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 (у_в=450…550 Н/мм, у_т?300 Н/мм, д?18%, рабочая среда - влажный воздух, плотность не больше 4 г/см³) выполнить следующее:

1. Выбрать материал (конкретную марку сплава) для изготовления изделия и обосновать его выбор, исходя из рекомендаций по его применению.

2. Привести химический состав сплава, его механические свойства и технологические методы их обеспечения, а также необходимые дополнительные свойства, которые характеризуют обеспечение выполнения заданных условий эксплуатации.

3. Выполнить анализ конечной структуры выбранного сплава.

4. 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

Дюралюмимний -- 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.

Плотность сплава 2500--2800 кг/мі, температура плавления около 650 °C. Сплав широко применяется в авиастроении, при производстве скоростных поездов (например поездов Синкансэн) и во многих других отраслях машиностроения (так как отличается существенно большей твёрдостью, чем чистый алюминий).

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:

3. КОНЕЧНАЯ СТРУКТУРА ВЫБРАННОГО СПЛАВА

Конечная структура выбранного сплава в состоянии использования выглядит так:

Кроме б-твердого раствора видны тёмные включения марганцовистой и железосодержащих фаз.

4. ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ

Также кроме представленного выше материала может использоваться и сплавы титана. Например, ПТ-7М. [9]

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

Конструкционные материалы: Справочник / Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше и др. / Под ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Машиностроение. 1990.-688 с.

Промышленные цветные металлы и сплавы / А.П. Смиряпш, Н.А. Смирягина, В.М. Белова.-М.: Металлургия, 1974.-488 с.

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.

Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы.- М.: Металлургия, 1974.- 366 с.

Промышленные деформируемые, спеченные и литейные сплавы. Справочное руководство.- М.: Металлургия, 19972.-551 с.

Металловедение алюминия и его сплавов. Справочное руководство / Под ред. И.Н. Фриндляндера.- М.: Металлургия, 1971.-353 с.

Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов.- М.: Металлургия, 1971.- 488 с.

http://www.splav.kharkov.com/mat_start.php?name_id=1438

http://www.splav.kharkov.com/mat_start.php?name_id=1295