Структура сплава

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание № 1

Для изготовления ряда деталей в судостроении применяется латунь ЛО70-1. Укажите состав и опишите структуру сплава. Приведите общую характеристику механических свойств сплавов, причины введения олова в данную латунь.

сплав литейный полиуретан полиамид

Таблица 1 Характеристика материала ЛО70-1

Таблица 2 Химический состав в % материала ЛО70-1

Примечание: Zn - основа; процентное содержание Zn дано приблизительно

Таблица 3 Механические свойства при Т=20oС материала ЛО70-1

Таблица 4 Физические свойства материала ЛО70-1

Таблица 5 Коэффициент трения материала ЛО70-1

Таблица 6 Литейно-технологические свойства материала ЛО70-1

Специальные латуни по коррозионной стойкости не уступают меди. Введение в простую латунь алюминия, марганца или никеля повышает стойкость сплава к атмосферной коррозии, а введение кремния - в морской воде.

Латуни широко применяются в качестве материала для труб конденсаторов в паросиловых установках, особенно для корабельных конденсаторов, охлаждаемых быстро протекающей морской водой.

Для простых латуней характерен вид коррозии, который называется обесцинкованием. Латунь на отдельных участках поверхности подвергается специфическому разрушению, в результате которого возникает рыхлый слой меди. Вначале в раствор переходят одновременно цинк и медь. Затем ионы меди вторично выделяются из раствора, а образовавшийся осадок меди, выполняя роль добавочного катода, ускоряет электрохимическую коррозию латуни. В результате в раствор переходят ионы цинка, и с течением времени коррозия распространяется так глубоко, что приводит к образованию сквозных повреждений. Если процесса обесцинкования не происходит, то скорость разрушения латуней в морской воде невелика и составляет 0,008 - 0,01 мм/год.

Для уменьшения обесцинкования латуней сплав дополнительно легируют оловом, никелем, алюминием, а чаще всего мышьяком в количестве 0,001 - 0,012%.

Латуни в условиях эксплуатации склонны к коррозионному растрескиванию. Это явление наблюдается при наличии в атмосфере аммиака или сернистого ангидрида, а также в растворах, содержащих аммиак, комплексные аммиачные или цианистые соли. Дополнительное легирование латуней небольшими добавками кремния (0,5 %) повышает их стойкость к коррозионному растрескиванию. Кремнистые латуни, содержащие не более 1 % Si при 20 % Zn, обладают хорошими механическими и технологическими свойствами.

Для изготовления теплохимических аппаратов чаще всего применяют латуни марок ЛМц58-2 с содержанием марганца 1-2% и ЛО70-1 с содержанием олова 1-1,5 % . Латунь ЛО70-1 стойка в морской воде, поэтому ее называют морской латунью или адмиралтейским металлом.

Задание № 2

Полиамиды - пластмассы на основе синтетических высокомолекулярных соединений.

Именно полиамиды применяют в виде волокон типа капрон, нейлон, плёнок, клеев и покрытий, как антикоррозийные материалы для защиты металлов и бетонов, в медицине (для хирургических швов, в глазной хирургии, для искусственных кровеносных сосудов, как заменители костей), как заменители кожи.

Полиамиды получают поликонденсацией амидов многоосновных кислот с альдегидами, поликонденсацией высших аминокислот или диаминов с дикарбоновыми кислотами, конденсацией капролактама и солей диаминов дикарбоновых кислот и др.

Соединение двух аминокислот. Множественная реакция образует длинные цепочки белков (Рис.1)

Рис. 1

Синтез арамида (фенилон)(Рис.2)

Рис. 2

Среди марок полиамидов, выпускаемых промышленностью наиболее известны: полиамид-6, полиамид-12, полиамид-6.6, полиамид-6.10.

Широкое распространение на российском рынке получил полиамид-6 (более известный как капролон или, иногда, капролон-В). Этот материал сравнительно молод: в российской и зарубежной промышленности он применяется чуть больше тридцати лет, правда, все это время - исключительно эффективно.

