МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Югорский государственный университет» (ЮГУ)
НИЖНЕВАРТОВСКИЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИКУМ
(филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
Высшего образования «Югорский государственный университет»
(ННТ (филиал) ФГБОУ ВО «ЮГУ»)
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА №8
Тема Материалы с особыми магнитными, тепловыми и электрическими свойствами
| Выполнил обучающийся группы 3МЭ61 | Д. С. Сень | |
| Проверил преподаватель | Т. Г. Амосова |
Нижневартовск
-2018-
Содержание:
1 Материалы с особыми магнитными, тепловыми и электрическими свойствами
2. Перечень используемых источников
Материалы с особыми магнитными, тепловыми и электрическими свойствами
К прецизионным сплавам относятся высоколегированные сплавы с заданными физическими и физико-механическими свойствами, требующие узких пределов массовых долей элементов в химическом составе, специальной технологии выплавки и специальной обработки.
Детали из прецизионных сплавов играют существенную роль в приборах и автоматических устройствах. Они служат источником, усилителем или фильтром основного сигнала, приводя в действие всю систему и определяя надежность ее работы. От качества этих сплавов зависит качество и надежность приборов, автоматических устройств в радиоэлектронике, вычислительной технике, электротехнике и других важнейших отраслях техники, определяющих научно-технический прогресс.
Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) благодаря малому значению ТКЛР в некотором интервале температур сохраняют постоянными свои линейные размеры, а следовательно, и объем.
В зависимости от величины ТКЛР сплавы делятся на три группы:
1) сплавы с минимальным, близким к нулю, ТКЛР;
2) сплавы с низким ТКЛР;
3) сплавы со средним ТКЛР.
Сплавы с минимальным ТКЛР применяют для изготовления деталей высокоточных приборов, аппаратов и устройств, измерительных инструментов, эталонов длины и других изделий, требующих стабильности размеров в интервале климатических изменений температур.
Сплавы данной группы пластичны, хорошо обрабатываются резанием, свариваются, паяются.
Для изделий с высокой стабильностью размеров в интервале температур от минус 60 до плюс 100°С применяются сплавы с ТКЛР, близким к нулю,—36Н (инвар) и 32НКД (суперинвар). Для конструкций и трубопроводов, работающих при низких температурах, применяются сплавы 36НХ и 39Н, структура и свойства которых стабильны до температуры жидкого гелия.
Рассмотренные сплавы не упрочняются термообработкой, их прочность возрастает после наклепа. Упрочняется термообработкой дисперсионно-твердеющий сплав 35НКТ после закалки и отпуска, закалки с последующей деформацией и отпуском, а также специального отжига.
Термическая обработка изделий из сплавов данной группы производится для минимального значения ТКЛР и стабилизации размеров.
Сплавы с низким и средним ТКЛР. Сплавы этих групп предназначены для вакуумноплотных соединений с неорганическими диэлектриками — стеклом, керамикой, слюдой, искусственным сапфиром и т. д. Указанные сплавы в интервале рабочих температур от —70 до + 550°С имеют ТКЛР, близкий или равный по величине ТКЛР соединяемых с ними диэлектриков.
Из сплавов данных групп наиболее широко известен сплав 29НК (ковар). Он имеет такой же ТКЛР, как и термостойкое стекло. В коваре часть никеля заменена кобальтом, который повышает точку Кюри и расширяет область применения сплава до 420°С. Сплав хорошо спаивается со стеклом, так как оксидный слой достаточно прочно связан с основным металлом и хорошо смачивается расплавленным стеклом.
Ковар технологичен, хорошо обрабатывается давлением и резанием и поэтому широко применяется в электровакуумном производстве.
Для сплавов 47НД, 47НД-ВИ, 52Н, 52Н-ВИ, применяемых также в качестве магнитных материалов для герметизированных магнитоуправляемых контактов, дополнительно к ТКЛР нормируется также индукция насыщения (не менее 1,4—1,5 Тл) и коэрцитивная сила (не менее 16 А/м).
Сплав 58Н-ВИ (инвар стабиль) имеет ТКЛР, близкий к ТКЛР стали и чугуна. У сплава должна быть высокая стабильность размеров и ТКЛР во времени, так как его применяют для изготовления штриховых мер (отсчетных шкал), встраиваемых в координатно-расточные станки высокой точности.
Прецизионные сплавы с заданными свойствами упругости обладают высокими упругими свойствами в сочетании с другими специальными свойствами (повышенной прочностью и коррозионной стойкостью, немагнитностью, заданным значением модуля нормальной упругости (Е) и температурным коэффициентом модуля упругости (βу)).
По способу упрочнения и физико-механическим свойствам сплавы с заданными свойствами упругости можно условно разделить на три группы:
1) дисперсионно-твердеющие коррозионно-стойкие сплавы на основе никеля (97НЛ, 68НХВКТЮ) и на основе систем Fe — Ni — Сr (36НХТЮ, 36НХТЮ5М, 36НХТЮ8М) и Fe —Сr —Ni (17ХНГТ), упрочняющиеся в результате закалки и старения или закалки, холодной пластической деформации и старения;
2) деформационно-твердеющие коррозионно-стойкие сплавы на основе системы Со — Сr — Ni (40КХНМ и 40КНХМВТЮ), упрочняющиеся только в результате закалки, холодной пластической деформации и старения;
3) сплавы с температурно-стабильным модулем упругости (элинвары) на основе систем Fe — Ni — Сr (42НХТЮ, 42НХТЮА, 44НХТЮ) и Fe — Ni — Со (43НКТЮ).
Дисперсионно-твердеющие коррозионно-стойкие сплавы обладают повышенными прочностными и упругими свойствами, теплостойкостью, коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и ряде агрессивных сред. Из них изготавливают упругие чувствительные элементы и детали приборов, работающих в агрессивных средах и в широком диапазоне температур.
Деформационно-твердеющие сплавы на основе системы Со — Cr — Ni имеют очень высокую прочность, высокую усталостную прочность, твердость, износостойкость и коррозионную стойкость. Они немагнитны. Основное назначение сплавов — заводные пружины различных механизмов, керны электроизмерительных приборов, хирургические детали. Сплавы упрочняют термомеханической обработкой, включающей закалку, холодную пластическую деформацию с большой степенью обжатия и старение. Основное упрочнение сплавов происходит в процессе холодной пластической деформации.
Сплавы с температурно-стабильным модулем упругости (элинвары). Элинвары — сплавы на основе систем Fe — Ni — Cr и Fe — Ni — Co, обладающие температурно-стабильным модулем упругости при 100—350°С, имеющие повышенные прочностные и упругие свойства. Указанные сплавы ферромагнитны. Они сохраняют низкий температурный коэффициент модуля упругости до температуры магнитного превращения — точки Кюри. Элинвары применяются для упругих чувствительных элементов прецизионных приборов, волосковых спиралей часовых механизмов и других изделий, от которых требуются высокие упругие свойства, не зависящие от температуры.
Прецизионные сплавы с заданным электрическим сопротивлением обладают необходимым сочетанием электрических и других свойств. Они подразделяются на две группы:
1) сплавы с высоким электрическим сопротивлением;
2) сплавы с заданным температурным коэффициентом электрического сопротивления.
Сплавы с высоким электрическим сопротивлением применяются для электронагревательных элементов печей с предельной рабочей температурой 950—1350°С, бытовых приборов, электрических аппаратов теплового действия, элементов сопротивления.
Так как сплавы данной группы длительно работают на воздухе при высоких температурах, то наряду с высоким удельным электросопротивлением, они должны обладать высокой жаростойкостью (окалиностойкостью) и достаточной жаропрочностью.
Важнейшими эксплуатационными характеристиками сплавов данной группы являются предельная рабочая температура и величина удельного электрического сопротивления.
Наиболее широко для электронагревателей печей, бытовых приборов и электрических аппаратов теплового действия, работающих при высоких температурах (950— 1350°С), применяются сплавы на основе систем Ni — Сr (Х20Н80, Х20Н80-Н, Х15Н60-Н и др.) и Fe — Сr — А1 (Х15Ю5, Х23Ю5 и др.).
Недостаток нихромов — высокое содержание дефицитного никеля. Высокое удельное электрическое сопротивление имеют и сплавы на основе Fe — Сr — А1. Они дешевле нихромов, но уступают им по жаростойкости и технологичности. При медленном охлаждении ниже 500°С или выдержке в интервале 450—500°С сплавы на основе системы Fe — Сr — А1 охрупчиваются (так называемая«хрупкость 475»). Для устранения хрупкости применяется закалка с 750—860°С с охлаждением в воде. При высоких температурах (выше 1100—1200°С) сплавы на основе системы Fe — Сr — А1 имеют низкое сопротивление ползучести, что приводит к провисанию нагревателей под собственным весом. Для предотвращения провисания необходимо располагать нагреватели на опорах по всей их длине.
Сплавы прецизионные с высоким электрическим сопротивлением выпускают в виде холоднотянутой проволоки, холоднокатаной и плющеной ленты, круглых калиброванных (холодно- и теплотянутых) сплавов, сортового проката (горячекатаного круглого сечения и теплокатаного квадратного сечения) по ГОСТ 12766.1 —77 — 12766.5—77.
Сплавы с заданным электросопротивлением используются для электроизмерительных приборов и резисторов. Помимо высокого удельного электросопротивления, от них требуется высокая стабильность значения удельного электросопротивления во времени и низкий температурный коэффициент электрического сопротивления достигается после стабилизирующей термообработки — отпуска. Так, сплав марки Н80ХЮД-ВИ на основе системы Ni — Сr, имеющий низкий температурный коэффициент электрического сопротивления и высокое удельное электрическое сопротивление, подвергается следующей термообработке: закалке с 1000—1050 °С и отпуску при 450—550 "С с выдержкой 2—5 ч. Он применяется для малогабаритных прецизионных резисторов.
Для непрецизионных резисторов неответственного назначения, соединителей в изделиях электронной техники и для ответственных деталей внутри вакуумных приборов, применяются нихромы марок Х20Н80-ВИ и Х15Н60-ВИ. Эти сплавы имеют температурный коэффициент электрического сопротивления в интервале температур от -60 до 100 °С.
Сплав на основе системы Ni — Fe — Со марки Н50К10 обладает высоким постоянным температурным коэффициентом электрического сопротивления до 5,5 ·10-3К-1` в интервале температур от 20 до 500 °С. Он применяется для термодатчиков и термочувствительных элементов.
Перечень используемых источников
Веб Сайт- https://studfiles.net/preview/5873045/page:16/