Влияние структуры химических связей гетероядерной системы на прочностные характеристики
Особенности концепции разработки алюминиевого литейного сплава, при помощи которой установлено влияние структуры химических связей гетероядерной системы на прочностные характеристики. Схематическое представление и специфика иерархии структур сплав.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2018 |
| Размер файла | 254,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Влияние структуры химических связей гетероядерной системы на прочностные характеристики
Ю.В. Чапкова
Рассмотрена новая концепция разработки алюминиевого литейного сплава, при помощи которой установлено влияние структуры химических связей (степени металличности, ковалентности и ионности) гетероядерной системы на прочностные характеристики.
Ключевые слова: степень металличности, степень ковалентности, степень ионности, гомоядерные связи, наноструктура, субструктура, микростуктура, макроструктура
В настоящее время отсутствуют литейные алюминиевые сплавы, дающие механические свойства металла отливки, превышающие соответствующие показатели деформируемых термически обрабатываемых сплавов, т.е. временное сопротивление более 650 МПа при относительном удлинении порядка 20%. алюминиевый литейный сплав
В связи, с чем актуально создание нового класса литейных алюминиевых сплавов, имеющих прочность и пластичность (в готовых деталях), превышающие соответствующие показатели для термически упрочняемых деформируемых алюминиевых сплавов.
Для получения требуемых механических свойств металла отливки будет использована имеющая мировую новизну концепция формирования низкоразмерных самоорганизующихся структур непосредственно в процессе кристаллизации отливок.
Одним из главных факторов влияющих на синтез литейных сплавов является структура сплава. Иерархию структур сплавов можно изобразить схематически следующим образом, рисунок 1.
Из рис. 1. следует, что макроструктуру, микроструктуру, субструктуру, наноструктуру и атомную структуру можно в свою очередь рассматривать как элементы системы. Это означает, что между элементами данной системы существует совокупность устойчивых отношений (взаимосвязей), которая не учитывается в настоящее время при разработке литейных сплавов.
Рис. 1, в согласии с результатами работы [1, 2], показывает, что атомная структура является базовой для остальных структурных уровней. При этом очевидно, что формование механических свойств сплава должно носить также иерархический характер, то есть, атомная структура определяет потенциал механических свойств металла, изменяемый при формировании каждого, надстраивающегося друг над другом структурного уровня (наноструктура, субструктура, микро- и макроструктура).
Рисунок 1. Схематическое представление иерархии структур сплав
Атомная структура сплава (доля степени металличности, ковалентности и ионности) при комнатной температуре и атмосферном давлении связана с его химическим составом.
Так как атомный уровень является базовым, поэтому основные механические свойства чистых металлов зависят от отношения в них степени металличности к степени ковалентности гомоядерных связей [1]. Причем максимальные значения данных свойств в различных металлах достигаются при одинаковом значении См 0,6 [1].
Следовательно, синтез литейного алюминиевого сплава необходимо начинать на основании корреляции между характеристиками атомной структуры , и , химическим составом сплава механическими характеристиками сплава, такими как прочность, твердость, износостойкость, коррозионная стойкость и др., определяя на этой основе требуемый химический состав сплава.
В алюминиевых сплавах кроме гомоядерных связей Al-Al присутствуют гетероядерные связи Al-Эл, где Эл - атом легирующего элемента или примеси. В связи с чем, для упрощения расчета алюминиевых сплавов, сложнолегированный алюминиевый сплав первом приближении, заменялся эквивалентной системой из атома алюминия и обобщенного (приведенного) примесного или легирующего элемента, рис. 2.
Рисунок 2. Система из атома алюминия и обобщенного (приведенного) примесного или легирующего элемента, заменяющая реальный алюминиевый сплав
Расчеты для рассматриваемой системы проводились с учетом стехиометрических коэффициентов (для элементов, образующих химические соединения) и координационных чисел (для элементов, дающих твердые растворы) по уравнениям, приведенным в работе [2].
В частности, установлено, что для временного сопротивления для литейных алюминиевых сплавов справедливо уравнение:
, (1)
где - коэффициент; - отношение степени металличности к степени ковалентности i-ой связи атома алюминия с атомом i-го элемента, входящим в состав сплава; Хэi - мольная доля i-го элемента.
Коэффициент по своему физическому смыслу учитывает вклад наноструктурного, суб-, микро- и макро- уровней структурной организации материала в формирование временного сопротивления алюминиевого сплава.
Используя уравнение (1) к патентным алюминиевым сплавам, получим ряд экспериментальных точек, рис. 3. На рис. 3 представлено также график линейного уравнения регрессии, полученного методом наименьших квадратов с помощью программы Origin и аппроксимирующего представленные экспериментальные данные с коэффициентом корреляции
Рисунок 3. Расчетная зависимость прочности алюминиевых сплавов от ,
Рисунок 4. Расчетная зависимость прочности алюминиевых сплавов от (литье в кокиль без термической обработки),
Полученное достаточно большое значение и и указывают на возможность адекватного применения уравнения (1) на начальном этапе синтеза новых алюминиевых сплавов.
Таким образом, предлагаемое дополнение существующего подхода к синтезу алюминиевых литейных сплавов связано, прежде всего, с процедурой определения химического состава, который должен выбираться не как первичный фактор, а как вторичный, обеспечивающий оптимальные параметры атомного структурного уровня сплава.
Список литературы
1. Иванова С.Н. Специфика гомоядерных связей элементов тонкой структуры материалов и ее влияние на некоторые свойства металлов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.01 / Иванова Светлана Николаевна.- Казань: КГЭУ, 2006.- 16 с.
2. Сироткин О. С. О соотношении трех компонент химического гетероядерного взаимодействия некоторых интерметаллидов/О.С. Сироткин, А.М. Трубачева, Р.О. Сироткин/Химия и химическая технология.-2005.-т. 48.- вып. 5.-С. 14-16.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Обработка поверхности сплавов при помощи сильноточных электронных пучков (СЭП) с целью формирования многослойной многофазной мелкодисперсной структуры. Влияние плотности энергии и длительности импульса СЭП на внутреннюю структуру твердого сплава.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 27.07.2015Изучение свойств алюминиевого деформируемого сплава, где основным легирующим элементом является марганец. Влияние легирующих элементов на свойства и структуру сплава и основных примесей. Условия эксплуатации и области применения алюминиевых сплавов.
реферат [128,9 K], добавлен 23.12.2014Производственная программа литейного цеха. Технология изготовления отливки лопатки турбины низкого давления. Изготовление спекаемых керамических стержней. Выбор типа литниковой системы. Контроль химического состава сплава и уровня механических свойств.
дипломная работа [225,6 K], добавлен 15.10.2016Обоснование выбора марки сплава для изготовления каркаса самолета, летающего с дозвуковыми скоростями. Химический состав дуралюмина, его механические и физические свойства, и технологические методы их обеспечения. Анализ конечной структуры сплава.
контрольная работа [597,7 K], добавлен 24.01.2012Определение основных технических характеристик вертикально-сверлильного станка, синтез и описание его кинематической структуры. Динамические, прочностные и другие необходимые расчёты проектируемых узлов, описание системы смазки и управления станком.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 08.06.2011Металлофизическое описание алюминиевого сплава и расчет цеха по производству алюминиевого профиля для строительных нужд. Температурный интервал прессования и технические требования к профилю. Расчет производительности пресса и правила приемки изделия.
курсовая работа [226,2 K], добавлен 25.01.2013Применение химических или физико-химических процессов переработки природных и синтетических высокомолекулярных соединений (полимеров) при производстве химических волокон. Полиамидные и полиэфирные волокна. Формования комплексных нитей из расплава.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 20.11.2010Методика построения диаграмм состояния. Специфика их использования для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов. Особенности определение температуры кристаллизации сплава. Кривые охлаждения сплава Pb-Sb, применение правила отрезков.
презентация [305,4 K], добавлен 14.10.2013Разработка технологии напрессовки внутреннего порошкового слоя на цилиндрические детали. Токсикологическая характеристика химических веществ алюминиевого производства. Специфика производства металлических порошков и их воздействие на организм человека.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 12.02.2014Влияние графитовых наполнителей на радиофизические характеристики композиционных материалов на основе полиэтилена. Разработка на базе системы полиэтилен-графит композиционного материала с наилучшими радиопоглощающими и механическими показателями.
диссертация [795,6 K], добавлен 28.05.2019Термопласты, применяемыми в производстве труб. Прочностные характеристики труб из полиэтилена. Формование и калибрование заготовки трубы. Технические требования, предъявляемые к трубным маркам полиэтилена и напорным трубам, методы контроля качества.
курсовая работа [923,0 K], добавлен 20.10.2011Линейные и прочностные характеристики рыбы толстолобик. Расчёт диаметра и толщины дискового ножа для резания рыбы. Расчёт количества ножей и разделение затрат мощности на них при порционировании тушки толстолобика, расчёт оборотов ножевого вала.
курсовая работа [258,1 K], добавлен 22.04.2014Управление температурой макулатурной массы. Основные способы термомеханической обработки. Технические характеристики пневматического поршневого привода. Разработка технической структуры системы автоматического управления. Выбор структуры регулятора.
курсовая работа [747,3 K], добавлен 28.12.2017Сравнение физико-химических свойств волокон натурального шелка и лавсана. Строение волокон, его влияние на внешний вид и свойства. Сравнение льняной системы мокрого прядения льна и очесочной системы сухого прядения. Гигиенические свойства тканей.
контрольная работа [26,7 K], добавлен 01.12.2010Назначение и принцип работы подшипников скольжения. Свойства политетрафторэтилена. Технология сборки подшипников скольжения. Определение зависимости предела прочности композита от амплитуды колебаний. Прочностные характеристики от амплитуды колебаний.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 17.05.2015Алюминий и его сплавы. Характеристика и классификация алюминиевых сплавов. Деформируемые, литейные и специальные алюминиевые сплавы. Литые композиционные материалы на основе алюминиевого сплава для машиностроения. Состав промышленных дюралюминов.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 15.01.2014Обоснование структуры системы автоматического регулирования и разработка функциональной схемы. Разработка математической модели системы, синтез регуляторов скорости и положения. Исследование динамической характеристики системы на персональном компьютере.
курсовая работа [366,0 K], добавлен 13.09.2010Расчет годовой производственной программы выпуска и запуска отливок. Подетальный расход и баланс металла по марке сплава. Определение необходимого количества формовочных машин в литейном производстве. Вычисление коэффициента загрузки оборудования.
курсовая работа [24,4 K], добавлен 25.12.2012Анализ состояния вопроса автоматизированного проектирования резервуара обеззараживания воды. Применение ультразвукового и ультрафиолетового излучений. Гидравлические процессы в рабочей емкости резервуара. Прочностные свойства компонентов. Расчет сосудов.
дипломная работа [5,1 M], добавлен 27.10.2017Фазовые переходы "смачивания" границ зерен жидкой или твёрдой фазой. Технология производства спеченных магнитов из сплавов системы Nd-Fe-B методами порошковой металлургии, влияние различных режимов термообработок на магнитные свойства их образцов.
дипломная работа [4,2 M], добавлен 06.06.2012