Капролон очень прочен, имеет низкий коэффициент трения в паре с любыми металлами, хорошо и быстро прирабатывается, в 6-7 раз легче бронзы и стали, взамен которых, собственно говоря, он и применяется весьма и весьма успешно. При этом капролон не поддается воздействию углеводов, масел, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей и слабых кислот, растворяясь в крезолах, фенолах, концентрированных минеральных кислотах, муравьиной и уксусной кислотах. Рабочая температура капролона 100 0С, а кратковременная - до 180 0С. Обрабатывать капролон можно практически любым способом: он достаточно легко поддается обработке фрезерованием, точением, сверлением и шлифованием.

Применение капролона

Полиамид 6 блочный (капролон) широко применяют взамен цветных металлов (бронзы, латуни, баббита) и различных антифрикционных материалов (резины, бакаута, текстолита, лигнофоля, ДСП и т.д.), а также в качестве электроизоляционного и конструкционного материала в различных отраслях народного хозяйства.

- В энергетике - идет на изготовление подшипников, насосов, шнеков золоудаления и питания, пылевых шнеков, шаровых мельниц Ш-10, 12, турбинных вкладышей и др. для ТЭЦ, ГЭС, ГРЭС, АЭС.

- Водоканализационное хозяйство полиамид 6 блочный (капролон) используется для изготовления деталей прокатных станов.

- В металлургической промышленности - идет на изготовление подшипников, насосов, шнеков золоудаления и питания, пылевых шнеков, шаровых мельниц Ш-10, 12, турбинных вкладышей и др. для ТЭЦ, ГЭС, ГРЭС, АЭС.

- Пищевая промышленность. Спектр применения полиамида 6 блочного (капролона) в этой отрасли народного хозяйства необычайно широк. Из него делают шаровые клапаны в системах подачи, подшипники, ролики, шестерни в системах разлива.

Полиуретан

Полиуретановые эластомеры представляют собой каучукоподобный материал, этот материал используют во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства взамен резины, традиционных пластмасс, а в ряде случаев, и металлов.

Полиуретаны получают взаимодействием соединений, содержащих изоцианатные группы с би- и полифункциональными гидроксилсодержащими производными.

В качестве изоцианатов используются толуилендиизоцианаты (2,4- и 2,6-изомеры или их смесь в соотношении 65:35), 4,4'-дифенилметандиизоцианат, 1,5-нафтилен-, гекса-метилендиизоцианаты, полиизоцианаты, трифенилметан-триизоцианат, биуретизоцианат, изоциануратизоцианаты, димер 2,4-толуилендиизоцианата, блокированные изоцианаты.

Строение исходного изоцианата определяет скорость уретанообразования, прочностные показатели, световую и радиационную стойкость, а также жёсткость полиуретанов.

Гидроксилсодержащими компонентами являются:

олигогликоли -- продукты гомо- и сополимеризации Тетрагидрофурана, пропилен- и этиленоксидов, дивинила, изопрена;

сложные полиэфиры с концевыми группами ОН -- линейные продукты поликонденсации адипиновой, фталевой и других дикарбоновых кислот с этилен-, пропилен-, бутилен- или другими низкомолекулярным гликолями;

разветвленные продукты поликонденсации перечисленных кислот и гликолей с добавкой триолов (глицерина, триметилол-пропана), продукты полимеризации е-капролактона.

Гидроксилсодержащий компонент определяет, в основном, комплекс физико-механических свойств полиуретанов.

Для удлинения и структурирования цепей применяются гидроксилсодержащие вещества (например, вода, гликоли, моноаллиловый эфир глицерина, касторовое масло)и диамины (-4,4'-метилен-бис-(о-хлоранилин), фенилен-диамины). Эти агенты определяют молекулярную массу линейных полиуретанов, густоту вулканизационной сетки и строение поперечных химических связей, возможность образования доменных структур, то есть комплекс свойств полиуретанов и их назначение (пенопласты, волокна, эластомеры и т. д.).

В качестве катализаторов для процесса уретанообразования используют третичные амины, хелатные соединения железа, меди, бериллия, ванадия, нафтенаты свинца и олова, октаноат и лауринат олова. При процессе циклотримеризации катализаторами являются неорганические основания и комплексы третичных аминов с эпоксидами.

Полиуретан обладает ценными качествами по сравнению со многими другими традиционными материалами:

- кислотостойкость, масло-, бензостойкость, водостойкость;

- абразивостойкость, износостойкость;

- высокие диэлектрические свойства;

- возможность работы при высоких давлениях (до 100 МПа);

- возможность работы в широком температурном диапазоне (от -70 до +150 °С);

- снижение шума при работе;

- снижение массы изделия;

- при специальной обработке полиуретан имеет прочные связи с металлом;

- высокая эластичность во всем диапазоне твердости;

- высокая стойкость к разрыву и растрескиванию;

- высокая устойчивость к динамическим нагрузкам;

- хорошие свойства поглощения ударов, колебаний и встряскам;

- высокая стойкость к воздействию любых атмосферных условий;

- не оставляют следов на рабочих элементах.

Именно благодаря повышенной износостойкости и пониженному коэффициенту трения, полиуретановые эластомеры получили широкое распространение при изготовлении прокладок и уплотнений различного назначения - статического, возвратно-поступательного действия, вращающиеся, работающие в пневматических, гидравлических системах или как простые скреперные уплотнения для плоских поверхностей и валов. Полиуретан нашел свое применение при изготовлении пуансонов и матриц для штамповки металлов, это всевозможные демпферы, буферы, а также покрытие валов различного назначения. Кроме этого полиуретановые эластомеры используются при футеровке циклонов, гидроциклонов, при изготовление изделий, работающих в условиях повышенного износа.

Также из полиуретана изготавливают ролики для конвейерных линий, массивные шины для внутризаводского транспорта, в том числе и для работ на складах-холодильниках.

Можно сказать, что полиамид и полиуретан уверенно заняли свое место в числе инженерных материалов, а также нашли применение во множестве других сфер. На ближайшую перспективу замены им не существует, а производство только будет набирать обороты.

Список литературы

1. Болтон У. Конструкционные материалы: металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты. Карманный справочник. -- М.: издательский дом «Додэка-XXI», 2004.

2. Глав. ред. В. А. Кабанов. Энциклопедия полимеров. -- М.: «Советская энциклопедия», 1977. -- Т. 3.

3. Райт П., Камминг А., Пер. с англ. под ред. док. хим. наук Н. П. Апухтиной. Л. Полиуретанове эластомеры. -- «Химия», 1973.

4. Ю. С. Липатов, Ю. Ю. Керча, Л. М. Сергеева. Структура и свойства полиуретанов. -- Киев: «Наукова думка», 1970.

5. Справочник по пластическим массам, под ред. M. И. Гарбара [и др.], т. 1-2, M., 1967-69;

6. Морган П. У., Поликонденсационные процессы синтеза полимеров, пер. с англ., Л., 1970;

7. Ли Г., Стоффи Д., Негилл К., Новые линейные полимеры, пер. с англ., M., 1972;

8. Термостойкие: ароматические полиамиды, M., 1975;

9. Соколов Л. Б., Основы синтеза полимеров методом поликонденсации, M., 1979;

10. Сверхвысокомодульные полимеры, под ред. А. Чифферри и И. Уорда, пер. с англ., Л., 1983;

11. Бюллер К. У., Тепло- и термостойкие полимеры, пер. с нем., M., 1984;

12. Технология пластических масс, под ред. В. В. Коршака, 3 изд., M., 1985. Я. С. Выгодский.

Размещено на Allbest.ru