Термическое расширение металлов и сплавов

Термическое расширение и сжатие металлов и сплавов в процессе охлаждения характеризуются коэффициентом линейного расширения материала а. Различают средний коэффициент линейного расширения, вычисляемый по формуле [c.151]

Термическое расширение и сжатие при охлаждении металлов и сплавов [c.526]

КОБАЛЬТА СПЛАВЫ — сплавы на основе кобальта. Отличаются малым коэфф. термического расширения — (15,9 — 16,5) 10 град в интервале т-р 20—870 С, жаростойкостью, высокой коррозионной стойкостью и особыми магнитными свойствами. Наибольшее применение нашли снлавы кобальта с тяжелыми металлами — железом, хромом, никелем, молибденом, вольфрамом и др. (табл.), нредставляюш,ие собой твердые растворы. Такие снлавы подразделяют на твердые, жаропрочные и магнитные. К твердым относятся сплавы типа стеллит, наплавляемые (для повышения износостойкости и реставрации рабочих органов) на кромки режупц1Х инструментов и детали машин. Стеллиты, содержащие 80% Со и 20% Сг, наз. мягкими (см. также Стеллит, Твердые сплавы). Твердые сплавы, упрочненные карбидными фазами с содержанием до 1% С, способны сохранять св-ва до т-ры [c.597]

Термическое расширение металлов и сплавов [c.506]

Возможность сварки разнородных металлов или сплавов зависит от реакций между металлами в зоне плавления, теплопроводности и разницы в коэффициентах теплового расширения обоих материалов. Совместимы достаточно близкие по свойствам нержавеющие стали марок 304, 304/., 316 и 316 L. С помощью сварки У-электродом в защитной атмосфере они могут быть соединены с коваром, никелем и сплавами на основе никеля, такими как инвар и инконель. Из-за хрупкости сварных швов между нержавеющей сталью и монелем эти материалы лучше соединять пайкой твердыми припоями. Если коэффициенты термического расширения двух металлов отличаются значительно, то после охлаждения сваренные детали будут сильно напряжены. Это может привести к короблению или к разрушению шва. [c.252]

Приставки такого типа обычно изготавливают для кварцевых спектрографов средней дисперсии. Благодаря этому можно использовать также ультрафиолетовые линии, которые для аналитического анализа более важны, чем линии в видимой области, а с применением приставок, имеющих больше двух каналов, можно одновременно определять несколько элементов. Недостаток этих приставок состоит в том, что они не годятся для одновременного использования близко расположенных линий, поскольку выходные щели можно приближать друг к другу только до определенных пределов. Другие сложности связаны с трудностями нахождения линий и механическими смещениями, обусловленными термическим расширением. Поэтому такие приборы можно использовать исключительно для анализа материалов с простыми спектрами (например, сплавов легких металлов). [c.204]

В ситалловых эмалях относительный объем кристаллических фаз достигает 50% и более, благодаря чему обеспечивается контактирование кристаллов друг с другом и образование при термообработке тугоплавкого каркаса. Коэффициент термического расширения ситалловых покрытий можно изменять в очень широких пределах, смотря по тому, какие соединения — с высоким или с низким, или даже с отрицатель-, ным к. т. р. — выделяются в виде кристаллических частиц. Благодаря этому обстоятельству ситалловые покрытия разных марок пригодны для заш иты и электроизоляции многих металлов и сплавов. Они в особенности эффективны как электроизолирующие, вакуумноплотные и температуроустойчивые материалы для спаев. В частности, предложены ситалловые покрытия и спаи следующих марок СЛ-2-1, СД-467, СЛ 2-1/31. [c.264]

Благодаря огнеупорным свойствам ковалентные и металлоподобные нитриды используются для создания футеровки электролизных ванн, для изготовления защитных чехлов термопар, сопел для распыления расплавленных металлов, тиглей для плавки редких металлов. Высокая жаропрочность и жаростойкость ковалентных нитридов (нитриды алюминия, бора, кремния), а также некоторых металлоподобных нитридов (нитриды титана, циркония, гафния) в сочетании с умеренными коэффициентами термического расширения, высокой термостойкостью позволяют использовать их для создания сплавов, характеризующихся высокой жаропрочностью. [c.42]

После обработки при 500° относительное удлинение материалов ПФ-59, ПФ-73, в сравнении с кривыми термического расширения некоторых металлов, стекол, керамики, по литературным данным [231], показано на рис. 50, а. Материал ПФ-59 по термическому расширению близок к сплаву 29 НК, молибдену и стеклу С-48-3, а материал ПФ-73 — к керамике 22 ХС. Коэффициент линейного расширения материалов ПФ-59, ПФ-73 (рис. 50, б) находится в пределах (60—75)-Ю" °С . [c.110]

Особую разновидность стекла представляет кварцевое стекло — материал, получаемый плавлением при высокой температуре природного кварца с содержанием 98—99 7о SiOs. Чаще всего используют непрозрачное кварцевое стекло, получаемое плавлением чистого кварцевого песка в электропечах. Благодаря незначительному коэффициенту термического расширения оно характеризуется высокой термической стойкостью. Изделия из кварца, нагретые до высоких температур, можно охлаждать водой. Кварцевое стекло устойчиво к воздействию большинства минеральных и органических кислот (исключение составляют плавиковая и фосфорная кислоты), не разрушается также под действием галогенов и щелочей. Газы диффундируют через кварцевое стекло только при высоких температурах. Недостатком его является склонность к кристаллизации. Этот процесс с заметной скоростью происходит при температурах выше 1200 С. Кварцевое стекло применяют в роли заменителей цветных и благородных металлов и сплавов. Из него изготавливают трубопроводы, различные аппараты для работы под давлением или вакуумом, сосуды емкостью до 100 л и др. [c.147]

Эмали для алюминия по составу существенно отличаются от эмалей для стали и чугуна. Низкая температура плавления и высокий коэффициент термического расширения алюминия и его сплавов потребовали разработки специальных легкоплавких составов с высоким коэффициентом расширения. При этом наиболее трудно получить легкоплавкие эмали с достаточно высокой химической устойчивостью. Как известно, обычные эмали для черных металлов представляют собой силикатные стекла, а химическая устойчивость их обеспечивается довольно высоким содержанием кремнезема (50—55%) при среднем содержании щелочных окислов 20—25% (стр. 131—147). Однако для алюминия эти эмали непригодны, так как они имеют слишком высокую температуру обжига и малый коэффициент термического расширения. Снижение вязкости и температуры обжига эмали только за счет уменьшения содержания кремнезема и увеличения содержания окислов щелочных металлов в составе эмали приводит к резкому падению химической устойчивости. [c.429]

Сплавлением никеля со сталью получают никелевую и нерн авеющую сталь (рис. 150). Если к никелю добавить 22% железа, то образуется сильномагнитный сплав пермаллой. Нихромовая проволока из сплава хрома и никеля имеет высокую температуру плавления и большое электросопротивление. Ее применяют при производстве электропечей и электронагревателей. Сплав никеля с железом и кобальтом применяется в высокотемпературном электрооборудовании, в котором имеются спаи металла с керамикой. Коэффициент термического расширения этого сплава меньше, чем у металлов, применявшихся раньше для таких целей. Сплав особенно ценен для электроприборов, работающих при повышенных температурах, когда необходимы высокая прочность, высокая термостойкость и хорошие изоляционные свойства. [c.192]

Термостойкая лакированная проволока медь — алюминий с антидиф-фузионной прослойкой из серебра или железа служит обмоточным проводом в устройствах с кратковременным нагревом до т-ры 350° С. Проволоку сталь — медь и сталь — алюминий (рис.) применяют в проводах воздушных линий электропередачи, в телефонной связи, железнодорожной сигнализации и для силовых линий. Биметаллическая проволока сталь — алюминий прочна, пластична, отличается хорошей электропроводностью. Широко распространены Б. м. из стали, покрытой медг>ю, никелем и их сплавами в виде плакированных (см. Плакирование) листов, многослойные прутки и полосы, ленты, трубы, профили и проволока из различных цветных металлов. Для создания тепловых реле используют Б. м., содержащие металлы и сплавы с различным коэфф. термического расширения, напр, латунь и инвар (см. также Тер.моби-металлические материалы). Некоторые Б. м. применяют для сохранения точности хода ручных и карманных часов при изменении т-ры. Биметаллы позволяют улучшать эксплуатационные св-ва изделий. Так, применение в моторах мотоциклов К-650 биметаллических цилиндров чугун — алюминий дало возможность повысить мощность двигателя, его экономичность, надежность и долговечность. Использование трехслойных биметаллических лент медь — железо — медь для экранировки коаксиальных кабелей связи повысило качество телевизионных передач. Несколько ограничивает применение Б. м. относительно сложная технология соединения разнородных металлов, подчас с резко отличными хим. составом, физ. и мех. свойствами. См. также Антифрикционные материалы. Износостойкие материалы. Коррозионностойкие материалы, Схватывание. [c.143]

Известно несколько способов прочно-плотного соединения алюминия и его сплавов с другими металлами. Хорошие результаты дает меднение алюминиевого сплава химическим путем или плакированием с последующей пайкой оловянносвинцовым припоем. Алюминий имеет сравнительно высокий коэффициент термического расширения. Поэтому алюминиевая деталь должна быть охватывающей, чтобы при охлаждении в соединении возникали только напряжения сжатия. [c.238]

Было найдено [84, 85], что в системе СзгО—РЬО—В2О3 можно получить стекла с весьма высоким коэффициентом линейного термического расширения (>1,9-10 ) и низкой температурой размягчения (<240°С). Это представляет большой практический интерес в технике спаивания стекла с металлами и нанесения стекловидных покрытий на металлы и сплавы, имеющие низкую, температуру плавления и высокое тепловое расширение. Предложены [86] составы стекла с высоким при 250° С удельным сопро- [c.84]

Подробную сводку данных о таких сплавах с температурами плавления между —39 и -f419° можно найти в работах [1]. Если легкоплавкие сплавы используют в качестве замазок и припоев для неметаллических материалов, то особое внимание следует обращать на соответствие коэффициентов термического расширения. Например, если для заполнения стеклянных нагревательных бань используют расплавленный сплав Вуда, то при охлаждении и затвердевании металла происходит растрескивание сосуда. [c.2176]

V ному коэффициенту термического расширения оно характеризуется аысокой термической стойкостью. Изделия из кварца, нагретые до высоких температур, можно охлаждать водой. Ква.рцевое стекло устойчиво к воздействию большинства минеральных и органических кислот (исключение составляют плавиковая и фосфорная кислоты), не разрушается также под действием галогенов и щелочей. Газы диффундируют через кварцевое стекло только при высоких температурах. Недостатком его является склонность к кристаллизации. Этот процесс с заметной скоростью происходит при температурах выше 1200 С. Кварцевое стекло применяют в роли заменителей цветных и благородных металлов и сплавов. Из него изготавливают трубопроводы, различные аппараты для работы под давлением или вакуумом, сосуды емкостью до 100 л и др. [c.147]

Углеграфитовые Ж. м. отличаются жаропрочностью в сочетании с высокой термостойкостью и низкой удельной массой. Жаростойкость таких материалов достигается нанесениел жаростойких покрытий. В тугоплавких стеклах и ситаллах жаростойкость сочетается со спец. оптическими свойствами и низким коэфф. термического расширения. Материалы на основе окислов и тугоплавких соединений, керамико-металличес-кие, композиционные и углеграфи-товыо материалы, жаростойкие бетоны и цементы получают из порошков с последующим формованием и отвердением (бетонов и цементов) или спеканием. Материалы на основе тугоплавких соединений и композиционные материалы могут быть получены методом горячего прессования. Металлические и некоторые композиционные Ж. м. на основе металлов получают методами металлургической технологии (плавление — литье — обработка давлением — термическая обработка) с целью получения заданных свойств. Для повышения жаростойкости на металлические и углеграфитовые материалы наносят жаростойкие нокрытия методами диффузионного насыщения, плазменного, газопламенного или детонационного напыления, газофазного (пиролитического), электрохим., хим. или электрофоретического осаждения. Так, молибденовые снлавы в результате обработки в парах кремния или в газовой смеси четыреххлористого кремния и водорода покрывают жаростойким слоем дисилицида молибдена. Аналогичная обработка углеграфитовых материалов приводит к образованию па их поверхности жаростойкого покрытия из карбида кремния. Высокая жаростойкость некоторых тугоплавких соединений и металлических сплавов определяется их способностью образовывать при высоких т-рах в контакте с хим. агрессивной средой поверхностные плотные слои тугоплавких нелетучих продуктов взаимодействия, являющихся диффузионным барьером и уменьшающих скорость хим. реакции. Так, многие силициды, карбиды хрома и кремния, [c.423]

И отличие от настоящих металлов, элементы последних подгрупп В обычно хрупки и некоторые из них очень тверды. Вследствие того, что в структурах этих твердых соединений координационные числа-невелики, при затвердевании может происходить расширение (жидкость имеет более плотную упаковку). Это свойство используется в типографском сплаве, содержащем свинец, сурьму и (или) олово или висмут. Кроме того, может наблюдаться заметная анизотропия таких физических свойств, как теплопроводность, термическое расширение и магнитная восприимчивость. Так, мышьяк и сурьма обладают большой диамагнитной анизотропией, исчезающей при плавлении, и коэфици-ентом термического расширения, значительно большим в направлении, параллельном слоям атомов, чем в перпендикулярном направлении. Цинк и кадмий также обладают значительной анизотропией термического расширения. О степени изменения структур . при плавлении можно судить по отнои1ению электрического сопротивления [c.623]

Термическое расширение и сжатие металлов и сплавов в процессе охлаждения характеризуется коэффициент линейного расширения. С понижешем ташературы до температуры жвдкого гелия он снижается практически до нуля. [c.128]

При склеивании пластмасс с металлами возникают дополнительные трудности при выборе клеев, поскольку на клеевое-соединение влияют напряжения, возникающие в результате различия коэффициентов термического расширения склеиваемых материалов [349]. В этом случае целесообразно применять только эластичные клеи желательно также, чтобы клей отверждался при комнатной температуре. При выборе металла для такого соединения необходимо обращать внимание на его коэффициент термического расширения. Так, например, для склеивания с боропластиком предпочтительным является титановый сплав, поскольку его коэффициент термического расширения близок к коэффициенту боропластика [342]. [c.201]

Техника. В технике наполнение полимеров для уменьщения их термического расширения используется очень давно. В настоящее время фенолоформальдегидные и эпоксидные смолы, наполненные минеральными наполнителями, являются одними из самых стабильных по размерам материалами, находящимися в распоряжении инженеров-конструкторов. Получение материалов на основе полиамидов и сополимеров формальдегида, наполненных стеклянными волокнами, позволило расширить ассортимент и области их применения для изготовления изделий высокой точности. Термический коэффициент расширения этих материалов близок к коэффициентам расширения сплавов легких металлов. Материалы на основе наполненных поликарбоната и политетрафторэтилена (ПТФЭ) нашли щирокое применение для изготовления деталей муфт, подшипников и кулачков. [c.244]

Большое сродство алюмдния и магния с кислородом и элек-троотрицательное значение их потенциалов создают значительные затруднения при покрытии алюминия, магния и их сплавов. Окисная пленка на этих металлах препятствует прочному сцеплению покрытия с основным металлом. Кроме того, химическая нестойкость алюминдя и магния в ряде электролитов, различие коэффициентов термического расширения этих металлов и металлов покрытия приводят при нагреве к отслаиванию покрытий и вспучиванию их на поверхности изделия. Успешное осуществление операций нанесения на алюминий, магний и их сплавы других металлов возможно лишь после специфической подготовки изделий к покрытию. [c.200]

Так называемые согласованные спаи, свойства которых удовлетворяют критериям, обсуждавшимся выше, могут быть получены для нескольких комбинаций материалов. Легкоплавкие стекла, такие, как известково-иатриевое или свинцово-силикатное, хорошо спаиваются с Р1 сплавами Ре—N1, Ре—Сг и Ре—N1—Сг. Тугоплавкие стекла, как например боросиликатное, требует более высоких температур и подбора металлов с малыми коэффициентами теплового расширения таких, как Мо, Ш и сплавы Ре— N1—Со типа ковара. Однако некоторые из этих сплавов при определенных температурах претерпевают фазовые переходы и связанные с ними изменения коэффициентов расширения. Для ковара это происходит при 435° С. В этих случаях необходимо использовать стекла, температура затвердевания которых лежит ниже этой точки. Для плавленого кварца из-за его высокой температуры плавления и малого коэффициента термического расширения (5 < 10 град ) получить согласованные спаи не удается. Величины напряжений, возникающих в спаях металла со стеклом, зависят также и от геометрии спая. Большая часть конфигураций спаев, вклю- [c.263]

Методы соединения керамики с металлами были развиты главным образом в связи с производством электровакуумных ламп. Обзоры методов по-лучгния сплавов были сделаны Колом [263, 272], Ротом [248] и Эспе [273]. В принципе процесс сводится к металлизации керамической детали либо с последук>щей пайкой металлического компонента, либо сразу в процессе одного термического цикла. Адгезия и вакуумная плотность спая определяются рядом механизмов, таких как механическое сцепление металла с шероховатой поверхностью керамики, химические реакции, диффузия в твердых телах н остекловывание поверхности. Как и в случае металлостеклянных спаев, для предотвращения чрезмерных напряжений необходимо согласовывать коэффициенты термического расширения обоих материалов спая. Рассматриваемый здесь температурный интервал распространяется от 25° С вплоть до температуры расплавления материала припоя. Кроме того, поскольку керамика имеет большую прочность на сжатие, чем на растяжение, то необходимо подбирать коэффициенты расширения и геометрию спая такими, чтобы в результате в керамике создавались преимущественно сжимающие напряжения. Часто для металлокерамических спаев применяется метод синтерирования металлического порошка или молибдено-марганцевый процесс. Здесь керамический компонент сначала покрывается пастой, составленной из смеси порошков — 4 весовые части молибдена и 1 весовая часть марганца с биндером и растворителями. Слой толщиной от 25 до 50 мкм высушивается и впекается в атмосфере влажного водорода в течение 30 мин при температурах в интервале 1300— 1600° С в зависимости от используемых материалов. В результате последующего осаждения 50—100 мкм никеля или меди и повторного вжигания в водороде при 1000° С получается слой, пригодный для спайки с металлом. Прочность на растяжение такого металлического покрытия по порядку величины равна 10 кг/мм . Идя пайки обычно используются эвтектические сплавы А —Си и Аи—N1 (см. табл. 14). Кроме того, для получения спаев применяются также метод пайки с помощью активных металлов и водородный процесс. Первый основан на образовании прочной связи с керамическими окислами с помощью химически активных металлов, таких как [c.266]

Для изготовления маски для напыления необходимо из целой заготовки— пластины точно и селективно образовать отдельные участки, соответствующие в целом заданному рисунку. Это можно сделать механическим или химическим способом, в зависимости от типа и толщины выбранного материала маски. Пр1 выборе материала руководствуются желанием изготовить маску, которая сохранила бы свои геометрические размеры я плоскостность как можно дольше, даже при повышенных температурах осаждения пленкн. Прн этом материал маски должен иметь достаточную для механической обработки прочность. Чаще всего используются металлы, сплавы, и.меющие низкий коэффициент термического расширения, прочность которых позволяет подвергать их механической обработке. Графит тоже хорошо выдерживает механическую обработку и хорошо сохраняет геометрические размеры. Однако из него можно изготавливать только довольно грубые формы масок, поскольку для создашш сложного рисунка в заготовке он слишком хрупок. Другим подходящим материалом, с точки зрения прочности, коэффициента термического расширения и плоскостности Является стекло. Вообще стекло с трудом поддается механической обра-ботке и только стекла определенных составов, применяемые для изготовления. масок поддаются фотохимической обработке. [c.561]

Окисление металлов кислородом воздуха особенно заметно в условиях высокотемпературной нефтепереработки. При высоких температурах скорость взаимодействия газа с металлом велика, поэтому там, где может возникнуть эта проблема, необходимо особенно тщательно подбирать металл для конструкций. Скиннер, Мейзон и Моран [10] описывают сопротивление различных сплавов этому виду коррозии и отмечают, что сопротивляемость Ре—N1—Сг-сплавов зависит в основном от содержания хрома, Однако при переменных температурах для коррозионного сопротивления более важным становится присутствие других компонентов сплава. Так, увеличение содержания никеля действует благоприятно, так как он уменьшает различие в термическом расширении между окислом и металлом и соответственно уменьшает напряжения иа границе раздела металл — окалина [41]. Кремний и алюминий заметно увеличивают сопротивляемость окислению. Имеются подробные рекомендации для соответствующего выбора сплава. [c.262]

Способность сплава выдерживать воздействие сред при высоких температурах, особенно при длительных выдержках, зависит не только от диффузионно-барьерных свойств пленок продуктов реакции, но и от адгезии таких пленок с основным металлом. Пленки, имеющие защитные свойства, часто отстают от поверхности металла (отслаивание окалины) при циклическом нагревании и охлаждении вследствие различия в коэффициентах термического расширения у пленки и металла. В соответствии с этим разработанные Американским обществом по испытанию материалов ускоренные испытания проволок на стойкость к окислению [291 заключаются в циклическом нагреве с выдержкой в течение 2 лгин при определенной температуре с последующим двухминутным периодом охлаждения. Переменный нагрев и охлаждение значительно сокращают срок службы проволоки посравнениюс постоянным нагревом. Срок службы проволоки в этих испытаниях определяется временем до разрушения или временем до увеличения ее электрического сопротивления на 10 о. [c.162]

Растрескивание окисиого слоя при переменном нагреве главным образом относится за счет разницы в коэфициентах термического расширения между металлом и окисью, и следовало бы поэтому попытаться сделать их одинаковыми. Финк и Петерс считают, что особая ценность нихромовых сплавов в значительной степени зависит от очень небольшой разницы между этими коэфициентами, причем оба они очень [c.161]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология