Материалы для космического о приборостроения
DESCRIPTION
Материалы для космического о приборостроения. состав материала. свойства материала. строение (структура) материала. Материал – это вещество, свойства которого обуславливают его применение. Свойства материалов. Технические материалы. конструкционные. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/1.jpg)
Материалы дляМатериалы длякосмического о приборостроениякосмического о приборостроения
к.т.н., доцент Л.Н. Курдюмова
![Page 2: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/2.jpg)
Материал – это вещество, свойства которого обуславливают его применение
состав материала свойства материала
строение (структура) материала
![Page 3: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/3.jpg)
Свойства материаловМеханические Физические Технологические
прочность,пластичность,
твердость,вязкость,
износостойкость, выносливость,
ползучесть
цвет,плотность,плавление,
размягчение,теплопроводность,
электрические,магнитные
деформируемость,литейные,
свариваемость, закаливаемость,
прокаливаемость, обрабатываемость
резаниемХимические Эксплуатационные Экономические
коррозионная стойкость,
жаростойкость, радиационная
стойкость
надежность,долговечность
доступность,дешивизна
![Page 4: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/4.jpg)
Технические материалы
конструкционныеспециальные
(электронной техники)металлические
неметаллические
металлы, сплавы
полимеры, пластмассы,
резины, стекла,
керамика, композиты
черныецветные
проводники, полупроводники,
диэлектрики, сильномагнитные, слабомагнитные,
оптические
![Page 5: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/5.jpg)
Требования к конструкционным материалам:
• Высокие удельные механические свойства;• Высокая сопротивляемость воздействию рабочей среды;• Высокие надежность и долговечность
![Page 6: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/6.jpg)
Алюминий и его сплавы
Al плотность 2,7 г/см3
Тпл = 660 оС прочность 80 МПа пластичность 35 % теплопроводность электропроводность коррозионная стойкость
![Page 7: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/7.jpg)
Деформируемые алюминиевые сплавы Коррозионно-стойкие а) не упрочняемые ТО Al–Mn (АМц),
Al–Mg (АМг2, АМг3, АМг5)б) упрочняемые ТО Al–Cu–Mg (Д1, Д16)Авиаль Al–Cu–Mg–Mn–Si (АВ)Высокопрочные Al–Zn–Mg–Cu (В95, В93)Ковочные Al–Mg–Si–Cu (АК6, АК8)Жаропрочные Al–Cu–Mg–Fe–Ni (АК4-1, Д20)
Литейные алюминиевые сплавыКонструкционные Al – Si (АЛ2/АК12, АЛ4/АК9, АЛ5/АК5М)Высокопрочные, жаропрочные Al – Cu (АЛ19/АМ5)Коррозионно-стойкие Al – Mg (АЛ27/АМг10, АЛ23/АМг6)
Спеченные алюминиевые сплавы САП-1, САП-2
![Page 8: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/8.jpg)
Магний и его сплавыMg плотность 1,74 г/см3
Тпл = 650 оС прочность 115 – 200 МПа пластичность 8 – 11 %
Деформируемые магниевые сплавы:Mg–Mn (МЛ5); Mg–Al–Zn–Mg (МА2-1); Mg–Zn–Zr (МА14)Литейные магниевые сплавы: Mg–Al–Zn–Mn (МЛ5, МЛ6); Mg–Zn–Zr–Nd (МЛ10); Mg–Zn–Zr (МЛ14)
![Page 9: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/9.jpg)
Титан и его сплавыTi плотность 4,5 г/см3
Тпл = 1668 оС прочность 300-550 МПа пластичность 20-25 % коррозионная стойкость
Деформируемые титановые сплавы:Ti–Al (ВТ5); Ti–Al–V (ВТ6); Ti–Al–V–Mo (ВТ14); Ti–Al–Mo–Si (ВТ8)Литейные титановые сплавы: ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ14Л;Порошковые титановые сплавы: ВТ6
![Page 10: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/10.jpg)
Бериллий и его сплавы
Be плотность 1,8 г/см3
Тпл = 1284 оС коррозионная стойкость
Литейные бериллиевые сплавы:Be–Al–Ni–Zr (ЛБС-1); Be–Al–Ni–Mg–Zr (ЛБС-2); Be–Al–Mg–Cu–Zr (ЛБС-3)Деформируемые бериллиевые сплавы:Be–Ni–Ti (ВБД-1); Be–Al (локеллой)
![Page 11: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/11.jpg)
Удельная прочность и жесткость материалов
Материал σв, МПа σв /(γ) E /(γ)
МА10 430 24 2,3
В95 700 21 2,4
ВТ6 1500 22 2,6
03Н18К9М5Т 1750 23 2,6
Бериллий 680 38 16,1
![Page 12: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/12.jpg)
Материалы криогенной техники:Хромоникелевые аустенитные стали 03Х20Н16АГ6, 03Х20Н16АГ6, 07Х13Н4АГ20; 07Х13Г28АНФЛ;Мартенситно-стареющие стали 03Х9К14Н6МЗД, 03Х12Н7К6М4Б;Железо-никелевый сплав инвар 36Н;Алюминиевые сплавы: АМг6, АЛ2;Титановые сплавы: ВТ5-1, ОТ4-1 Медные сплавы: Л63, Л68, ЛЖМц59-1-1, ЛЦ59, БрБ2, БрАЖМц10-3-1,5; БрКМцЗ-1;
![Page 13: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/13.jpg)
Радиационно-стойкие материалы:Аустенитные коррозионностойкие стали: 12Х18Н10Т, 08Х17Н13М2Т, 08Х18Н12Б;Аустенитные никель-хромовые жаропрочные сплавы Инконель 718, Инконель 680;Циркониевые сплавы: циркалой-2, циркалой-4, Э125, Э635
![Page 14: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/14.jpg)
Сплавы с ЭПФ:ТН-1 (Ti, 53,5-56,5 % Ni),ТН-1К (Ti, 50,0-53,5 % Ni); Cu–Al–Ni, Cu–Al–Zn
![Page 15: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/15.jpg)
Основные свойства сплава ТН-1:
Плотность, г/см3 6,45 – 6,5
Температура плавления, оС 1250 - 1310
Удельное электросопротивление, 10-8 Омхм
55 - 60
Предел прочности, МПа 600 - 800
Относительное удлинение, % 20 - 40
Предельная деформация, при которой происходит полное восстановление формы, %
6 - 8
Реактивное напряжение, МПа 300 - 500
Коррозионная стойкость
![Page 16: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/16.jpg)
Схема космического аппарата с самотрансформирующимися элементами: 1 – антенна; 2 – механический стабилизатор; 3 – излучатель энергии; 4 – солнечная батарея
![Page 17: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/17.jpg)
Соединение трубчатых деталей (1) с помощью муфты (2) из металла с памятью формы: а – до сборки; б – после нагрева
![Page 18: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/18.jpg)
Тугоплавкие металлыМеталл ρ, г/см3 Тпл, oC Е, ГПа НВ
цирконий Zr 6,5 1855 74 84хром Cr 7,2 1890 250 69ванадий V 6,1 1912 128 157гафний Hf 13,8 2230 138 145ниобий Nb 8,6 2500 105 75молибден Mo 10,2 2620 330 134тантал Ta 16,6 3014 184 45рений Re 21 3190 вольфрам W 19,3 3380 345 196
![Page 19: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/19.jpg)
Аморфные металлы и сплавы
![Page 20: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/20.jpg)
Состав сплава Свойство Применение
Fe75Si15B10
Высокая прочность, высокая вязкость
Проволока, армирующие материалы, пружины, режущий инструмент
Fе45Сr25Мo10Р13С7
Высокая коррозионная стойкость
Электродные материалы, фильтры для работы в растворах кислот, морской воде, сточных водах
Fe81B15C2
Высокая магнитная индукция насыщения, низкие потери
Сердечники трансформаторов, преобразователи, дроссели
Fe5Co70Sl10B15
Высокая магнитная проницаемость, низкая коэрцитивная сила
Магнитные головки и экраны, магнетометры, сигнальные устройства
Fе83В17
Постоянство модулей упругости и температурного коэффициента линейного расширения
Инварные и элинварные материалы
![Page 21: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/21.jpg)
Неметаллические материалы на основе полимеров:• низкая плотность (0,02–0,04 … 1–1,8 г/см3); высокая коррозионная стойкость; высокие диэлектрические свойства; хорошая окрашиваемость в любые цвета. оптические свойства у прозрачных пластмасс; механические свойства широкого диапазона. Ряд пластиков по своей механической прочности сопоставимы с металлическими материалами; антифрикционные свойства; высокие теплоизоляционные свойства; хорошие технологические свойства; невысокая теплостойкость (100–120 °С); низкая твердость, склонность к старению, ползучесть
![Page 22: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/22.jpg)
ТермопластДиапазон рабочих
температур, ºСОбласть применения
Полиэтилен –70...+70Упаковка, ненагруженные детали машин и оборудования, футляры, покрытия
Полипропилен –20...+130Трубы, детали автомобилей, элементы холодильников, емкости, упаковка
Полистирол –40...+65Радиотехническое оборудование, электроизоляция
ПВХ –40...+70
Химическое оборудование, трубы, детали машин, элементы насосов и вентиляторов, упаковка, покрытие полов, искусственная кожа, оконные рамы
ПММА(оргстекло)
–60...+100Детали освещения и оптики, остекление в самолетостроении, на наземном и водном транспорте
Поли-карбонаты
–100...+135Точные детали машин и аппаратуры, радио- и электротехника, фотографические пленки
Политетра-фторэтилен (тефлон)
–269...+260Химическая, электротехническая, машиностроительная промышленность, криогенная техника
![Page 23: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/23.jpg)
Функциональный тип керамики
Механокерамика
Используемые свойства и характеристики
Твердость, прочность, модуль упругости, вязкость разрушения, триботехнические свойства, ТКЛР, термостойкость
Область применения Детали для тепловых двигателей, уплотнительные, антифрикционные и фрикционные детали, режущий инструмент, пресс-инструмент, направляющие и другие износостойкие детали
Используемые соединения
Si3N4, ZrO2, SiC, TiB2, ZnB2, TiC, TiN, WC, B4C, Al2O3, BN, композиты
![Page 24: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/24.jpg)
Функциональный тип керамики
Ядерная керамика
Используемые свойства и характеристики
Радиационная стойкость, жаропрочность, жаростойкость, сечение захвата нейтронов, огнеупорность, радиоактивность
Область применения Ядерное горючее, футеровка реакторов, экранирующие материалы, поглотители излучения, поглотители нейтронов
Используемые соединения
UO2, UO2 – PuO2, UC, US, ThS, SiC, B4C, Al2O3, BeO
![Page 25: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/25.jpg)
Функциональный тип керамики
Электрокерамика
Используемые свойства и характеристики
Электропроводность, электроизоляционные и пьезоэлектрические свойства
Область применения Интегральные схемы, конденсаторы, зажигатели, нагреватели, термисторы, транзисторы, фильтры, солнечные батареи, твердые электролиты
Используемые соединения
BeO, MgO, Y2O3, ZnO, Al2O3, ZrO2, SiC, B4C, TiC, CdS, Si3N4, титанаты
![Page 26: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/26.jpg)
Функциональный тип керамики
Магнитокерамика
Используемые свойства и характеристики
Магнитные свойства
Область применения Головки магнитной записи, магнитные носители, магниты
Используемые соединения
Магнитомягкие и магнитотвердые ферриты
![Page 27: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/27.jpg)
Функциональный тип керамики
Оптокерамика
Используемые свойства и характеристики
Прозрачность, поляризация, флуоресценция
Область применения Лампы высокого давления, лазерные материалы, световоды, элементы оптической памяти, экраны дисплеев, модуляторы
Используемые соединения
Al2O3, MgO, Y2O3, ZrO2, CdS, ZnS, SiO2, TiO2, ThO2
![Page 28: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/28.jpg)
Функциональный тип керамики
Сверхпроводящая керамика
Используемые свойства и характеристики
Электропроводность
Область применения Линии электропередач, накопители энергии, интегральные схемы, МГД-генераторы, железнодорожный транспорт на магнитной подвеске
Используемые соединения
Оксидные системы:La–Ba–Cu–O,La–Sr–Cu–O,Y–Ba–Cu–O
![Page 29: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/29.jpg)
Удельная прочность и удельный модуль упругости различных материалов
![Page 30: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/31.jpg)
Группы по назначению
Область применения порошковой металлургии и примеры изделий
Конструкционныематериалы
Автомобильная и тракторная промышленность, сельскохозяйственное машиностроение, производство бытовых машин, станкостроение, приборостроение и др. (шестерни, зубчатые колёса, звёздочки, втулки, кольца, фланцы, пальцы, детали кулачкового механизма, рычаги, защёлки дверных замков)
Твердые сплавы Режущий инструмент
Антифрикционныематериалы
Подшипники («самосмазываемость» и хорошая прирабатываемость в за счёт деформации объёма пор)
Фрикционныематериалы
Детали тормозных устройств
Пористые материалы(15 – 30 % объемныхпор)
Металлические фильтры для тонкой очистки жидкостей и газов от различных примесей; пористые элементы для химических реакций и транспорта сыпучих материалов в «кипящем слое»; пористые материалы для топливных элементов; теплообменные металлические трубы с пористым слоем из порошков меди, никеля, нержавеющей стали
Электротехническиематериалы
Контакты и токосъемники (вольфрам – медь, серебро – графит и др.); электроды для газоразрядных ламп
Магнитныематериалы
Постоянные магниты на основе железа–никеля–алюминия (ални) и железа–никеля–алюминия–кобальта (алнико); ферриты
Жаропрочныематериалы
Детали машин и приборов
Медицина Протезирование, имплантология
![Page 32: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/32.jpg)
Параметр Ag Au Cu Al Fe W Naплотность, г/см3 10,5 19,3 8,96 2,7 7,87 19,3 0,97
Тпл, ºС 960 1063 1083 660 1539 3400 98
, мкОм∙м0,01
50,0225
0,017 0,027 0,097 0,0550,04
7ТК 10-3, К-1 4,1 3,95 4,33 4,1 6,25 5,0 5,5
прочность, МПа 200 150270375
80165
350550–3500
–
пластичность, % 55 40271,5
141,75
50 2 19
Основные физико-механические свойства чистых металлов при 300К
![Page 33: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/33.jpg)
Основные физико-механические свойства сплавов высокого сопротивления
ПараметрМанганинМНМц3-12
КонстантанМНМц40-1,5
НихромХ20Н80
Фехраль
Х13Ю4
Фехраль
Х23Ю5
плотность, г/см3 8,4 8,9 7,1–7,5 7,1–7,5 6,9–7,3
Тпл, ºС 0,42–0,48 0,48–0,52 1,0–1,1 1,2–1,35 1,3–1,4
, мкОм∙м 6–50 –(5–25) 100–200 100-120 65
ТК 10-3, К-1 6–50 –(5–25) 100–200 100-120 65
прочность, МПа 450–00 – 650–700 700 800
пластичность, % 15–30 20–40 20 20 10–15
Предельная Траб, °С 60 (200) 400 1100 900 1200
![Page 34: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/34.jpg)
Материал Tс, К Материал Tс, К
Иридий (Ir) 0,14 Сплав44 % Nb + 56 % Ti
8,7Алюминий (Al) 1,2Олово (Sn) 3,7 Сплав
50 % Nb + 50 % Zr9,5
Ртуть (Hg) 4,2Свинец (Pb) 7,2 Галлид ванадия V3Ga 14Тантал (Ta) 4,5
Ванадий (V) 5,3 Станнид ниобия Nb3Sn 18
Ниобий (Nb) 9,4 Керамика Hg–Ba–Ca–Cu–O 135
Параметры некоторых сверхпроводниковых материалов
![Page 35: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/36.jpg)
Зависимость ширины запрещенной зоны от состава твердых растворов на основе соединений AIIIBV
![Page 37: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/37.jpg)
Сегнетоэлектрики:1. Ионные кристаллы – BaTiO3, PbTiO3, KTiO3, BaNaNb5O15.2. Дипольные кристаллы – сегнетова соль NaKC4H4O6х4H2O, NaNO3, KH2PO4
Пьезоэлектрики:1.Монокристаллические – кварц SiO2, LiNbO3, ZnS, ZnO, BaTiO3
2.Керамические – BaTiO3, PbZrO3–PbTiO3
![Page 38: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/38.jpg)
Жидкие кристаллы
Нематические ЖК
Смектические ЖК
Холестерические ЖК
![Page 39: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/39.jpg)
Материал нач max BS, Тл Hc, А/м , мкОм∙мТехнически чистое железо
250–400 3 500–4 500 2,18 40–100 0,1
Электролитическое железо
600 15000 2,18 30 0,1
Карбонильное железо
2 000–3 000
20 000–21 000 2,18 6,4 0,1
Электротехническая нелегированная сталь
– 3 500–4 500 2,18 64–96 0,1
Пермаллои низконикелевые (Ni ~40–50 %)
2 000–4 000
15 000–60 000 1,3 5–32 0,45–0,9
Пермаллои высоконикелевые (Ni ~79 %)
15 000–100 000
70 000–300 000
0,7 0,65–4 0,16–0,85
Супермаллой(Ni ~79 %, Fe ~15 % Mo ~5 %, Mn ~0,5 %)
100 000600 000–1 500 000
0,79 0,3 0,6
Альсифер 35 400 117 000 1,8 0,8Феррит никель-цинковый
10–2 000 40–7 000 0,2 1700–8 10– Ом∙м
Феррит марганец-цинковый
700–20 000
1 800–35 000 0,15 28–0,25 –20 Ом∙м
![Page 40: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/40.jpg)
Материал Br, Тл Hc, кА/мМартенситные стали (легирующие элементы Cr, W, Co):ЕХ3, ЕВ6, ЕХ5К5
0,8–1 4,5–12
Литые сплавыFe–Ni–Al (ЮНД): ЮНД4Б; Fe–Ni–Al–Co (ЮНДК): ЮНДК15
0,5–1,4 40–110
Сплавы Pt–Co: ПлК78, ПлК76 0,7–0,8 300–400Магнитотвердые ферриты BaOnFe2O3,SrOnFe2O3, CoOnFe2O3
0,2–0,4 125–215
Сплавы Co–РЗМ 0,8–0,9 500Металлокерамические магниты 0,48–1,1 24–128Магнитоэласты 0,13 84
![Page 41: Материалы для космического о приборостроения](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062304/5681313b550346895d97b193/html5/thumbnails/41.jpg)
Спасибо за внимание