Модуль упругости д16т: Дюралюминий Д16Т – хим состав марки, где купить

alexxlab | 14.05.1974 | 0 | Разное

Содержание

состав, свойства, область применения, аналоги

Распространение современных технологий привело к появлению материалов с исключительными эксплуатационными качествами. Примером можно назвать дюралюминий, который весьма распространен на сегодняшний день. Характеристики Д16Т позволяют использовать материалы этой группы при изготовлении самых различных конструкций и механизмов. Сегодня рассматриваемый сплав применяется в авиационной и космической промышленности, что можно связать сочетание высокой прочности с легкостью.

Сплав Д16Т

Расшифровка марки Д16Т

Расшифровка марки позволяет определить ее основные эксплуатационные качества и химический состав. Марка Д16Т относится к классу дюралюминия, который характеризуется высокой концентрацией легирующих элементов.

Сегодня расшифровывают Д16Т при применении ГОСТа. В отличии от других сплавов, рассматриваемые маркируются по собственной системе. Дюралюминий Д16Т расшифровывается следующим образом:

  1. Д – обозначение материалов группы дюралюминия. Она существенно отличается от обычного алюминия, что связано с включением в состав различных легирующих элементов. Концентрация других химических элементов позволяет изменить многие эксплуатационные качества.
  2. 16 – номер сплава. По сути эта цифра не указывает на какие-либо качества, но она используется для обозначения сплава с определенными качествами.
  3. Т – символ, который обозначение проведение закалки и естественного старения. Термическая обработка, связанная с закалкой, предусматривает оказание воздействия высокой температуры, за счет чего происходит перестроение поверхностного слоя.

Алюминий Д16Т весьма распространен в области, где производятся ответственные механизмы и устройства, на которые будет оказываться серьезное воздействие со стороны окружающей среды.

Скачать ГОСТ 4784-97

Химический состав

Химический состав каждого материала имеет свои определенные особенности, которые и определяют физико-механические качества.

Рассматриваемый алюминиевый сплав Д16Т относится к группе Al-Cu-Mg с легированием марганца. Химический состав сплава Д16Т характеризуется следующим образом:

  1. Большая часть сплава – алюминий, концентрация которого доходит до показателя 94,7%.
  2. Остальная часть массы приходится на магний, медь и другие различные примеси.
  3. Включение в состав марганца определяет существенно увеличение коррозионной стойкости сплава Д16Т и увеличить некоторые механические свойства.
  4. В состав включается небольшая доля титана и железа. Негативное влияние на сплав Д16Т оказывает концентрация железа. Это связано с тем, что подобный химический элемент не растворяется в алюминии, создает неоднородные пластины. Концентрация железа выдерживается в строгом пределе, так как неоднородная структура может привести к серьезным проблемам.

Химический состав сплава Д16Т

Дуралюмин производится при тщательном контроле концентрации всех элементов. Увеличение в составе количества железа приводит к тому, что металл становится менее однородным, за счет чего падает качество и ухудшаются другие эксплуатационные качества. Титан и марганец должны также выдерживаться в определенном диапазоне концентрации, так как слишком высокий и низкий показатели могут привести к изменению основных физико-механических качеств.

Свойства материала

Сплав Д16Т, характеристики которого можно назвать весьма привлекательными, обладает огромным количеством преимуществ в сравнении с другими сплавами.

Особенности дюралюминия определяют то, что этот сплав во многом обходит обычный алюминий и другие материалы. Физические и механические свойства заключаются в следующих моментах:

  1. Высокая стабильность структуры. За счет этого изготавливаемые изделия могут прослужить долго и выдерживают существенное воздействие со стороны окружающей среды.
  2. Плотность материала определяет его низкий удельный вес, уровень которого составляет 2800 кг/м3. За счет этого получаемые изделия становятся легкими. Именно поэтому Д16Т получил распространение в авиастроении и при изготовлении элементов, которые применяются при изготовлении оборудования для космической промышленности. Для того чтобы устройство смогло преодолеть земную тягу с меньшими энергетическими затратами создаваемая конструкция должна иметь небольшой вес. Проведенные исследования указывают на то, что Д16Т в 3 раза легче стальных.
  3. Повышенное сопротивление к микроскопической деформации в процесс эксплуатации. Это связано с тем, что модуль упругости имеет довольно высокое значение.
  4. Высокий предел прочности Д16Т достигается за счет включения в состав огромного количества легирующих элементов, к примеру, титана. При этом твердость сплава Д16Т составляет 42 МПа.
Механические свойства сплава Д16Т при определенной температуре
Механические и физические свойства сплава Д16Т

Кроме этого, температура плавления дюралюминия Д16Т довольно высокая. За счет этого есть возможность использовать сплав при создании различных устройств, которые могут эксплуатироваться при высоком сопротивлении воздуха. Слишком высокое сопротивление становится причиной, по которой металл нагревается и становится более мягким, пластичным. Высокая температура плавления позволила применять дюралюминий при изготовлении летательных аппаратов, так как обычный алюминий нагревается и становится мягким и менее прочным.

Область применения

Широкая область применения Д16Т связана с его основными эксплуатационными качествами. Стоит учитывать, что сложности, возникающие в процессе производства, существенно повышают стоимость этого сплава. Несмотря на распространение алюминия, дюралюминий применяется лишь в случае, когда это требуется. Сплав Д16Т выпускается в следующих видах:

  1. Листы.
  2. Уголки.
  3. Прутки.
  4. Плиты.
Колесные проставки из сплава Д16Т
Накладка газовой трубы из Д16Т

Стоит учитывать, что сплав крайне редко поставляется на производственную площадку в чистом виде. Для повышения основных эксплуатационных качеств зачастую проводится химикотермическая обработка. Заготовки применяются для получения следующих изделий:

  1. Элементы обшивки.
  2. Каркасы.
  3. Тяги.
  4. Лонжероны.

Форма выпуска:

  1. В чистом виде. Как ранее было отмечено, в этой форме заготовки встречаются редко.
  2. В закаленном или естественно состаренном состоянии.
  3. После искусственного состаривания.
  4. Плакированные.
  5. Отоженные.

Очень большое распространение получили заклепки, изготавливаемые из рассматриваемого материала. Это связано с тем, что заклепки из Д16Т характеризуются высоким показателем сопротивления на срез.

Термическая обработка позволяет существенно увеличить основные эксплуатационные качества. По установленным стандартам подобного рода улучшение позволяет повысить устойчивость металла к воздействию высокой температуры. К примеру, крепежные элементы могут выдерживать температуру от 120 до 230 градусов Цельсия. Применяется сплав и в машиностроительной сфере при создании кузова.

Аналоги Д16Т

В продаже встречается довольно большое количество зарубежных аналогов. Дюраль д16 производится с учетом установленных стандартов и имеет соответствующие характеристики. Д16Т аналоги маркируются по своим стандартам, к примеру, т3511.

Аналог Д16Т — сплав 2024
Расплавка 2024

При рассмотрении аналогов следует учитывать особенности проводимой термической обработки Д16ЧТ:

  1. Для начала выполняется температурная закалка, для чего заготовка нагревается до температуры 500 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что слишком высокая температура приводит к пережогу алюминий и ухудшению его основных качеств. При этом изменения происходят резко. Поэтому следует уделять много внимания температурному режиму.
  2. Следующий шаг заключается в закалке в холодной воде. При этом большое значение имеет температура воды. Оптимальным значением принято считать диапазон от 250 до 350 градусов Цельсия.
  3. Далее для улучшения основных качеств проводится естественное старение. Процесс достаточно прост, поверхность контактирует с воздухом, температура которого схожа с комнатной. Процесс длиться в течение 4-5 дней.

В результате проведенного процесса поверхность приобретает твердость около 125-130 НВ. Подобный показатель можно назвать максимальным значением для сплавов рассматриваемой группы.

В заключение отметим, что применение современных технологий позволяет выдерживать процент концентрации всех элементов строго в рекомендуемом диапазоне. За счет этого повышается качество сплава и его основные характеристики.

Сплав Д16, Д16Т, Д16М

Эти сплавы называют дюралюминием, они представляют собой алюминий с добавкой нескольких процентов меди и легированы магнием. Из дюралюминия изготавливат как прутки круглого сечения, так и листовую продукцию. Химсостав у них идентичный, а буква в конце обозначает:

  • Д16М - отожженный, мягкий
  • Д16Т - закалённый, состаренный, твёрдый

Химический состав Д16 не отличается от химического состава Д16т и Д16м.

Химический состав Д16
Fe Si Mn Cr Ti Al Cu Mg Zn Примесей -
до 0.5 до 0.5 0.3 - 0.9 до; 0.1 до 0.15 90.9 - 94.7 3.8 - 4.9 1.2 - 1.8
до 0.25
прочие, каждая 0.05; всего 0.15 Ti+Zr < 0.2

 

Свойства Д16, Д16Т, Д16М

Д16 - это сплав алюминия с магнием и медью. Такие сплавы именуются дюралями, а дюрали применяются в качестве конструкционных сплавов в авиационной и космической промышленности, благодаря их прочности и относительной лёгкости.
Алюминиевый сплав Д16 – дюралюминий повышенной прочности системы А1–Сu–Мg. По твердости и механической прочности он не уступает стали, обладая в 3 раза меньшим удельным весом. Дюралюминий Д16 обладает одним главным недостатком – низкой коррозионной стойкостью и нуждается в специальных антикоррозийных средствах защиты. В большинстве своем сплав плакируют или анодируют, что существенно повышает его сопротивление коррозии.

Рассмотрим мех св-ва Д16 - там, где в последней колонке указано "закалка и старение" - это механические свойства Д16Т.

Механические свойства Д16 при Т=20oС
Сортамент Размер

Преде кратковременной прочности sв

предел текучести sT
удлинение при разрыве d5 Термообработка
- мм МПа МПа % -
Трубы, ГОСТ 18482-79   390-420 255-275 10-12  
Пруток, ГОСТ 21488-97   245 120 12  
Пруток, ГОСТ 21488-97 Ø 8 - 300 390-410 275-295 8-10 Закалка и старение
Пруток, высокой прочности, ГОСТ 51834-2001   450-470 325-345 8-10 Закалка и старение
Пруток, повышенной пластичности, ГОСТ 51834-2001   410 265 12 Закалка и старение
Лента отожжен., ГОСТ 13726-97   235   10  
Профили, ГОСТ 8617-81 10 - 150 412 284 10 Закалка и искуственное старение
Профили отожжен., ГОСТ 8617-81   245   12  
Плита, ГОСТ 17232-99   345-420 245-275 3-7 Закалка и старение

Механические св-ва Д16 сильно зависят от термообработки. Так предел прочности при растяжении sв  для листов из Д16т и Д16м различаются в 2 раза, порядка 20 кгс/мм2 для листов Д16АМ и 40 кгс/мм2 для листа Д16АТ.

Твердость Д16
Твердость Д16Т после закалки и старения HB 10 -1 = 105   МПа
Твердость Д16М Сплав отожженный  HB 10 -1 = 42   МПа

 

Физические свойства Д16
T Температура Модуль упругости первого рода E 10- 5 Коэффициент температурного (линейного) расширения a 10 6 теплоемкость l Плотность r Удельная теплоемкост C Удельное электросопротивление R 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 0.72     2770    
100   22.9 130   0.922  

Такие свойства, как удельная плотность, теплоемкость, электропроводность одинаковы для Д16, Д16т, Д16м.

Термообработка Д16

Для увеличения прочности, дюралюминий Д16 подвергают температурной закалке, нагревая до 500 градусов и охлаждая до 250-350.
Закалку проводят в подогретой воде (в холодной воде появляются трещины), что значительно увеличивает стойкость дюралюминия Д16 к кристаллизационной коррозии. Затем его подвергают естественно старению в течение 4-5 суток при комнатной температуре, обеспечивающему максимальные антикоррозийные свойства. В производстве прокат из сплава Д16 подвергают искусственному старению, повышая температуру до 100 градусов, тогда это занимает несколько часов, а прочностные характеристики такие же, как и при естественном старении.

Предел прочности и твердость, отражающие сопротивление сплава макропластическим деформациям при кратковременных нагрузках, после начальных стадий старения (естественного старения или низкотемпературного искусственного старения дюралюминия) имеют наивысшие значения. После последующих стадий старения сплава уменьшается неоднородность выделений по объему, появляются выделения и в приграничной зоне, уменьшается скорость диффузионных процессов в сплаве, уменьшается запас химической свободной энергии и количество неравновесных вакансий. В связи с этим сопротивление микропластическим деформациям при кратковременном нагружении и длительных испытаниях в условиях релаксации напряжений, особенно при повышенной температуре, значительно повышается. Одновременно, поскольку при этом несколько уменьшается дисперсность выделений, наблюдается некоторое уменьшение сопротивления макропластической деформации (прочности и твердости) в сравнении с характеристиками сплава после начальных стадий старения. Дуралюминиевые сплавы по сравнению с другими алюминиевыми сплавами наиболее чувствительны к скоростям охлаждения при закалке, поэтому воду для закалки подогревают до 40-80 градусов. 

Зарубежные аналоги материала Д16
США Германия Япония Франция Англия Евросоюз Италия Польша Чехия Австрия Швейцария Inter
- DIN,WNr JIS AFNOR BS EN UNI PN CSN ONORM SNV ISO
2024 AA2024 AA2124

3.1355

AlCuMg2

2024

2024

 A-U4GI

2024

ENAW-2024

ENAW-AlCu4Mg1

P-AlCu4.4MgMn AICu4Mg2 424203 AICuMg2 Al4Cu1.2Mg

2024 AlCu4Mg1 AlCuMg1

Механические свойства алюминия – aluminium-guide.com

Что такое механические свойства?

Механические свойства алюминия, как и других материалов – это свойства, которые связаны с упругой и неупругой реакцией материала на приложение к нему нагрузки, в том числе, зависимость между напряжениями и деформациями. Примерами механических свойств являются:

  • модуль упругости (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
  • предел прочности (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
  • предел текучести
  • предел усталости
  • удлинение (относительное) при разрыве
  • твердость.

Механические свойства часто ошибочно относят к физическими свойствам.

Механические свойства материалов, в том числе, алюминия и его сплавов, которые получают путем испытания материала на растяжение, например, модуль упругости при растяжении, прочность при растяжении, предел текучести при растяжении и относительное удлинение называют механическими свойствами при растяжении.

Модуль упругости

Модуль упругости, который часто называют модулем Юнга – это отношение напряжения, которое приложено к материалу, к соответствующей деформации в том интервале, когда они являются прямо пропорциональными друг к другу.

Различают три типа напряжений и соответственно три типа модулей упругости для любого материала, в том числе для алюминия:

  • модуль упругости при растяжении
  • модуль упругости при сжатии
  • модуль упругости при сдвиге (сдвиговый модуль упругости).

Таблица – Модули упругости при растяжении алюминия и других металлов [1]

Рисунок 1 – Кривые растяжения алюминия и низкоуглеродистой стали [4]

Рисунок 2 – Влияние легирующих элементов в алюминиевых сплавах на их плотность т модуль упругости [4]

Прочность при растяжении

Отношение максимальной нагрузки перед разрушением образца при испытании его на растяжение на исходную площадь поперечного сечения образца. Также применяются термины «предел прочности при растяжении» и «временное сопротивление разрыву».


Рисунок 3 – Кривые растяжения алюминия в сравнении и различными металлами и сплавами [4]

Предел текучести

Напряжение, которое необходимо для достижения заданной малой пластической деформации в алюминии или другом материале при одноосной растягивающей или сжимающей нагрузке.

Если пластическая деформация под воздействием растягивающей нагрузки задается как 0,2 %, то применяется термин «предел текучести 0,2 %» (Rp0,2).

Рисунок 4 – Типичная диаграмма напряжение-деформация
для алюминиевых сплавов

Удлинение (при разрыве)

Часто называется «относительным удлинением». Увеличение расстояния между двумя метками на испытательном образце, которое возникает в результате деформирования образца при растяжении до разрыва между этими метками.

Величина удлинения зависит от размеров поперечного сечения образца. Например, величина удлинения, которая получена при испытании алюминиевого листового образца будет ниже для тонкого листа, чем для толстого листа. Тоже самое относится и к прессованным алюминиевым профилям.


Рисунок 5 – Влияние легирующих элементов на прочностные свойства и относительное удлинение [4]

Удлинение А

Удлинение в процентах после разрыва образца при исходном расстоянии между метками 5,65 · √ S0, где S0 – исходная площадь поперечного сечения испытательного образца. Устаревшее обозначение этой величины А5 в настоящее время не применяется. Аналогичная величина в русскоязычных документах обозначается δ5.

Легко проверить, что для круглых образцов это расстояние между исходными метками вычисляется как 5·d.

Удлинение А

50мм

Удлинение в процентах после разрыва образца по отношению к исходной длине между метками 50 мм и постоянной исходной ширине испытательного образца (обычно 12,5 мм). В США применяется расстояние между метками в 2 дюйма, то есть 50,8 мм.

Сдвиговая прочность

Максимальное удельное напряжение, то есть максимальная нагрузка, разделенная на исходную площадь поперечного сечения, которую выдерживает материал при испытании на сдвиг. Сдвиговая прочность обычно составляет около 60 % от прочности при растяжении.

Сдвиговая прочность является важной характеристикой качества заклепок, в том числе, алюминиевых.


Рисунок 6 – Прочность на сжатие, прочность на сдвиг, несущая прочность и
твердость различных алюминиевых сплавов [4]

Коэффициент Пуассона

Отношение между продольным удлинением и поперечным сокращением сечения при одноосном испытании. Для алюминия и всех алюминиевых сплавов во всех состояниях коэффициент Пуассона обычно составляет 0,33 [2].

Твердость

Сопротивление металла пластическому деформации, обычно измеряемое путем отпечатка.

Твердость Бринелля (HB)

Сопротивление проникновению сферического индентора при стандартизированных условиях.

Для алюминия и алюминиевых сплавов твердость НВ приблизительно равна 0,3·Rm, где Rm – предел прочности при растяжении, выраженный в МПа [2].

Если применяется индентор из карбида вольфрама, то применяется обозначение HBW.

Твердость Викерса (HV)

Сопротивление проникновению алмазного индентора в виде квадратной пирамиды при стандартизированных условиях. Твердость HV приблизительно равна 1,10·HB [2].

Усталость

Тенденция металла разрушаться при длительных циклическом напряжении, которое значительно ниже предела прочности при растяжении.


Рисунок 7 – Различие в усталостном поведении низкоуглеродистой стали иалюминиевых сплавов [3]

Усталостная прочность

Максимальная амплитуда напряжения, которую может выдерживать изделие при заданном количестве циклов нагружения. Обычно выражается как амплитуда напряжения, которая дает 50%-ную вероятность разрушения после заданного количества циклов нагружения [2].

Усталостная выносливость

Предельное напряжение, ниже которого материал будет выдерживать заданного количество циклов напряжения [2].

Механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов

В таблицах ниже [3] представлены типичные механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов:

  • предел прочности при растяжении
  • предел текучести при растяжении
  • удлинение при растяжении
  • усталостная выносливость
  • твердость
  • модуль упругости

Механические свойства представлены отдельно:

  • для алюминиевых сплавов, упрочняемых нагартовкой.
  • для алюминиевых сплавов, упрочняемые термической обработкой.

Эти механические свойства – типичные. Это означает, что они годятся только для сравнительных целей, а не для инженерных расчетов. В большинстве случаев они являются средними значениями для различных размеров изделий, их форм и методов изготовления.

Источник:

  1. Материалы Алюминиевой ассоциации Германии
  2. Global Advisory Group GAG – Guidance “Terms and Definitions” – 2011-01
  3. Aluminium and Aluminium Alloys. – ASM International, 1993.
  4. TALAT 1501

Оценка упрочнения алюминиевых сплавов микродуговой обработкой по результатам статических и динамических испытаний Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.357:669.715

В. Н. Малышев

ОЦЕНКА УПРОЧНЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ МИКРОДУГОВОЙ ОБРАБОТКОЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Проведенные исследования влияния микродуговой обработки алюминиевых сплавов на их механические характеристики показали существенное повышение прочностных характеристик (в первую очередь модуля упругости) в области упругого деформирования. Результаты статических и динамических тестов подтвердили эффект упрочнения алюминиевых сплавов МДО-обработкой.

Введение

Оценка физико-механических свойств покрытий, сформированных микродуговым оксидированием, является необходимым и важным этапом исследования их характеристик, т.к. физико-механические свойства материала являются, как правило, определяющими при выборе его для тех или иных условий эксплуатации. В частности для оценки износостойкости и других триботехнических характеристик знание уровня физико-механических свойств покрытий позволяет, используя существующие зависимости между физико-механическими свойствами и износостойкостью [1, 2], прогнозировать работоспособность трущегося сопряжения в зависимости от внешних условий нагружения.

При микродуговом оксидировании (МДО) происходят сложные процессы окисления поверхностного слоя металла с образованием плотного, прочного покрытия. Высокий уровень механических свойств формирующихся покрытий в первую очередь обусловлен образованием в процессе МДО высокотемпературной модификации окиси алюминия а -А1203.

Изучение основных физико-механических характеристик МДО-покрытий (модуля упругости, пределов прочности и текучести, степени пористости и рыхлости и т.д.) с использованием обычных методов определения этих характеристик осложняется тем, что выделение в чистом виде участка покрытия в объеме, достаточном для проведения механических испытаний традиционными методами на растяжение или сжатие хотя бы на микрообразцах, является исключительно трудной задачей. С другой стороны, свойства покрытия, отделенного от подложки, в особенности его прочностные характеристики, будут значительно отличаться от свойств, определенных в условиях, когда покрытие с подложкой составляют единое целое.

В связи с этим основная оценка физико-механических характеристик покрытий, сформированных методом МДО, была осуществлена ранее методом кинетической микротвердости [3, 4].

Тем не менее испытания алюминиевых сплавов со сформированным на их поверхности МДО-покрытием традиционным способом на статический разрыв образцов позволяют получить информацию о степени упрочнения материала и проследить кинетику изменения механических характеристик от прикладываемого разрывного усилия.

Цель исследования. Оценить эффект упрочнения алюминиевых сплавов, обработанных методом микродугового оксидирования, используя традиционные методы испытаний на растяжение, сжатие, изгиб и т.п.

Материалы и методика эксперимента. Исследования проводили на сплавах алюминия Д16, Д16АТ и АМг6 [5-8]. Плоские образцы стандартной формы (рис. 1) вырезались из листов толщиной 3 и 1,5 мм соответственно. Анодно-катодную обработку микродуговым методом проводили на конденсаторном источнике питания в слабощелочном электролите при плотности анодного тока = 10 А/дм2 и соотношении Ik/Ia = 0,95. При этом получали несколько серий образцов (по 6-7 образцов в каждой серии), отличающихся по толщине сформированного покрытия. Кроме того, для выявления характера влияния покрытия на прочностные характеристики алюминиевых сплавов часть образцов покрывали наполовину рабочей длины l.

А

< / \< н —►

i 1 з 1 Г < >- — < .а <■ >

v; —

А L

< ■*. ► L ►

Размеры АМг6 Д16Т Д16АТ

b0, мм 3 3 20

l0, мм 45 60 150

A, мм 60 75 210

B, мм 15 15 75

L, мм 75 90 250

Рис. 1 Вид и размеры образцов стандартной формы для испытаний на статическое растяжение (АМг6, Д16Т) и циклическое растяжение-сжатие (Д16АТ)

Испытания при статических нагрузках осуществляли растяжением образцов на установке ИМАШ «АЛА-ТОО» при скорости нагружения 4 мм/мин и постоянной нагрузке. Запись диаграмм растяжения проводили на двухкоординатном самописце Н306.

Для динамических испытаний использовали образцы, вырезанные из алюминиевого сплава Д16АТ по размерам, указанным на рисунке 1, с последующей обработкой методом МДО и симметричным нагружением их растяжением-сжатием. Для сравнения результатов испытаний использовали такие же образцы без обработки МДО, но с концентраторами напряжений в виде отверстий под болтовые соединения, а также при наличии фреттинг-коррозии.

Результаты и их обсуждение. На рисунке 2 приведены типичные диаграммы растяжения образцов, а на рисунке 3 - характерные кривые зависи-

мости напряжения а от относительной деформации є, построенные по диаграммам растяжения. Обработка результатов испытаний показала, что влияние МДО-покрытия на прочностные характеристики алюминиевых сплавов проявляется двояко. В таблице 1 приведены основные механические характеристики алюминиевых сплавов, упрочненных методом МДО, в сравнении с неупрочненными.

Р

--------► /

Рис. 2 Типичная диаграмма растяжения образцов с МДО-покрытием

Рис. 3 Характерные кривые напряжение-деформация для алюминиевых сплавов с МДО-покрытием: 1 - образцы с покрытием толщиной 240 мкм; 2 - образцы с покрытием толщиной 240 мкм, сформированным на половине рабочей длины образцов; 3 - образцы с покрытием толщиной 120 мкм;

4 - образцы неупрочненного сплава алюминия

В области упругого деформирования наблюдается эффект упрочнения.т, МПа Е, ГПа 8, %

1 Упрочнение МДО на толщину X = 240 мкм на длину 1 АМгб 1,46 3,41 33,6 5,01 193,8 117,8 125,7 229 11,8

Д16Т 3,3 3,3 45,0 10,9 399 297 329 112 8,84

2 Упрочнение МДО на толщину X = 240 мкм на длину 1/2 АМгб 1,45 3,23 35,9 4,74 201,1 117,5 126,5 120 8,9

Д16Т 3,3 3,3 45,0 10,9 413 306 336 89 7,85

3 Упрочнение МДО на толщину X — 120 мкм на длину / АМгб 1,40 3,3 33,6 4,55 237,7 140 146,6 212 14,5

Д16Т 3,2 3,2 45,0 10,3 379 279 303 100 10,6

4 Неупрочненные сплавы АМгб 1,3 3,23 34,1 4,18 305,4 142,1 157,9 62,6 17,2

Д16Т 3,15 3,2 45,0 10,1 455 322 374 65,7 9,7

Известия высших учебных заведений.

Материал упрочненного слоя начинает разрушаться в зоне между пределами упругости (сту или ап) и текучести (ат или Стог). Затем нагрузка прикладывается к основному материалу. При этом сопротивление материала уменьшается. Характерно, что упрочняющий эффект имеет место до появления первой трещины, которая отмечается в области предела упругости (рис. 4). Визуальное наблюдение в микроскоп в процессе растяжения образцов позволяло фиксировать момент образования первых трещин. После нарушения сплошности покрытия наблюдается повышенная, по сравнению с исходным материалом, пластическая деформация.

Рис. 4 Характерный вид первой трещины, появляющейся при деформации растяжением МДО-покрытий в диапазоне нагрузок выше области упругости

Как и следовало ожидать, поведение образцов, обработанных наполовину рабочей длины, при растяжении имеет нестабильный характер. Разрушение их происходило чаще по границе обработанной и необработанной поверхностей, однако наблюдались разрушения и в других сечениях. Поэтому сечение по границе обработанной и необработанной поверхностей однозначно нельзя считать концентратором напряжений.

Повышение модуля Юнга для образцов с покрытием сопровождается некоторым снижением их предела упругости, однако это не должно препятствовать применению этих покрытий в конструкциях, испытывающих растяжение, изгиб, сжатие и т.п., поскольку напряжения, возникающие в процессе их работы, значительно ниже предела упругости.

Расположение кривых в области пластического деформирования (рис. 3) явно указывает на разупрочнение алюминиевого сплава, тем большее, чем большей толщины сформировано покрытие. Это объясняется, очевидно, тем, что с ростом толщины уменьшается площадь поперечного сечения алюминиевого сплава, поскольку покрытие при микродуговом оксидировании на

60-90% формируется в глубь материала. При разрушении покрытия и нарушении его сплошности оно уже не оказывает сопротивления деформации растяжения. Аналогичные результаты были получены авторами [9] и на более крупных образцах, при других нагрузках, что подтверждает отсутствие проявления масштабного эффекта. Влияние МДО-обработки сказывается и на пластических характеристиках алюминиевых сплавов, а именно на относительном удлинении 8, которое уменьшается с ростом толщины покрытия.

При проведении усталостных испытаний образцов с покрытиями, сформированными на сплаве Д16АТ, в условиях симметричного нагружения растяжением-сжатием (при изгибе с защемленным концом) получены данные (рис. 5), показывающие повышение пределов выносливости примерно на 20% относительно образцов с концентраторами напряжений (отверстия под болтовое соединение) и при наличии фреттинг-коррозии, и примерно на такую же величину понижение относительно исходных образцов, но без концентраторов напряжений. То есть микродуговая обработка, даже при некотором уменьшении сечения образца, что является, по-видимому, одной из причин более низкой усталостной прочности, в отличие от необработанных образцов, обеспечивает повышение прочности при циклических нагрузках, по сравнению с образцами, имеющими концентраторы напряжений.

сттах, МПа

290

260

230

200

170

140

110

104 105 106 М, циклы 10'

Рис. 5 Кривые усталости при растяжении-сжатии с коэффициентом асимметрии цикла Я = 0: 1 - исходного сплава Д16АТ; 2 - сплава Д16АТ при наличии фреттинг-коррозии; 3 - сплава Д16АТ, упрочненного методом МДО

Заключение

Таким образом, наличие эффекта упрочнения алюминиевых сплавов

при их обработке микродуговым оксидированием позволяет использовать

метод анодно-катодного МДО как эффективное средство упрочнения различных изделий из алюминиевых сплавов.

Список литературы

1. Крагельский, И. В. Основы расчетов на трение и износ / И. В. Крагельский,

B. С. Камбалов, М. Н. Добычин. - М. : Машиностроение, 1980. - 450 с.

2. Сорокин, Г. М. Аналитические критерии оценки износостойкости материалов / Г. М. Сорокин // Заводская лаборатория. - 1994. - № 9. - С. 42-48.

3. Булычев, С. И. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора /

C. И. Булычев, В. П. Алехин. - М. : Машиностроение, 1990. - 224 с.

4. Малышев, В. Н. Физико-механические характеристики и износостойкость покрытий, нанесенных методом микродугового оксидирования / В. Н. Малышев, С. И. Булычев, Г. А. Марков [и др.] // Физика и химия обработки материалов. -1985. - № 1. - С. 82-87.

5. Малышев, В. Н. Влияние анодно-катодной микродуговой обработки на механические характеристики алюминиевых сплавов / В. Н. Малышев, Н. В. Малышева // Анод-88 : тезисы докл. научно-технического семинара. - Казань, 1988. -С. 88-89.

6. Малышев, В. Н. Исследование структуры и износостойкости покрытий, формируемых методом анодно-катодного микродугового оксидирования / В. Н. Малышев // Анод-88 : тезисы докл. научно-технического семинара. - Казань, 1988. -С. 82-83.

7. Малышев, В. Н. Упрочнение деталей узлов трения формированием покрытий анодно-катодным микродуговым методом / В. Н. Малышев, М. В. Голуб, В. И. Струнец // Проблемы современной триботехнологии : тезисы докл. ВНТК. -Николаев, 1988. - С. 16-17.

8. Малышев, В. Н. Повышение долговечности соединений при циклических нагрузках / В. Н. Малышев, В. И. Драган // Тез. докл. научно-технической конференции БрПИ. - Брест, 1991. - С. 36.

9. Александров, В. С. Влияние поверхностной обработки сплава Д16 методом микродугового оксидирования на его прочностные характеристики при статическом нагружении / В. С. Александров, А. Г. Кан, Н. Абдельбаки, В. А. Федоров // Химическое и нефтяное машиностроение. - 1988. - № 9. - С. 27-28.

Шестигранник алюминиевый (дюралевый) ф46мм Д16Т

Шестигранник алюминиевый Д16Т (дюралевый) ф46 мм, в любом количестве от 3мп. Производства КУМЗ (Россия), паспорт качества, порезка, доставка.

Алюминиевый шестигранник служит основой для изготовления разнообразных крепежных элементов: гаек, болтов, шурупов. Они находят применение во многих отраслях промышленности, а также в быту. Например, в автомобилестроении, входя в составные элементы двигателей. Алюминиевый как метал высокоэффективный, продуктивен, его использование положительным образом сказывается на долговечности конкретных деталей и всего механизма, где они служат  составными частями. 

Плотность2,78 г / куб.см0,1 кг / inі

Механические свойства
Твердость, по Бринеллю120120
Твердость Кноп150150
Твердость, Rockwell46,846,8
Твердость, Rockwell B7575
Твердость, Виккерс137137
Предел прочности на растяжение469 МПа68000 фунтов на квадратный дюйм
Предел Предел текучести324 МПа47000 фунтов на квадратный дюйм
Удлинение при разрыве19%19%
Удлинение при разрыве20%20%
Модуль упругости73,1 ГПа10600 KSI
Окончательный несущей способности814 МПа118000 фунтов на квадратный дюйм
Подшипника Предел текучести441 МПа64000 фунтов на квадратный дюйм
Коэффициент Пуассона0,330,33
Предел выносливости138 МПа20000 фунтов на квадратный дюйм
Трещиностойкость26 МПа mЅ23,7 КСИ-inЅ
Трещиностойкость32 МПа mЅ29,1 КСИ-inЅ
Трещиностойкость37 МПа mЅ33,7 КСИ-inЅ
Механическая обработка70%70%
Модуль сдвига28 ГПа4060 KSI
Прочность на сдвиг283 МПа41000 фунтов на квадратный дюйм

Электрические свойства
Удельное электрическое сопротивление5.82e-006 Ом-см5.82e-006 Ом-см

Тепловые свойства
CTE, линейный 68 ° F23,2 мкм / м- ° C12,9 микродюймов / In-° F
КТР, линейный 250 ° С24,7 мкм / м- ° C13,7 микродюймов / In-° F
Удельная теплоемкость0,875 Дж / г- ° C0,209 BTU / lb- ° F
Теплопроводность121 Вт / мК840 BTU в / ч-ftІ- ° F
Точка плавления502 - 638 ° C935 - 1180 ° F
Солид502 ° C935 ° F
Ликвидус638 ° C1180 ° F
 
 
Отжиг Температура413 ° C775 ° F
Решение Температура256 ° C493 ° F

Марочник стали и сплавов - Алюминий, сплав алюминия Д16 : химический состав и свойства



Марочник стали и сплавов - Алюминий, сплав алюминия Д16 : химический состав и свойства
На шаг назадВернуться в справочникНа главную
Материалы -> Алюминиевый деформируемый сплав     ИЛИ     Материалы -> Алюминий, сплав алюминия-все марки
МаркаД16
КлассификацияАлюминиевый деформируемый сплав
Применениедля силовых элементов конструкций самолетов, кузовов автомобилей, труб и т.д.; для детелей, работающих при температурах до -230 град.

Химический состав в % материала Д16

Fe Si Mn Ni TiAl Cu Mg Zn Примесей
до   0.5до   0.50.3 - 0.9до   0.1до   0.190.8 - 94.73.8 - 4.91.2 - 1.8до   0.3прочие, каждая 0.05; всего 0.1
Примечание: Al - основа; процентное содержание Al дано приблизительно

Механические свойства при Т=20oС материала Д16 .

СортаментРазмерНапр.sв sT d5y KCU Термообр.
- мм - МПа МПа % % кДж / м2 -
   470 30019  Закалка и старение
    Твердость материала   Д16   ,     сплав отожженный HB 10 -1 = 42   МПа
    Твердость материала   Д16   после закалки и старения ,       HB 10 -1 = 105   МПа

Физические свойства материала Д16 .

TE 10- 5a 10 6lrCR 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град) Ом·м
20 0.72     2800    
100   22.9 130   0.922  

Обозначения:

Механические свойства :
sв - Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5 - Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y - Относительное сужение , [ % ]
KCU - Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB - Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T - Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E - Модуль упругости первого рода , [МПа]
a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]
l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r - Плотность материала , [кг/м3]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Источник: http://www.splav-kharkov.com/

Механические свойства алюминиевых сплавов – Механические свойства алюминия


Механические свойства алюминия

Что такое механические свойства?

Механические свойства алюминия, как и других материалов – это свойства, которые связаны с упругой и неупругой реакцией материала на приложение к нему нагрузки, в том числе, зависимость между напряжениями и деформациями. Примерами механических свойств являются:

  • модуль упругости (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
  • предел прочности (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
  • предел текучести
  • предел усталости
  • удлинение (относительное) при разрыве
  • твердость.

Механические свойства часто ошибочно относят к физическими свойствам.

Механические свойства материалов, в том числе, алюминия и его сплавов, которые получают путем испытания материала на растяжение, например, модуль упругости при растяжении, прочность при растяжении, предел текучести при растяжении и относительное удлинение называют механическими свойствами при растяжении.

Модуль упругости

Модуль упругости, который часто называют модулем Юнга – это отношение напряжения, которое приложено к материалу, к соответствующей деформации в том интервале, когда они являются прямо пропорциональными друг к другу.

Различают три типа напряжений и соответственно три типа модулей упругости для любого материала, в том числе для алюминия:

  • модуль упругости при растяжении
  • модуль упругости при сжатии
  • модуль упругости при сдвиге (сдвиговый модуль упругости).

Таблица — Модули упругости при растяжении алюминия и других металлов [1]

Прочность при растяжении

Отношение максимальной нагрузки перед разрушением образца при испытании его на растяжение на исходную площадь поперечного сечения образца. Также применяются термины «предел прочности при растяжении» и «временное сопротивление разрыву».

Предел текучести

Напряжение, которое необходимо для достижения заданной малой пластической деформации в алюминии или другом материале при одноосной растягивающей или сжимающей нагрузке.

Если пластическая деформация под воздействием растягивающей нагрузки задается как 0,2 %, то применяется термин «предел текучести 0,2 %» (Rp0,2).

Рисунок — Типичная диаграмма напряжение-деформация для алюминиевых сплавов

Удлинение (при разрыве)

Часто называется «относительным удлинением». Увеличение расстояния между двумя метками на испытательном образце, которое возникает в результате деформирования образца при растяжении до разрыва между этими метками.

Величина удлинения зависит от размеров поперечного сечения образца. Например, величина удлинения, которая получена при испытании алюминиевого листового образца будет ниже для тонкого листа, чем для толстого листа. Тоже самое относится и к прессованным алюминиевым профилям.

Удлинение А

Удлинение в процентах после разрыва образца при исходном расстоянии между метками 5,65 · √ S0, где S0 – исходная площадь поперечного сечения испытательного образца. Устаревшее обозначение этой величины А5 в настоящее время не применяется. Аналогичная величина в русскоязычных документах обозначается δ5.

Легко проверить, что для круглых образцов это расстояние между исходными метками вычисляется как 5·d.

Удлинение А50мм

Удлинение в процентах после разрыва образца по отношению к исходной длине между метками 50 мм и постоянной исходной ширине испытательного образца (обычно 12,5 мм). В США применяется расстояние между метками в 2 дюйма, то есть 50,8 мм.

Сдвиговая прочность

Максимальное удельное напряжение, то есть максимальная нагрузка, разделенная на исходную площадь поперечного сечения, которую выдерживает материал при испытании на сдвиг. Сдвиговая прочность обычно составляет 60 % от прочности при растяжении.

Сдвиговая прочность является важной характеристикой качества заклепок, в том числе, алюминиевых.

Коэффициент Пуассона

Отношение между продольным удлинением и поперечным сокращением сечения при одноосном испытании. Для алюминия и всех алюминиевых сплавов во всех состояниях коэффициент Пуассона обычно составляет 0,33 [2].

Твердость

Сопротивление металла пластическому деформации, обычно измеряемое путем отпечатка.

Твердость Бринелля (HB)

Сопротивление проникновению сферического индентора при стандартизированных условиях.

Для алюминия и алюминиевых сплавов твердость НВ приблизительно равна 0,3·Rm, где Rm

– предел прочности при растяжении, выраженный в МПа [2].

Если применяется индентор из карбида вольфрама, то применяется обозначение HBW.

Твердость Викерса (HV)

Сопротивление проникновению алмазного индентора в виде квадратной пирамиды при стандартизированных условиях. Твердость HV приблизительно равна 1,10·HB [2].

Усталость

Тенденция металла разрушаться при длительных циклическом напряжении, которое значительно ниже предела прочности при растяжении.

Усталостная прочность

Максимальная амплитуда напряжения, которую может выдерживать изделие при заданном количестве циклов нагружения. Обычно выражается как амплитуда напряжения, которая дает 50%-ную вероятность разрушения после заданного количества циклов нагружения [2].

Усталостная выносливость

Предельное напряжение, ниже которого материал будет выдерживать заданного количество циклов напряжения [2].

Механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов

В таблицах ниже [3] представлены типичные механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов:

  • предел прочности при растяжении
  • предел текучести при растяжении
  • удлинение при растяжении
  • усталостная выносливость
  • твердость
  • модуль упругости

Механические свойства представлены отдельно:

  • для алюминиевых сплавов, упрочняемых нагартовкой.
  • для алюминиевых сплавов, упрочняемые термической обработкой.

Эти механические свойства — типичные. Это означает, что они годятся только для сравнительных целей, а не для инженерных расчетов. В большинстве случаев они являются средними значениями для различных размеров изделий, их форм и методов изготовления.

Источник:

  1. Материалы Алюминиевой ассоциации Германии
  2. Global Advisory Group GAG – Guidance «Terms and Definitions» – 2011-01
  3. Aluminium and Aluminium Alloys. — ASM International, 1993.

aluminium-guide.ru

Модуль упругости для стали, а также для других материалов

Перед тем, как использовать какой-либо материал в строительных работах, следует ознакомиться с его физическими характеристиками для того, чтобы знать как с ним обращаться, какое механическое воздействие будет для него приемлемым, и так далее. Одной из важных характеристик, на которые очень часто обращают внимание, является модуль упругости.

Ниже рассмотрим само понятие, а также эту величину по отношению к одному из самых популярных в строительстве и ремонтных работах материалу — стали. Также будут рассмотрены эти показатели у других материалов, ради примера.

Модуль упругости — что это?

Модулем упругости какого-либо материала называют совокупность физических величин, которые характеризуют способность какого-либо твёрдого тела упруго деформироваться в условиях приложения к нему силы. Выражается она буквой Е. Так она будет упомянута во всех таблицах, которые будут идти далее в статье.

Механические свойства алюминиевых сплавов Амг, АМц

Механические свойства алюминиевого сплава АМц зависят от температуры горячей прокатки. Увеличение температуры прокатки уменьшает временное сопротивление разрыву и увеличивает временое сопротивление разрыву. Эта зависимость верна для полуфабрикатов в любом состоянии: горячекатанном, холоднокатанном и отожженном.
Механические свойства листов АМц в горячекатанном и отожженом состоянии после холодной прокатки, обжатие 80%

Сос­тояниеТемпература горячей прокатки, °C
480 — 500350 — 380
σв, МПаδ , %σв, МПаδ , %
Горячекатанное15719,320412,7
Отожженное при Т, °C:
35011021,02009,0
40011022,016012,0
50011023,013019,0

Гарантируемые механические характеристики полуфабрикатов из сплава АМц

Полу­фабри­катыСос­тояниеσв, МПаδ , %τср, МПа
не менее
Листы толщиной, мм:М
0,3–3,0100–15022
3,0–6,0100–15020
0,3–6.5Н2 (П)150–2206
0,3–0,5Н1901
0,5–0,81902
0,8–1,2190330
1,2–1,6190440
Трубы всех размеровМ130
Н140
Профили всех размеровМ17016160
ПруткиГП17016
Проволока для заклепокБез ТО70
Плиты толщиной 11–25ммГК12015

Сплавы алюминия с магнием (манганалии) не упрочняются термической обработкой. В помышленности применяют большую группу сплавов системы Al-Mg: АМг1, АМг2, АМг3, АМг4, АМг5, АМ6, АМг61 и др. Полуфабрикаты из этих сплавов обладают высокой пластичностью и невысокой прочность по сравнению с термически упрочняемыми сплавами типа Д16 или В95. Манганалии хорошо свариваются всеми видами сварки. Они стойкие к коррозии в морской атмосфере.

Прочность сплавов алюминия с магнием Al-Mg повышают нагартовкой полуфабрикатов: увеличивается временное сопротивление разрыву и предел текучести, при снижении пластичности. Степень нагартовки 35% не уменьшает высокую коррозионную стойкость АМг-сплавов и не влияет на свариваемость. Околошовная зона АМг-сплавов из-за нагрева при сварке имеет характеристики отожженого материала.Увеличение содержания магния в сплавах до 6% приводит к резкому росту прочностных характеристик, особенно предела текучести. После концентрации Mg выше 5,5% (АМг6) рост предела текучести существенно замедляется. Пластичность уменьшается до 4% магния, а затем медленно повышается.

Манганалии сохраняют высокие коррозионные свойства при любых нагревах, если содержание магния не превышает 4,5%. В сплавах с 5-7% Mg по границам зерен выделяется при закалке и старении β-фаза Al

3Mg2, которая создает местные очаги коррозии. Сплошное выделение β-фазы предотвращают отжигом при 310-325°С, при котром β-фаза равномерно распадается по всему зерну. Такая структура растравливается равномерно в электролите.

Сплавы АМг4, АМг5, АМ6, АМг61 — наиболее прочные сплавы системы алюминий-магний. Они обладают высокой технологической пластичностью, но быстро нагартовываются в процессе холодной деформации, а также высокими значениями σв и σ0,2.
Гарантируемые (не менее) механические свойства катаных полуфабрикатов из сплавов системы Al—Mg

СплавСостояниеПолу­Толщина, ммσвσ0,2δ, %
МПа
АМг2МЛисты0,5–1,016516
1,0–10,516518
Н20,5–1,0235–3141455
1,0–5,0235–3141456
5,0–10,02251356
Н0,5–1,02652153
1,0–10,52652154
ГК, без ТО5,0–10,51757
Плиты11,0–25,01757
25,0–80,01556
АМг3МЛисты0,5–0,61959015
0,6–5,513510015
4,5–10,51858015
Н20,5–1,02451957
1,0–5,02451957
5,5–10,52351756
Без ТО5,0–6,01858012
6,0–10,51858015
Без ТОПлиты11,0–25,01857012
25,0–80,01656011
АМг5МЛисты0,5–0,627513515
0,6–4,527514515
4,5–10,527513015
Без ТО5,0–6,027513012
6,0–10,527513015
Плиты11,0–25,026511513
25,0–80,025510512
АМг6МЛисты0,5–0,630514515
0,6–10,531515515
Без ТО5,0–10,531515515
Плиты11,0–25,030514511
25,0–50,02951356
50,0–80,02751254
01570МЛисты0,8–2,340027013
2,5–4,536024013
Н20,8–2,34103206
Н0,8–2,34604104

Гарантируемые механические характеристики прессованных прутков, труб и профилей из сплавов системы Al—Mg в состоянии без термической обработки

СплавПолуфабрикатыσв, МПаσ0,2, МПаδ , %
не менее
АМг2Прутки17513
Трубы1556010
АМг3Профили1757512
Прутки1757513
Трубы1807015
АМг5Профили25511515
Прутки26511815
Трубы25511015
АМг6Профили, прутки31515515
Панели31515515
Трубы31514515
АМг61(1561)Профили33020511
Прутки330155–20511
Панели33018511
01570Прутки40224514
Профили39225514

Гарантируемые механические характеристики поковок и штамповок из сплавов системы Al—Mg в отожженном состоянии в зависимости от направления волокна (Д, П, В)

СплавТолщина, ммσв, МПаσ0,2, МПаδ , %НВ
ДПВДПДПВ
Примечание. Направление волокна: Д — долевое; П — поперечное; В — высотное (по толщине).Показатели штампуемости листов толщиной 2 мм при различных операциях формообразования
Поковки
АМг2До 7516514513515131144,0
АМг3До 751851651557015121044,0
АМг6До 7531630530513513015141463,5
76–10029529529513013014141463,5
100–30028528528512012011111163,5
Штамповки
АМг2До 7516514513515121044,0
АМг3До 751851651557015121044,0
АМг5До 752751451563,5
АМг6До 7531530530515513015141463,5
76–10029529529513013014141463,5
100–30028528528512012011111163,5

Коэффициенты для вытяжки, штамповки и радиус гибки

Сплав и состояниеВытяжкаОтбортовкаВыдавкаРадиус при гибке на 90°
К
пр
К
раб
К
пр
К
раб
К
пл
К
сф
R
min, мм
R
раб, мм
Примечание. К
пр и
К
раб — предельный и рабочий коэффициенты вытяжки;
К
пл и
К
сф — коэффициенты плоского и сферического выдавливания;
R
min и
R
раб — соответственно минимальный и рабочий радиусы гиба.
АМг1М2,02 — 2,051,65 — 1,700,29 — 0,300,4 — 0,39(0,7 — 0,9) ∙ s
АМг2М2,0 — 2,61,8 — 1,851,52 — 1,561,32 — 1,400,23 — 0,260,36 — 0,42(0,6 — 1,0) ∙s(1,0 — 1,5) ∙s
АМг3М1,921,861,861,630,22 — 0,250,36 — 0,321s2 ∙s
АМг4М1,85 — 1,901,65 — 1,701,5 — 1,651,35 — 1,450,17 — 0,19(1,0 — 1,55) ∙ s(1,5 — 2,5) ∙ s
АМг5М1,7 — 1,871,85 — 2,021,3 — 1,51,42 — 1,620,24 — 0,290,37 — 0,46(0,6 — 1,0) ∙s(2,0 — 2,5) ∙s
АМг6М2,0 — 2,061,8 — 1,851,52 — 1,561,32 — 1,400,22 — 0,250,35 — 0,40(0,6 — 1,0) ∙s2 ∙s
АМг6Н1,41,165 ∙s

Радиус гибки: Радиус цилиндрической поверхности оправки, которая входит в контакт с внутренней поверхностью изделия при гибке. В случае свободных или полусвободных изгибов до 180°, когда используется клин или блок, радиус загиба – соответствует половине толщины клина или блока. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО «Профессионал», НПО «Мир и семья»; Санкт-Петербург, 2003 г.)
www.metmk.com.ua

Вопрос 7. Алюминиевые сплавы, и их состав, свойства и особенности работы

Для строительных конструкций применяются алюминиевые сплавы с содержанием легирующих компонентов и примесей 5-7 % (технический алюминий с примесями до 1 % ввиду малой прочности применяется очень редко и только для декоративных и ограждающих элементов). Алюминиевые сплавы разделяются на деформируемые

(обрабатываемые
давлением
: прессованием, вытяжкой, прокаткой, штамповкой и т.д.), применяемые в строительных конструкциях, и на
литейные
, применяемые в основном в машиностроении.

Алюминиевые сплавы легируют

марганцем, магнием, кремнием, цинком, медью, хромом, титаном или одновременно несколькими этими компонентами, в зависимости от чего система сплава получает наименование и марку с условным обозначением.

Алюминиевые сплавы поставляют в различных состояниях термической

обработки и нагартовки (наклеп, вытяжка).

Технический алюминий

обладает очень высокой коррозионной стойкостью, но малопрочен и пластичен.

Алюминиево-марганцевые и алюминиево-магниевые

сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью, сравнительно высокой прочностью и хорошо свариваются.

Многокомпонентные сплавы

обладают средней и высокой коррозионной стойкостью, средними и высокими показателями прочности и могут применяться в сварных и клепаных несущих и ограждающих конструкциях.

Чтобы повысить коррозионную стойкость, алюминиевые сплавы могут быть плакированными

(покрытыми тонкой пленкой чистого алюминия при изготовлении полуфабриката).

Структура алюминиевых сплавов состоит из кристаллов алюминия, упрочненных легирующими элементами (легирующие элементы входят в твердый раствор с алюминием и упрочняют его).

На рис. 1 приведены диаграммы работы некоторых алюминиевых сплавов на растяжение (там же для сравнения дана кривая для стали 3).

Рисунок 1

1-технический алюминий АД1М; 2- сплав 1915Т; 3- сталь 3
Механические свойства
алюминиевых сплавов зависят не только от химического состава, но и от условий их обработки. У алюминиевых сплавов модуль упругости при растяжении Е=0,7∙104 кН/см2, а модуль упругости при сдвиге G=0,27∙104 кН/см2 что почти в 3 раза меньше, чем у стали; поэтому при равных напряжениях прогибы алюминиевых конструкций в 3 раза больше. Коэффициент Пуассона =0,3. На диаграмме растяжения алюминиевых сплавов нет площадки текучести. За предел текучести условно принимается напряжение  при котором относительная остаточная деформация достигает =0,2 %. При температурах свыше 100 °С наблюдается некоторое снижение прочностных характеристик, а начиная примерно с 200 °С появляется ползучесть. Коэффициент температурного расширения алюминия =0.000023, что в 2 раза больше чем у стали. При пониженных температурах все механические показатели алюминиевых сплавов улучшаются. Ударная вязкость сплавов при нормальной температуре ниже чем у стали (около 3,0 кг∙м/см2), и почти не снижается при отрицательных температурах.

Изменение механических свойств алюминиевых сплавов при старении происходит более интенсивно, чем у стали, и увеличение пределов текучести и прочности значительно выше. Увеличение прочности алюминиевых сплавов при старении учитывают при назначении их расчетных сопротивлений. Расчетные формулы для алюминиевых конструкций при различных силовых воздействиях имеют такой же вид, как и для стальных конструкций. Значения различных коэффициентов принимают в зависимости от марок сплавов по нормам проектирования алюминиевых конструкций СНиП II-24-74.

К достоинствам алюминиевых сплавов

можно отнести: относительно высокую прочность при малой плотности самого материала; высокую технологичность при обработке прессованием, прокаткой или ковкой, позволяющую изготовлять изделия сложной формы; высокую стойкость против коррозии, высокие механические характеристики при отрицательных температурах; отсутствие искрообразования при ударных воздействиях.

Недостатки алюминиевых сплавов:

относительно небольшой модуль упругости; высокий коэффициент температурного расширения; относительная сложность выполнения соединений; дефицитность и пока ещё высокая стоимость; малая огнестойкость.

Профили из алюминиевых сплавов для алюминиевых конструкций получают прокаткой, прессованием или гнутьем

. Прокатывают только плоские профили: листы полосы, ленты. Прессованные профили могут быть самого различного очертания, поперечное сечение их должно вписываться в круг диаметром матрицы размером 320 мм (имеются отдельные прессы с диаметром матрицы 530мм). Эти профили изготавливают на специальных прессах. Цилиндрическая, нагретая примерно до 400°С заготовка из алюминиевого сплава продавливается через стальную матрицу с отверстием по форме сечения профиля. Матрица удерживается держателем. Прессоваться могут как сплошные так и пустотелые (трубчатые) профили.

Гнутые профили изготавливают путём гибки тонких листов или лент на роликогибочных станах или гибочных прессах.

ВОПРОС 8.
Основы расчета металлических конструкций. Расчетная схема, опорные закрепления элементов. Предельные состояния. Группы предельных состояний. Расчет конструкций по допускаемым напряжениям и сопоставление его с расчетом по предельным состояниям
Основы расчета металлических конструкций

Цель и назначение расчета конструкций –

проверка прочности, устойчивости и жесткости предварительно намеченной конструктивной схемы сооружения, позволяющая уточнить размеры и обеспечить надежность сооружения при наименьших затратах металла. Расчёт сооружений и их конструктивных элементов производится на основе методов сопротивления материалов и строительной механики. Основной целью этих методов является определение внутренних усилий, которые возникают в конструкциях под действием приложенных нагрузок.

Расчет начинают с составления расчетной схемы сооружения, временно отвлекаясь от действительной формы сечения элементов. Опорные закрепления элементов наделяют, при этом некоторыми теоретическими свойствами (шарнирные опоры, опоры с упругими и жесткими защемлениями и т. п.). Определив по принятой расчетной схеме усилия в элементах, производят подбор сечений, проверяют несущую способность и конструируют закрепления так, чтобы удовлетворить поставленным задачам. Иногда бывают необходимы более точные методы определения напряжений с учетом развития пластических деформаций. Однако математическая сложность этих методов вынуждает часто применять в формулах ряд коэффициентов, значения которых приводятся в таблицах. Согласно СНиП II-23-81*, строительные конструкции рассчитывают на силовые другие воздействия по предельным состояниям.

За предельное состояние

принимается такое состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять предъявленным к ней эксплуатационным требованиям, т.е. либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или местное повреждение.

studfiles.net

Модуль Юнга (упругости) для стали и других материалов — определение, смысл

Перед тем, как использовать какой-либо материал в строительных работах, следует ознакомиться с его физическими характеристиками для того, чтобы знать как с ним обращаться, какое механическое воздействие будет для него приемлемым, и так далее. Одной из важных характеристик, на которые очень часто обращают внимание, является модуль упругости.

Ниже рассмотрим само понятие, а также эту величину по отношению к одному из самых популярных в строительстве и ремонтных работах материалу — стали. Также будут рассмотрены эти показатели у других материалов, ради примера.

Химический состав и типичные механические свойства жаропрочных алюминиевых сплавов

Марка Химический состав, % Механические свойства
Al Cu Mg Mn Si другие элементыв, МПа0,2, Мпа, %
АК4-1 основа 1,9-2,5 1,4-1,8 0,35 0,8-1,4 Fe

0,8-1,4 Ni

0,02-0,1Ti

430 280 13
Д 20 основа 6-7 0,4-0,8 0,1-0,2Ti 400 250 12

Упрочняющими фазами жаропрочных сплавов являются CuAl2, Al2CuMg, Al9FeNi и Al6CuNi. После закалки и старения при частичном распаде твердого раствора эти фазы выделяются в виде дисперсных частиц, которые значительно повышают жаропрочность сплавов. В таблице 4 представлен химический состав и механические свойства после термообработки наиболее применяемых сплавов.

Высокая жаропрочность сплава Д20 достигается благодаря высокому содержанию меди и марганца с титаном

Сплавы для ковки и штамповки. Данные алюминиевые сплавы обладают высокой пластичностью и удовлетворительными литейными свойствами. Основными легирующими элементами являются медь, магний, марганец и кремний. Ковку и штамповку сплавов проводят при температуре  450оС. Для повышения прочности проводят температурную обработку, состоящую из закалки и искусственного старения. Упрочняющими фазами при старении являются Mg2Si, CuAl2, AlxMg5CuSi4. В таблице 5 представлен химический состав и основные механические свойства сплавов.

Таблица 5

Химический состав и механические свойства алюминиевых сплавов для ковки и штамповки

Марка Содержание элементов, % Механические свойства
Cu Mg Mn Siв, МПа0,2, Мпа, %
АК 6 1,8-2,6 0,4-0,8 0,4-0,8 0,7-1,2 420 300 12
АК 8 3,9-4,8 0,4-0,8 0,4-1,0 0,6-1,2 480 380 10

Эти сплавы хорошо обрабатываются резанием и удовлетворительно свариваются контактной и аргонодуговой сваркой. Литейные свойства улучшаются за счет добавки кремния. Однако эти сплавы склонны к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением. Используют их для изготовления подмоторных рам, крепежных деталей, лопастей винтов вертолета и т.д.

  1. Литейные алюминиевые сплавы

Литейные сплавы должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пор, хорошими механическими свойствами и коррозионной стойкостью.

Лучшими литейными свойствами обладают сплавы, в структуре которых имеется эвтектика. Образование эвтектики зависит от концентрации легирующих элементов, т.е. их содержание должно быть больше предельной растворимости в алюминии.

В качестве литейных сплавов применяют сплавы алюминий-кремний, алюминий-медь, алюминий-магний.

Маркируются эти сплавы буквами АЛ и далее стоит цифра. Буква «А» обозначает что это алюминиевый сплав, буква «Л» — литейный, а цифра соответствует порядковому номеру из ГОСТа, например, АЛ2, АЛ4 и т.д.

Силумины

. Широкое применение имеют сплавы Al-Si, получившие название силумины. Их состав близок к эвтектическому сплаву (Приложение 3), поэтому они обладают высокими литейными свойствами. Химический состав и свойства некоторых силуминов представлены в таблице 6.

Наибольшее распространение получил сплав АЛ2, который содержит в структуре эвтектику (),-фаза – кристаллы кремния. При затвердевании эвтектики кремний выделяется в виде крупных кристаллов игольчатой формы, которые как бы надрезают пластичный -твердый раствор. Сплав с такой структурой обладает плохими механическими свойствами.

Таблица 6

studfiles.net

Типичные механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов.



Типичные механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов.

(044)490-04-88


Таблица из «Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы. Справочное руководство.» отв. ред. Ф. И. Квасов, И. Н. Фриляндер.

Сплав и его состояниеВид полуфабрикатаEσ0,2σвδψτcpHBσ-1
(кгс/мм2)%(кгс/мм2)
¹ знакопеременный изгиб на базе 5×108 циклов, остальные — на базе 2×107 циклов
Алюминиевые сплавы низкой и средней прочности
АДМПрессованные и катанные71003835805,5253,5¹
АД1НТо же710015106607,0325,5¹
АМцМКатанные710051323708,030
АМцП»71001318105510406,5¹
АМцН»710018225501155
АМг1МПрессованные и катанные69005,012281030
АМг1НКатанные70001921512559,5¹
АМг2М»7000919233012,54511¹
АМг2Н2»700021258146812,5¹
АМг2Н»71002328516,57714¹
АМг3М»70001223,52215,55811,5
АМг3Н2»7000≥23278167513¹
АМг4М»69001427231613,5
АМг4Н2»690024321219
АМг5М»6900183020186514
АМг5Н»70003242102210015,5¹
АМг6М»7000173420252113
АМг6Н»700028386
АД31ТПрессованные7100817207,0¹
АД31Т1»710020241016809
АД33Т»710014242016,56510,5
АД33Т1»710027311225199511
АД35Т»710018271515,560
АД35Т1»71002833835189511
АВТ1»710029351220219511,5
Алюминиевые сплавы средней прочности
Сплав и его состояниеВид полуфабрикатаEσ0,2σвδψτcpHBσ-1
(кгс/мм2)%(кгс/мм2)
Д1ТШтамповки7100254115302711012,5¹
Д16ТКатанные69002944192812012,5
Д16Т1»6900404572712,5
Д16Т1Н»690046505,528,512,5
Д16ТПрессованные7200385212153013014¹
Д19ТКатанные6900304420
Д19ТН»6900364813
Д19ТПрессованные720034461229120
М40ТКатанные7000253918
»Прессованные710031411217
ВАД1ТКатанные690028441812
»Прессованные720036501314
Д20Т1Катанные69003042112610,5¹
Д29Т1Н»69003645102910,5¹
Д20Т1Прессованные6900284210352710013
Д21Т1Поковки и штамповки70003543918
1201Катанные304212
1205Катанные40509
ВД17Т1Штамповки:72003452172011516
продольное направление
поперечное направление720030441720
В92Т1Катанные6900304010
Прессованные70003445101115
1915Т1Катанные6800283611
Прессованные7000323810
1420Т1Катанные750027449
Прессованные76003146912
1911Т1Катанные6800354212
Прессованные7000425015

 © «М-Комплект» 2007 — 2017
www.metmk.com.ua

Механические свойства алюминиевых сплавов

Прочность на смятие алюминиевых сплавов

Прочность на смятие алюминия также трудно определять, испытывать и связывать с обычными прочностными свойствами, как и для других металлов. Смятие часто является важным критерием для конструкций с применением соединений на заклепках и болтах и поэтому «прочность на смятие» является широко признанной характеристикой. Прочность на смятие весьма произвольно определяют как давление (на единицу эффективной площади смятия), прилагаемое шпилькой в круглом отверстии. Это отверстие предварительно раздают на 2 % от исходного диаметра (рисунок 1). Эта прочность для большинства алюминиевых сплавов составляет 1,8 от прочности при растяжении (временного сопротивления) (рисунок 2).

Рисунок 1

Рисунок 2

Прочность на срез алюминиевых сплавов

Схема нагружения при испытании на срез приведена на рисунке 3. Для деформируемых алюминиевых сплавов отношение прочности на срез к прочности при растяжении различается в зависимости от химического состава и метода изготовления от 0,5 до 0,75 (см. рисунок 2). В случае отсутствия данных по прочности на срез ее обычно принимают 0,55 от прочности при растяжении.

Рисунок 3

Заклепки из марок алюминия и сплавов Al—Mn (серия 3ххх) изготовляют методами холодной деформации с достижением прочности на срез до 200 МПа. Заклепки из термически упрочняемых сплавов изготовляют в отожженном состоянии, затем сразу подвергают закалке и естественному старению с достижением прочности на срез до 260 МПа.

Сопротивление материала местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него более твердого тела – индентора — является приблизительным индикатором состояния сплава и поэтому широко применяется при контроле продукции. Для алюминиевых сплавов применяют методы Бринелля (стальной шарик), Викерса (алмазная пирамидка) и Шора (падающий алмазный конус). Твердость по Бринеллю изменяется от 20 единиц для чистого алюминия до 175 единиц для термически упрочненного сплава 7075 (см. рисунок 2). По показаниям твердости, как правило, не вычисляют их прочность при растяжении, как это обычно делают для сталей, так как для алюминиевых сплавов соотношение этих двух характеристик далеко от постоянного.

Модуль Юнга (упругости)

Все твердые тела, как кристаллические, так и аморфные, имеют свойство изменять свою форму под воздействие приложенной к ним силы. Другими словами, они подвергаются деформации. Если тело возвращается к исходным размерам и форме после того, как внешнее усилие прекращает свое воздействие, то его называют упругим, а его деформацию считают упругой.

Для любого тела существует предел приложенного усилия, после которого деформация перестает быть упругой, тело не возвращается в исходную форму и к исходным размерам, а остается в деформированном состоянии или разрушается. Теория упругих деформаций тел была создана в конце 17 века британским ученым Р. Гуком и развита в трудах его соотечественника Томаса Юнга.

В их честь Гука и Юнга были названы соответственно закон и коэффициент, определяющий степень упругости тел. Он активно применяется в инженерном деле в ходе расчетов прочности конструкций и изделий.

Модуль Юнга

Основные сведения

Модуль Юнга, (называемый также модулем продольной упругости и модулем упругости первого рода) это важная механическая характеристика вещества. Он является мерой сопротивляемости продольным деформациям и определяет степень жесткости. Он обозначается как E; измеряется н/м2 или в Па.

Это важный коэффициент применяют при расчетах жесткости заготовок, узлов и конструкций, в определении их устойчивости к продольным деформациям. Вещества, применяемые для изготовления промышленных и строительных конструкций, имеют, как правило, весьма большие значения E. И поэтому на практике значения Е для них приводят в гигаПаскалях (1012Па)

Величину E для стержней поддается расчету, у более сложных конструкций она измеряется в ходе опытов.

Приближенные величины E возможно узнать из графика, построенного в ходе тестов на растяжение.

График теста на растяжение

E- это частное от деления нормальных напряжений σ на относительное удлинение ε.

E=α/ε

Закон Гука также можно сформулировать и с использованием модуля Юнга.

Физический смысл модуля Юнга

Во время принудительного изменения формы предметов внутри них порождаются силы, сопротивляющиеся такому изменению, и стремящиеся к восстановлению исходной формы и размеров упругих тел.

Если же тело не оказывает сопротивления изменению формы и по окончании воздействия остается в деформированном виде, то такое тело называют абсолютно неупругим, или пластичным. Характерным примером пластичного тела является брусок пластилина.

Виды деформации

Р. Гук исследовал удлинение стрежней из различных веществ, под воздействием подвешенных к свободному концу гирь. Количественным выражением степени изменения формы считают относительное удлинение, равное отношению абсолютного удлинения и исходной длины.

Модуль упругости и коэффициент Пуассона цветных металлов

В таблицах ниже показаны значения модуля Юнга (модуля упругости) и коэффициента Пуассона при комнатной температуре для нескольких цветных металлов, используемых в технике. Свойства материала выражаются в средних значениях или в диапазонах, которые могут значительно варьироваться в зависимости от обработки и качества материала. Точные значения могут быть измерены с помощью неразрушающего тестирования систем Sonelastic ® при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах.

Алюминиевые сплавы
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Алюминиевые сплавы
Сплав 1100: 69 10 0,33
Сплав 2024: 72,4 10,5 0,33
Сплав 6061: 69 10 0.33
Сплав 7075: 71 10,3 0,33
Значения только для справки. Для получения точных значений определите характеристики материала с помощью систем Sonelastic ® .
    Основные области применения:
  • - 1100: оборудование для химической и пищевой промышленности.
  • - 2024: конструкции самолетов, заклепки и колеса грузовиков.
  • - 6061: алюминий морского применения, также используется в трубах и ультразвуковых преобразователях для очистки.
  • - 7075: конструкции самолетов, устройства, работающие под высоким напряжением, и ультразвуковые преобразователи для сварки. Обычно он выпускается в виде пластин или квадратных стержней. Это самый дорогой алюминиевый сплав, стоимость которого примерно в четыре раза превышает стоимость сплава 6061.

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование алюминиевых сплавов можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающего метода Sonelastic . ® Тестирование систем при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах.Знание точных значений жизненно важно для оптимизации использования материала и надежности моделирования с помощью конечных элементов. Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.

В случае сплава 7075, когда он применяется в производстве ультразвуковых преобразователей, знание скорости звука также очень важно. Скорость звука характеризуется неразрушающим контролем систем Sonelastic ® .

Куперовские сплавы
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Медные сплавы
C11000 (электролитическая вязкая смола): 115 16,7 0,33
C17200 (бериллий-медь): 128 18,6 0.30
C26000 (патрон латунь): 110 16 0,35
Значения только для справки. Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ® .
    Основные области применения:
  • - C11000: провода и электрические кабели.
  • - C17200: пружины, втулки, клапаны и диафрагмы.
  • - C26000: гильзы картриджей и автомобильные радиаторы.

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование медных сплавов (например, при оценке растяжения проволоки под нагрузкой) можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающего испытания систем Sonelastic ® при при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах. Знание точных значений жизненно важно для оптимизации использования материала и надежности моделирования с помощью конечных элементов. Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.

Магниевые сплавы
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Магниевые сплавы:
Сплав AZ31B: 45 6,5 0,35
Сплав AZ91D: 45 6,5 0,35
Значения только для справки.Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ® .
    Основные области применения:
  • - AZ31B: конструкции, трубы и катодная защита.
  • - AZ91D: литые детали для автомобилей и электронных устройств.

Магниевые сплавы также используются при производстве автомобильных колес.

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование магниевых сплавов можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающего испытания систем Sonelastic ® при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах.Знание точных значений имеет основополагающее значение для оптимизации использования материала и надежности моделирования с помощью конечных элементов. Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.

Титановые сплавы
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Титановые сплавы
Коммерчески чистый: 103 14.6 0,34
Сплав Ti-5A1-2.5Sn: 110 16 0,34
Сплав Ti- 6A1-4V: 114 16,5 0,34
Значения только для справки. Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ® .
    Основные области применения:
  • - Ti-5A1-2.5Sn: фюзеляж самолетов и антикоррозийное оборудование.
  • - Ti-6A1-4V: хирургические имплантаты и элементы конструкции самолетов.

Одно из наиболее распространенных применений Ti-6A1-4V связано с дентальными имплантатами. В этом случае титановые элементы подвергаются обработке поверхности для улучшения биосовместимости и остеоинтеграции.

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование титановых сплавов можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающего испытания систем Sonelastic ® при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах.Знание точных значений жизненно важно для оптимизации использования материала и надежности моделирования с помощью конечных элементов. Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.

Благородные металлы
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Благородные металлы
Золото (чистое): 77 11.2 0,42
Платина (чистая): 171 24,8 0,39
Значения только для справки. Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ® .

Основные области применения:
- Золото: электрические контакты и реставрация зубов.
- Платина: тигли, катализатор и термопары для повышенных температур.

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование благородных металлов можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающего испытания систем Sonelastic ® при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах.Знание точных значений жизненно важно для оптимизации использования материала и надежности моделирования с помощью конечных элементов. Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.

тугоплавкие металлы
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
тугоплавкие металлы
Молибден (чистый): 320 46.4 0,32
Тантал (чистый): 185 27 0,35
Вольфрам (чистый): 400 58 0,28
Значения только для справки. Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ® .

Основные области применения:
- Молибден: экструзионные матрицы и конструктивные детали космических аппаратов.
- Тантал: коррозионно-стойкий материал и химическое воздействие.
- Вольфрам: нити накаливания, рентгеновские трубки и сварочные электроды.

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование тугоплавких металлов можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающего испытания систем Sonelastic ® при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах. Знание точных значений жизненно важно для оптимизации использования материала и надежности моделирования с помощью конечных элементов.Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.

Сплавы разные цветные
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Прочие цветные сплавы
Никель 200: 204 29,6 0.31
Инконель 625: 207 30 0,31
Монель 400: 180 26 0,32
Сплав Хейнса 25: 236 34,2
Инвар: 141 20,5
Супер Инвар: 144 21
Ковар: 207 30
Химический свинец: 13.5 2 0,44
Олово (техническая чистота): 44,3 6,4 0,33
Свинцово-оловянный припой (60Сн-40Пб):
(60Сн-40Пб):
30 4,4
Цинк (техническая чистота): 104,5 15,2 0,25
Цирконий (реакторная чистота 702): 99.3 14,4 0,35
Значения только для справки. Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ® .

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование этих цветных сплавов можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающего испытания систем Sonelastic ® при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах. . Знание точных значений жизненно важно для оптимизации использования материала и надежности моделирования с помощью конечных элементов.Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.


Список литературы

Справочники ASM, Vol. 1 и 2, Справочник по инженерным материалам, Том. 1 и 4, Справочник по металлам: свойства и выбор: цветные сплавы и чистые металлы, Vol. 2, 9-е издание, и Advance Materials and Processes, Vol. 146, № 4, ASM International, Materials Park, OH.


Откройте для себя системы Sonelastic
® : Система Sonelastic ® для малых образцов
Система Sonelastic ® для средних образцов
Система Sonelastic ® для больших образцов
Специальная система Sonelastic ® и цитата

(PDF) Субмикросекундная прочность алюминиевого сплава D16T в помещении и на высоте температуры

ФИЗИКА ТВЕРДОГО СОСТОЯНИЯ Vol.50 № 5 2008

СУБМИКРОСОВЕКУННАЯ ПРОЧНОСТЬ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Д16Т 843

в зависимости от динамического предела текучести и динамической прочности

, наблюдаемых в [4] для сплава, аналогичного Д16Т. Известно

, что высокая прочность сплава Д16Т обусловлена ​​

тем, что большое количество (10

14

–10

15

мм

–2

) из ​​

нанометров частицы упорядоченной метастабильной фазы

, когерентные по отношению к матрице, образуются в процессе

старения.Эти частицы создают упругие поля напряжений

, которые препятствуют движению дислокаций

и тем самым увеличивают предел текучести сплава. При выдержке

при высокой температуре (выше 300 ° С) в сплаве образуются частицы

стабильной фазы, некогерентной по отношению к матрице

. Эти некогерентные частицы являются относительно крупными и менее многочисленными и вызывают более слабый эффект упрочнения; однако они могут быть

зародышевых центров разрушения.

Чтобы проверить вывод о влиянии

структурных превращений при нагреве

на сопротивление откольному разрушению, мы измерили откольную прочность

неотожженного сплава Д16Т при ударном давлении

при сжатии ~ 52 ГПа (скорость ударника

4,6 ± 0,1 км / с). В этом случае, согласно уравнению состояния

[13], остаточная температура сплава после разгрузки

ударно-сжатого сплава составляет 450 ° С.Предполагается, что

из-за непродолжительности высокотемпературной выдержки

относительно крупных включений избыточной фазы

не возникает. Таким образом, результаты этих испытаний

характеризуют жаропрочность сплава

в исходном состоянии. Эти результаты представлены

точками 5 на рис. 5. Из рис. 5 видно, что откольная прочность

в этих условиях почти такая же, как

, измеренная в диапазоне температур 20–200 ° C, но

значительно превышает прочность, измеренную в диапазоне 400–460 ° C в диапазоне

.

Откольная прочность сплава Д16Т в закаленном

и отожженном состояниях намного ниже, чем у монокристаллов алюминия

; в аналогичных условиях испытаний lat-

ter составляет ~ 2,0–2,5 ГПа [2, 12]. Однако монокристаллы

имеют гораздо более низкий предел текучести. Высокая прочность гомогенных монокристаллов

обусловлена ​​отсутствием в них

потенциальных центров разрушения. В поликристаллических материалах

разрушение обычно начинается на границах зерен.

Уменьшение прочности при отжиге, вероятно, составляет

из-за того, что относительно крупные частицы избыточной фазы

накапливаются на границах зерен.

5. ВЫВОДЫ

Чтобы выяснить, характерны ли температурные аномалии в прочности и пластичности, наблюдаемые при высоких скоростях деформации

не только для металлов

, но и для сплавов, мы измерили динамический предел текучести

и динамическая прочность образцов алюминиевого сплава

Д16Т, нагруженных плоской ударной волной

волн субмикросекундной длительности.Температура

варьировалась от 20 до 470 ° C. Установлено

, что динамический предел текучести сплава в исходном состоянии

уменьшается с повышением температуры, тогда как

динамический предел текучести отожженного сплава увеличивается с температурой. Динамическая прочность сплава

в исходном состоянии значительно снижается при нагреве,

, в то время как прочность отожженного материала только

слегка изменяется с температурой.Таким образом, полученные результаты

подтверждают вывод о повышенном вкладе

сопротивления фононов в торможение дислокации

при высокоскоростной деформации алюминия

и его сплавов с низким пределом текучести [2, 3, 10] и показывают

следует, что противоречие между данными [2, 3, 10]

и [4] связано с отжигом термически упрочненного сплава

при нагреве перед испытаниями.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований

(проект №06-02-17057-а) и Федерального агентства по науке и инновациям Российской Федерации

(федеральная целевая программа «Научные

Исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и технологий на 2007 год»). –2012 », госконтракт

№ 02.513.11.3135).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Г. И. Канель, С. В. Разоренов, А. А. Богач, А. В. Уткин,

и В. Е. Фортов, J. Appl. Phys. 79, 8310 (1996).

2. G. I.Канель, С.В. Разоренов, Физ. Тверь. Тел.

(Санкт-Петербург) 43 (5), 839 (2001) [Phys. Solid State 43

(5), 871 (2001)].

3. Канель Г.И., Разоренов С.В., Фортов В.Е., J. Phys .:

Condens. Дело 16, 1007 (2004).

4. Y. Wang, H. He, D. Chen, L. Wang, F. Jing, J. Phys.

IV 134, 983 (2006).

5. Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фор-

тов В.Э. Ударно-волновые явления в конденсированных средах

. М .: Янус-К, 1996.

6. Канель Г.И., Прикл. Мех. Тех. Физ. 42, 194 (2001).

7. Л. М. Баркер, Р. Э. Холленбах, J. Appl. Phys. 43,

4669 (1972).

8. Огородников В.А., Огородников Е.Ю. Боровкова, С.В. Ерунов,

Физ. Горения Взрыва 40, 109 (2004).

9. Д. Д. Коллера, Р. С. Хиксон, Г. Т. Грей III, П. А. Ригг,

Л. Б. Аддессио, Э. К. Черрета, Д. Д. Маэстас и

К. А. Яблинский, J. Appl. Phys. 98, 103518 (2005).

10.Разоренов С.В., Канель Г.И., Фортов В.Е. // Физ. Мезомех. Встретились.

Металловед. 95 (1), 91 (2003) [Phys. Встретились. Металлогр. 95

(1), 86 (2003)].

11. M. W. Guinan, D. J. Steinberg, J. Phys. Chem. Твердые вещества

35, 1501 (1974).

12. Г. И. Канель, С. В. Разоренов, К. Баумунг, Дж. Сингер,

J. Appl. Phys. 90, 136 (2001).

13. Р. Г. Маккуин, С. П. Марч, Дж. У. Тейлор, Дж. Н. Фриц и

У. Дж. Картер, в Явлениях высокоскоростного удара, Под ред.по

Р. Кинслоу (Academic, New York, 1970), стр. 293, 530.

Перевод Ю. Епифанов

Модуль упругости металлов

марка
Значения модуля упругости для металлов
Алюминиевые сплавы
Металл Модуль упругости
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Алюминиевый сплав 1100 69 10
Алюминиевый сплав 2024 72.4 10,5
Алюминиевый сплав 6061 69 10
Алюминиевый сплав 7075 71 10,3
Алюминиевый сплав 356.0 72.4 10,5
Медные сплавы
Металл Модуль упругости
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Медный сплав C11000 (электролитическая вязкая пека) 115 16.7
Медный сплав C17200 (бериллий - медь) 128 18,6
Медный сплав C22000 (техническая бронза, 90%) 115 16,7
Медный сплав C26000 (патрон латунь) 110 16
Медный сплав C36000 (легкая латунь) 97 14
Медный сплав C71500 (медь - никель, 30%) 150 21.8
Медный сплав C93200 (подшипник из бронзы) 100 14,5
Чугун
Металл Модуль упругости
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Серый Утюг
Марка G1800 66 - 97 * 9.6 - 14 *
Марка G3000 90 - 113 * 13,0 - 16,4 *
Марка G4000 110 - 138 * 16-20 *
Ковкий чугун
Класс 60-40-18 169 24.5
80-55-06 168 24,4
120-90-02 класс 164 23,8
Сплавы различных цветных металлов
Металл Модуль упругости
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Никель 200 204 29.6
Инконель 625 207 30
Монель 400 180 26
Хейнс Сплав 25 236 34.2
Инвар 141 20,5
Супер Инвар 144 21
Ковар 207 30
Свинец химический 13.5 2
Сурьма свинец (6%) 44,3 6,4
Олово (технически чистое) 30 4,4
Свинцово-оловянный припой (60Sn - 40 Pb) 104.5 15,2
Цинк (технически чистый) 99,3 14,4
Сталь Сплавы
Металл Модуль упругости
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Углеродистая и низколегированная сталь 200 29
Нержавеющая сталь 193 28
Холоднотянутая проволока Сталь 210 30.5
Инструментальная сталь 210 30,5
Титановые сплавы
Металл Модуль упругости
ГПа 10 6 фунт / кв. Дюйм
Коммерчески чистый (ASTM Grade 1) 103 14.9
Титановый сплав Ti - 5Al - 2.5Sn 110 16
Титановый сплав Ti - 6Al - 4V 114 16,5

Особенности деформации и повреждения топокомпозита на пластичной подложке при инструментальном вдавливании

Исследовательская статья

  • Кафедра трибологии, А.Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, Мал. Харитоневский пер. 4, Москва 101990, Российская Федерация

  • Поступило: 05 мая 2020 Принято: 21 июля 2020 г. Опубликовано: 3 августа 2020 г.
  • Исследован характер деформации и разрушения топокомпозитов с инструментальным вдавливанием.Топокомпозит рассматривается как слоистая система, состоящая из твердого тонкого покрытия, когерентно связанного с подложкой из пластичного твердого материала. Объект исследования - топокомпозит, состоящий из покрытия из нитрида титана, нанесенного методом магнетронного распыления в вакууме на подложку из алюминиевого сплава. Сравнение баланса энергии, затраченной на всех этапах индентирования, с использованием модельных и экспериментальных диаграмм индентирования, вклад рассеиваемой работы на деформацию в слоистую систему, на межфазное расслоение на границе раздела покрытие-подложка и на образование сквозных круглых трещин. в покрытии.Результаты исследований могут быть использованы для качественной оценки эффективности функциональных поверхностей деталей машин, упрочненных покрытиями, а также для расчета характеристик деформации и повреждения.

    Образец цитирования: Николай А.Воронина. Особенности деформации и повреждения топокомпозита на пластичной подложке во время инструментального индентирования [J]. AIMS Materials Science, 2020, 7 (4): 453-467. DOI: 10.3934 / matersci.2020.4.453

  • Аннотация

    Исследован характер деформации и разрушения топокомпозитов с инструментальным вдавливанием.Топокомпозит рассматривается как слоистая система, состоящая из твердого тонкого покрытия, когерентно связанного с подложкой из пластичного твердого материала. Объект исследования - топокомпозит, состоящий из покрытия из нитрида титана, нанесенного методом магнетронного распыления в вакууме на подложку из алюминиевого сплава. Сравнение баланса энергии, затраченной на всех этапах индентирования, с использованием модельных и экспериментальных диаграмм индентирования, вклад рассеиваемой работы на деформацию в слоистую систему, на межфазное расслоение на границе раздела покрытие-подложка и на образование сквозных круглых трещин. в покрытии.Результаты исследований могут быть использованы для качественной оценки эффективности функциональных поверхностей деталей машин, упрочненных покрытиями, а также для расчета характеристик деформации и повреждения.



    Список литературы

    [1] Воронин Н.А. (2011) Актуальные проблемы создания триботехнических топокомпозитов. Известия Самарского научного центра РАН 13: 695-698.
    [2] Головин Ю.И. (2008) Наноиндентирование и механические свойства твердых тел в субмикрообъемах, тонких приповерхностных слоях и пленках: обзор. Phys Solid State 50: 2205-2236. DOI: 10.1134 / S1063783408120019
    [3] Бхушан Б. (2017) Методы и приложения измерения глубинного наноиндентирования. Микросист Технол 23: 1595-1649. DOI: 10.1007 / s00542-017-3372-2
    [4] Лу М., Хуанг Х. (2015) Скорость высвобождения энергии на границе раздела систем пленка / подложка SiN / GaAs, определенная с использованием метода двойного вдавливания с циклической нагрузкой. Тонкие сплошные пленки 589: 822-830. DOI: 10.1016 / j.tsf.2015.07.027
    [5] Йео А, Кай Й, Че Ф и др.(2017) Исследование повреждений и разрушения тонкопленочных многослойных структур посредством испытания на вдавливание с акустической эмиссией. Int J Mech Sci 128-129: 159-167. DOI: 10.1016 / j.ijmecsci.2017.04.026
    [6] Воронин Н.А. (2019) Эффективная и истинная адгезионная прочность тонких защитных покрытий. Дж. Мах Ману Надежный 48: 320-327.DOI: 10.3103 / S105261881

    50
    [7] Чен Дж., Лин З., Бык С.Дж. и др. (2009) Методы экспериментов и моделирования для оценки адгезии очень тонких покрытий к стеклу. J Phys D Appl Phys 42: 214003. DOI: 10.1088 / 0022-3727 / 42/21/214003
    [8] Абдул-Баки А., Ван дер Гиссен Э. (2001) Отслаивание прочной пленки от пластичной подложки во время разгрузки вдавливания. J Mater Res 16: 1396-1407. DOI: 10.1557 / JMR.2001.0195
    [9] Лу М., Се Х., Хуанг Х. (2013) Характеристика межфазной адгезии систем тонкая пленка / подложка с использованием расслаивания, вызванного вдавливанием: сфокусированный обзор. Key Eng Mater 533: 201-222.
    [10] Ruiz G, Pandolfi A, Ortiz M (2001) Трехмерное когезионное моделирование динамического разрушения в смешанном режиме. Int J Numer Meth Eng 52: 97-120. DOI: 10.1002 / nme.273
    [11] Ян Ю., Шанг Ф (2009) Моделирование зоны когезии межфазного расслоения в тонких пленках PZT. Int J Solids Struct 46: 2739-2749. DOI: 10.1016 / j.ijsolstr.2009.03.002
    [12] Ху Дж., Чжоу Ю.К., Томпсон Р.Г. (2008) Эффекты зоны когезии при оценке разрушения покрытия инструментов с алмазным покрытием. Surf Coat Tech 203: 730-735. DOI: 10.1016 / j.surfcoat.2008.08.029
    [13] Воронин Н.А. (2019) Расчет адгезионной прочности твердых покрытий с учетом пластичности материала подложки. Материалы 6-й Международной конференции « Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении », Москва: ИМАШ РАН 96-98.
    [14] Воронин Н.А. (2012) Композиционные и реальные твердости тонких покрытий. Adv Mater Res 560-561: 803-808. DOI: 10.4028 / www.scientific.net / AMR.560-561.803
    [15] Воронин Н.А. (2018) Моделирование диаграммы вдавливания топокомпозитов. Дж. Мах Ману Надежный 47: 434-441. DOI: 10.3103 / S1052618818050138
    [16] Пономарев С.Д., Андреева Л.Е. (1980) Расчет упругих элементов машин и устройств с, М .: Машиностроение, 326.
    [17] Аргатов И.И., Сабина Ф.Дж. (2016) Мелкомасштабное вдавливание полупространства с эластичным покрытием: эффект податливой подложки. Int J Eng Sci 104: 87-96. DOI: 10.1016 / j.ijengsci.2016.04.008
    [18] Ли Д., Барбера Дж. Р., Таулесса М. Д. (2009) Вмятины в упругом полупространстве с изменяющимися по глубине свойствами материала. Int J Eng Sci 47: 1274-1283. DOI: 10.1016 / j.ijengsci.2008.08.005
    [19] Воронин Н.А. (2008) Влияние толщины покрытия и основного материала на механические свойства и несущую способность упрочненных поверхностей, В кн .: Москвитин Г.В., Методы поверхностного упрочнения деталей машин, , Москва: КРАСАНД, 91-122.
  • Все о 3003 Алюминий (свойства, прочность и применение)

    Алюминий - самый распространенный элемент в земной коре, и в его металлической форме он является бесценным ресурсом для большинства отраслей промышленности.Существует множество типов металлического алюминия, называемых алюминиевыми сплавами, и каждый из них имеет свои уникальные свойства материала, которые подходят для любого количества задач. Процесс легирования включает введение металлических элементов (цинка, магния, меди и т. Д.) В основной металл (в данном случае алюминий) для улучшения свойств материала. Существует так много типов, что алюминиевые сплавы сами по себе стали классом металлов, и Алюминиевая ассоциация разработала четырехзначную систему именования, чтобы организовать их на основе легирующих элементов и общих характеристик.В этой статье будет рассказано о алюминиевом сплаве 3003, который является одним из наиболее широко распространенных и используемых типов алюминия. Этот сплав относится к серии сплавов 3ххх, в которых в качестве основного легирующего элемента используется марганец, и он считается одним из лучших алюминиевых сплавов общего назначения. В этой статье будут рассмотрены физические свойства, прочность и использование алюминия 3003, и из этого исследования станет ясно, сколько применений может иметь этот сплав.

    Физические свойства алюминия 3003

    Алюминиевые сплавы различаются по типам и процентному содержанию легирующих элементов.Сплавы с содержанием легирующих элементов <4% называются «деформируемыми» сплавами, а сплавы с содержанием до 22% - «литыми» сплавами. Эта статья касается только деформируемых сплавов, но между деформируемыми сплавами существует важное обозначение в зависимости от того, как они упрочняются. Некоторые деформируемые сплавы можно упрочнить с помощью высокотемпературного процесса, называемого термической обработкой (для получения дополнительной информации см. Нашу статью об алюминиевом сплаве 7075), или наклепа (иногда называемого «холодной обработкой»). Сплавы класса 3ххх не поддаются термообработке, то есть их можно упрочнить только с помощью процесса деформационного упрочнения.В этом методе упрочнения используется механическая деформация (прокатка, удар молотком и т. Д.), Чтобы изменить молекулярную структуру металла, сделав его более прочным, но менее пластичным. Для более подробного объяснения этого процесса, пожалуйста, прочтите все об алюминиевом сплаве 5052, другом распространенном сплаве, не поддающемся термообработке. Существует еще больше обозначений алюминиевого сплава 3003 в зависимости от того, как он упрочнен, но для краткости мы выделим только один тип - алюминий 3003 с закалкой h28 (3003-h28).

    Алюминий типа 3003 определяется как сплав алюминия, номинально имеющий 0.12% Cu, 1,2% Mn и 98,6% Al. Обратите внимание, что эти процентные значения незначительно колеблются в зависимости от того, как изготовлен алюминиевый сплав, и другие следовые примеси могут быть обнаружены в естественных количествах. Алюминиевый сплав 3003 имеет довольно простой состав, в основном из-за того, что только определенное количество марганца может быть успешно добавлено к алюминию (~ 1,5% Mn) для изготовления сплава. Плотность алюминия 3003 составляет 2,73 г / см3 (0,0986 фунта / дюйм³).

    Механические свойства

    При указании алюминия 3003 должны быть известны определенные показатели, такие как предел текучести, предел прочности, прочность на сдвиг, модуль упругости и модуль сдвига.Как объяснялось ранее, все механические характеристики были взяты для алюминиевого сплава 3003-h28, но известно, что значения прочности незначительно меняются в зависимости от процесса закалки. Соответствующие меры кратко объясняются и резюмируются ниже в этом разделе и в Таблице 1, соответственно.

    Предел текучести и предела прочности имеют важное значение для определения материала и представляют собой максимальное напряжение в определенных точках процесса деформации. Предел текучести для алюминиевого сплава 3003 составляет 186 МПа (27000 фунтов на квадратный дюйм), а предел прочности составляет 200 МПа (29000 фунтов на квадратный дюйм), что делает алюминий 3003 умеренно прочным материалом.Предел текучести чаще используется, поскольку он определяет максимальное напряжение перед пластической (или остаточной) деформацией, что является необходимым ограничением для статических приложений (конструкции, архитектура и т. Д.). Предел прочности - это максимальное напряжение, достигаемое во время пластической деформации, и оно полезно в определенных случаях, когда это применимо. Чтобы получить более полное представление об этих значениях, посетите нашу статью об алюминиевом сплаве 7075.

    Алюминиевый сплав

    3003 обычно вырезают из листового металла, где он подвергается сдвиговым напряжениям.Эти типы напряжений возникают из-за противодействующих сил вдоль плоскости, и их можно понять, представив ножницы, режущие бумагу. Когда лезвия ножниц закрываются, две противодействующие силы увеличиваются вдоль плоской плоскости бумаги, а силы сдвига деформируют или «разрезают» бумагу. Резка листового металла работает примерно так же, хотя и с гораздо более тяжелым оборудованием, чем ножницы, и с алюминием вместо бумаги. Мера устойчивости материала к напряжениям сдвига называется прочностью на сдвиг, и это важно знать для сплавов, которые можно использовать в качестве листового металла, таких как алюминий 3003.Для алюминиевого сплава типа 3003 прочность на сдвиг составляет 110 МПа (16000 фунтов на квадратный дюйм), что означает, что его относительно легко вырезать любой желаемой формы.

    Реакция материала на определенные напряжения (или силы на некоторой площади) определяется его модулем упругости и модулем сдвига. Эти значения рассчитываются на основе эмпирических испытаний на нагрузку, когда возрастающее напряжение и его физическое воздействие на кусок сплава регистрируются на кривой зависимости напряжения от деформации. Модуль упругости и модуль сдвига - это просто наклон этих графиков в упругой области или области, где кусок алюминия будет непостоянно деформироваться (представьте себе резинку, где материал «возвращается» к своей исходной форме. ).Этот наклон является мерой сопротивления материала деформации и может быть полезен для общего понимания прочности материала. Для алюминия 3003 модуль упругости и модуль сдвига составляют 68,9 ГПа (10000 фунтов на квадратный дюйм) и 25 ГПа (3630 фунтов на квадратный дюйм), соответственно.

    Таблица 1: Обзор механических свойств алюминиевого сплава 3003.

    Механические свойства

    Метрическая система

    Английский

    Предел прочности на разрыв

    200 МПа

    29000 фунтов на кв. Дюйм

    Предел текучести при растяжении

    186 МПа

    27000 фунтов на кв. Дюйм

    Прочность на сдвиг

    110 МПа

    16000 фунтов на кв. Дюйм

    Модуль упругости

    68.9 ГПа

    10000 тысяч фунтов / кв. Дюйм

    Модуль сдвига

    25 ГПа

    3630 тысяч фунтов / кв. Дюйм

    Применение алюминия 3003

    Алюминий типа 3003 считается самым популярным алюминиевым сплавом из-за его умеренной прочности, хорошей обрабатываемости и приемлемой коррозионной стойкости. Он превосходен во многих областях применения, причем во многих случаях он известен как «универсальный» сплав.Из-за этого трудно охватить все области применения алюминия 3003, но некоторые популярные области применения включают:

    Сводка

    В этой статье представлен краткий обзор свойств, прочности и применения алюминия 3003. Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах. У нас также есть направляющие для других типов алюминия, включая алюминий 5052, алюминий 6061 и алюминий 7075.

    Прочие изделия из алюминия

    Источники:
    1. https://www.aluminium.org/resources/industry-standards/aluminium-alloys-101
    2. https://sites.esm.psu.edu

    Больше от Metals & Metal Products

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *