, формой, налич
ВОПРОС 5
Железо технической чистоты обладает невысокой твердостью (80 НВ) и прочностью (предел прочности – σв = 250МПа, предел текучести – σт = 120МПа) и высокими характерист
ВОПРОС 6
Углеродистой сталью называется сплав железа с углеродом, содержащим до 2% С и постоянные примеси: кремний до 0.5 %, марганец до 1%, сера и фосфор до 0.05%. Элементы, специально вво
По применению
Стали обыкновенного качества по химическому составу - углеродистые стали, содержащие до 0,6% С. Эти стали выплавляются в конвертерах с применением кислорода или в больших мартеновских печах.
Вредные примеси
Сера, фосфор. Сера снижает пластичность и вязкость стали, а также придает стали красноломкость при прокатке и ковке. Повышенное содержание серы допускается лишь в автоматных сталях для изготовления
ВОПРОС 8
Марки конструкционных сталей обозначают буквами Ст, после которых ставят цифры: Ст1, Ст2 и т. д. С возрастанием номера увеличиваются предел прочности и содержание углерода в стали. Марки качественн
ВОПРОС 10
Применение того или иного вида термической обработки в машиностроении связано с возможностью получения определенных технических свойств. Поэтому удобно в качестве классификационного признака для ра
ВОПРОС 11
Как известно, в результате нагрева сталь получает структуру аустенита. Поэтому основные превращения стали при охлаждении связаны с превращениями аустенита. Рассмотрим превращения, протекающие в эвт
Влияние легирующих элементов на превращения в стали при охлаждении
Влияние легирующих элементов на превращения в стали при охлаждении легче всего уяснить, исходя из предварительного рассмотрения их действия на процессы изотермического распада переохлажденного ауст
ВОПРОС 12
Практика термической обработки стали
В зависимости от назначения и условий работы детали или инструменты подвергают соответствующей термообработке.
Сначала устанавливают марку1 ста
ВОПРОС 13-14
Технически чистая медь обладает высокими пластичностью и коррозийной стойкостью, малым удельным электросопротивлением и высокой теплопроводностью. По чистоте медь подразделяют на марки (ГОСТ 859-78
ВОПРОС 15
Сплавы, повышающие прочность и другие свойства алюминия, получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний, цинк, марганец.
Дуралюмин
ВОПРОС 16
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ , в-ва с четко выраженными св-вами полупроводников в широком интервале т-р, включая комнатную (~ 300 К), являющиеся основой для создания полупроводников
Получение чистых полупроводниковых материалов
Очистка от посторонних примесей в случае Ge и Si осуществляется путём синтеза их летучих соединений (хлоридов, гидридов) с последующей глубокой очисткой методами ректификации, сорбции, частичного г
ВОПРОС 17
В качестве проводников электрического тока могут быть использованы как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях и газы. Важнейшими практически применяемыми в электротехнике твер
ВОПРОС 18
Сплавы с высоким удельным электрическим сопротивлением являются твердыми растворами в силу того, что
ВОПРОС 20
термопарные сплавы [thermocouple alloys] — сплавы, примен. для изгот. термопар; обес-печ. достат. вые. и стаб. значения т.э.д.с., про-порц. измер. темп-ре. Наиб. изв. термопар, сплавы — копель/Cu и
ВОПРОС 21
7. МАРКИРОВКА КЕРАМИКИ И СТЕКОЛ
7.1. КЕРАМИКА
Керамика – материал, получаемый спеканием неорганических солей с различными минералами или оксидами металлов. Исходные компоненты мог
ВОПРОС 22
4.1.5. Сверхпроводники
Явление сверхпроводимости было обнаружено голландским ученым Г. Камерлинг–Онессом в 1911 г. Он установил, что при температуре жидкого гелия (4,2 К) сопротивление рту
ВОПРОС 23
Классификация веществ по магнитным свойствам
По реакции на внешнее магнитное поле и характеру внутреннего магнитного упорядочения все вещества в природе можно подразделить на пять групп: д
ВОПРОС 24
6. МАРКИРОВКА МАГНИТНЫХ СПЛАВОВ
Применяемые в радиотехнике магнитные материалы делят на магнитомягкие и магнитотвердые.
6.1. МАГНИТОМЯГКИЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ
Магнитомягкие ма
ВОПРОС 25
Порошковая металлургия — технология получения металлических порошков и изготовления изделий из них (или их композиций с неметаллическими порошками). В общем виде технологический процесс порошковой
Получение металлических порошков
Существует несколько способов получения металлических порошков. Физические, химические и технологические свойства порошков, форма частиц зависит от способа их производства. Вот основные промышленны
Приготовление смеси
Смешивание — это приготовление с помощью смесителей однородной механической смеси из металлических порошков различного химического и гранулометрического состава или смеси металлических порошков с н
Спекание
Спекание изделий из однородных металлических порошков производится при температуре ниже температуры плавления металла. С повышением температуры и увеличением продолжительности спекания увеличиваютс
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов