Необходима высокая прочность и малый вес. Замена конструкционной углеродистой стали на титановые сплавы позволяет снизить массу деталей примерно в два раза.

2.3. Литейные титановые сплавы

Литейные титановые сплавы содержат легирующие элементы Al (4-7 %), Мо, V, Zr, Si и примеси С, Fe, W, O, N, Н. Небольшой температурный интервал кристаллизации обеспечивает высокую жидкотекучесть и плотность отливок. Титановые литейные сплавы отличаются малой склонностью к образованию горячих трещин, линейная усадка составляет 1 %; объемная усадка 3 %. Недостатком является то, что плавку и заливку титановых сплавов необходимо производить или в вакууме, или в среде нейтральных газов, так как в расплавленном состоянии они обладают высокой химической активностью. Литье производят в чугунные, стальные и специальные формы различными методами, в том числе литьем под давлением.

Литейные титановые сплавы обладают более низкими механическими свойствами чем деформируемые (табл.2.6). Упрочняющая термическая обработка не применяется, так как резко снижает пластичность сплава.

Таблица 2.6

Механические свойства литейных титановых сплавов

	Е, ГПа	, МПа	, МПа	%	KCU, МДж/м^3
ВТ5Л	118	800	280	6	0,15
ВТ5Л	115	880	200	4	0,3
ВТ14Л	113	950	270	7	0,35
ВТ3-1Л	114	990	220	4	0,3
ВТ9Л	103	1030	180	4	0,25
ВТ20Л	108	980	200	8	0,3

Примечание: механические свойства даны при Т = 20 ^оС

Вопросы для самопроверки

1. Какими характерными физико-механическими свойствами обладает титан?

2. Какие примеси наиболее опасны для титана и почему?

3. Какие легирующие элементы называются -стабилизаторам и -стабилизатор ами и почему?

4. В чем отличие по свойствам  и ( + )-титановых сплавов?

5. Какие титановые сплавы требуют термическую обработку для упрочнения, а какие нет?

6. Укажите область применения титановых сплавов в конструкциях РЭС?

3. Магниевые сплавы

Магний – щелочноземельный металл светло –серого цвета. Имеет малую плотность (1,74 т/м³) и низкую температуру плавления (651 °С). Кристаллическая решетка магния гексагональная (а = 3,2 10^-4 мкм, с = 5,2 1С^-4 мкм).

Магний обладает большой активностью по отношению к кислороду и низкой коррозионной стойкостью (относительно устойчив против коррозии лишь в сухой атмосфере). Изготовленный в виде тонких лент или в порошке магний легко воспламеняется. В морской воде сильно коррозирует, особенно в контакте с другими металлами.

Магний обладает малой прочностью и пластичностью (_в= 11,5 МПа,  = 8 %). Низкая пластичность - результат малого числа преимущественных плоскостей скольжения в гексагональной решетке. Такие низкие механические свойства исключают возможность применения чистого магния как конструкционного материала.

Высокие механические свойства получают при легировании магния и при термической обработке.

Легирование магния производится Al (до 10 %), Zn (до 5 - 6 %), Mn (до 2,5 %), Zr (до 1,5 %). Алюминий и цинк образуют с магнием твердые растворы и соединения MgAl₃ и MgZn₂ , повышают механические свойства. Марганец не улучшает механических свойств сплавов магния, но улучшает свариваемость, повышает сопротивление коррозии за счет образования защитной пленки гидратированной окиси Mg - Mn. Цирконий при введении в сплав магния, измельчает зерно, улучшает механические свойства и повышает сопротивление коррозии. Бериллий при малом содержании (0,005-0,012 %) уменьшает окисляемостъ магния при плавке, литье и термической обработке. На рис.3.1 приведены диаграммы состояния магниевых сплавов.

Для улучшения механических свойств магниевые сплавы подвергают отжигу, закалке и искусственному старению. Слитки и фасонные отливки подвергают гомогенизированному отжигу при температуре 400-420 °С в течение 15-30 ч для устранения ликвации легируемых элементов. При гомогенизации сплавов избыточные фазы, выделившиеся по границам зёрен, растворяются и состав по объему зерен выравнивается, что облегчает обработку давлением и повышает механические свойства.

Для устранения наклепа магниевые сплавы подвергают раскристаллизационному отжигу при ~ 35 °С.

Магниевые сплавы упрочняют закалкой и последующим старением. Нагрев приводит к растворению избыточных фаз MgZn₂, MnAl₃ b и др. и получения после закалки пересыщенного твердого раствора. Особенностью магниевых сплавов является малая скорость диффузионных процессов, поэтому фазовые превращения протекают медленно. Это требует длительной выдержки под закалку (4-24 ч). По этой причине возможна закалка на воздухе. Закалку осуществляют с температурой 380-420 °С в зависимости от состава сплава. После закалки для достижения максимального упрочнения осуществляется искусственное старение при температуре 200-300 °С в течение 16-24 ч. В процессе искусственного старения происходит выделение упрочняющих фаз из  - твердого раствора. Прочность магниевых сплавов повышается на 20-25 %, но пластичность при этом уменьшается. Естественное старение сплавов магния не вызывает изменения их структуры и механических свойств.

Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрации, что является важным значением для бортовой аппаратуры. Удельная вибрационная прочность магниевых сплавов с учетом демпфирующей способности почти в 100 раз больше, чем у дюралюминия, и 20 раз больше, чем у легированной стали. Магниевые сплавы немагнитны и не дают искры при ударе. По удельной жесткости при изгибе и кручении магниевые сплавы превышают алюминиевые на 20 % и стали на 50 %. Удельная прочность магниевых сплавов конкурирует с другими сплавами. В качестве примера приведем удельную прочность некоторых марок сплавов.

Сплав в/

Магния (МА/О) 43/1,8=24

Алюминия (В95) 60/2,9=21

Титана (ВТ6) 100/4,5=22

Железа (Н18К9МА) 180/7,5=23

Рис.3.1. Диаграммы состояния и изменение механических свойств:

б) – Mg - Al; в) – Mg - Zn; а) – Mg – Mn

Промышленные магниевые сплавы подразделяются на литейные для получения деталей фасонного литья (МЛ) и деформируемые - для получения полуфабрикатов и изделий путем пластической деформации (МА). По применению магниевые сплавы подразделяются на конструкционные и сплавы со специальными свойствами. В табл.3.1 приведены химический состав и механические свойства литейных магниевых сплавов, прошедших определенный вид термической обработки.

Лучшими литейными свойствами обладают сплавы МЛ4, МЛ5, МЛ6 при достаточно высоких механических параметрах. Сплав МЛ10 позволяет получить детали с повышенной коррозионной стойкостью, которые могут длительно работать при температуре 250 С. Сплав МП12 наряду с высокими механическими свойствами отличается высокой коррозионной стойкостью и хорошими литейными свойствами. Он может применяться для отливки деталей высокой герметичности и прочности в условиях динамических нагрузок. Сплавы МЛ9, МЛ1О, МЛ19 применяют как жаропрочные.

При выплавке и литье магниевых сплавов применяют специальные меры предосторожности для предотвращения возгорания сплавов. Плавку ведут в железных тиглях под слоем флюса, а при разливке струю металла посыпают серой, так как образующийся сернистый газ предохраняет сплав от воспламенения. Коэффициент усадки магниевых сплавов находится в пределах 1,1-1,5 %.

Для изготовления деталей бортовой аппаратуры (шасси, каркасы, передние панели) применяют магниевые сплавы МЛ5, МЛ6, МЛ12, МЛ15, благодаря их высокой удельной прочности, высокой вибрационной прочности и демпфирующей способности. Детали из этих сплавов могут изготавливаться литьем в кокиль, под давлением.

Составы и механические свойства деформируемых магниевых спла­вов приведены в табл.3.2.

Деформируемые магниевые сплавы выпускаются в виде горячекатаных прутков, полос, профилей, а также штамповок и поковок.

Магниевые сплавы, имеющие гексагональную структуру, при низких температурах не обладают высокой пластичностью, так как сдвиг происходит только по плоскостям базиса (0001). При нагрузке до 200-300 °С появляются дополнительные плоскости скольжения (1011) (1120) и пластичность возрастает. Штамповку проводят в интервале температур 480-280 °С.

Сплавы МА2, МА2-1 обладают достаточно высокими механическими свойствами, хорошей технологической пластичностью и свариваемостью, поддаются всем видам листовой штамповки, однако склонны к коррозии под напряжением.

Сплавы МА14, МА15 имеют высокую прочность, хорошую технологическую пластичность и не склонны к коррозии под напряжением. Сплавы упрочняются в процессе искусственного старения при 160-170 °С.

При производстве деталей РЭС из магниевых деформируемых сплавов можно осуществлять сварку (особенно аргонно-дуговую) и механическую обработку. Для защиты деталей от коррозии их оксидируют, а затем наносят лакокрасочные покрытия.

Магниевый сплав МА17, легированный церием Се (0,7-1,5 %) и марганцем (0,2-0,7%), применяется для изготовления звукопроводов ультразвуковых линий задержки.

Специальный магниевый сплав марки МЦН, легированный Zn (0,1-0,3 %), Zr (0,4 -0,7 %), Ca (0,4-0,75 %), Y (0,02-0,05 %), предназначен для литья деталей, работающих в условиях воздействия вибрационных нагрузок. Демпфирующая способность сплава МЦН в несколько десятков раз выше, чем магниевых сплавов, используемых в качестве конструкционных сплавов. Использование сплава в деталях, подвергающихся действию вибрационных нагрузок, увеличивает надежность и срок службы изделий, а также снижает механические шумы.

Таблица 3.1