Практическое занятие 6. Оценка жаростойкости чистых металлов и сплавов на их основе методом взвешивания
Задание. Подготовить справочные данные по жаростойкости чистых металлов и предельных температурах их эксплуатации. Ознакомиться с основными требованиями, предъявляемыми к выбору легирующих элементов, обеспечивающих высоких защитные свойства против высокотемпературного окисления поверхности металлов и сплавов. Провести эксперименты и оценить стойкость опытных сплавов к окислению. Оформить отчет, сделать выводы.
Методические рекомендации.Изучить разные методы взвешивания (пикнометрический, гидростатический и др.), их достоинства и недостатки для решения конкретных задач, выбрать оптимальный и провести серию экспериментов при абсолютных температурах нагрева. Оценить состояние оксидной пленки визуально и с помощью метода микро-твердости.
Рекомендуемая литература
Основная 1 [278-283], 2 [448-451]
Дополнительная 6 [327-329], 8 [225-240, 533-534]
Контрольные вопросы
1 Что называется жаростойкостью?
2 В чем состоит основное требование к выбору легирующего элемента жаростойких материалов?
3 Какие дополнительные требования предъявляются в легирующим элементам?
4 Как подразделяются чистые металлы по скорости окисления?
5 Какова цель коррозионных испытаний?
6 Какие существуют методы качественной оценки коррозионной стойкости (жаростойкости) металлов и сплавов?
Практическое занятие 7. Определение кислотостойкости сплавов цветных и черных металлов в растворах концентрированных и разбавленных кислот
Задание. Приготовить равные количества порошков одинакового гранулометрического состава из разных сплавов методом натирания абразивом. Рассчитать весовые доли кислоты и воды для приготовления необходимой концентрации реактивов. Провести серию экспериментов по взаимодействию кислоты и приготовленных порошков. Обработать полученные результаты, сделать соответствующие выводы.
Методические рекомендации. По справочным данным выбрать металлы и сплавы нерастворимые или мало растворимые в используемых кислотах. Записать уравнения химических реакций металлов и сплавов с кислотой, рассчитать теоретическую и реальную прибавку веса в расчете на единицу массы вещества.
Рекомендуемая литература
Основная 2 [493-494, 497-498, 521, 534-535]
Контрольные вопросы
1 Что называется кислотостойкостью?
2 Какие легирующие элементы обеспечивают максимальную кислотостойкость?
3 Что называется пассивированием?
4 С чем связана высокая кислотостойкость тугоплавких металлов?
5 Какими методами оценивается кислотостойкость металлов и сплавов?
2.4 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)
| № п/п | Содержание задания | Методические рекомендации | Рекоменду-емая литература |
| Использование сплавов систе-мы Ti-Ni в механических и электрических соединениях. | Рассмотреть принцип работы сплавов с ЭПФ в контактных соединениях.. Проанализировать баланс сил при реализации прямого и обратного мартенситного превращения в усло-виях эксплуатации контактного соединения.. | Доп. 2 [429-434] | |
| Тепловые двигатели из нити-нола. | Ознакомиться с принципами преобра-зования низкотемпературной тепловой энергии в механическую с использова-нием в качестве рабочего тела матери-алов, обладающих ЭПФ. Привести кинематическую схему двигателя Бэн-кса и описать работу конструктивных элементов из нитинола. | Осн. 3 [165-178], Доп. 2 [442-447] | |
| Применение эффекта памяти формы в медицине. | Описать особенности использования металлических материалов в медицине и сформулировать основные требова-ния к биологически совместимым материалам. Привести графические зависимости силовых характеристик работы материалов с ЭПФ в суставных сочленения костных тканей. | Осн. 3 [183-198], доп. 2 [455-464] | |
| Механизм затухания колеба-ний в чугунах. | Ознакомиться с механизмом затухания колебаний и влиянием формы графит-ных включений в реализации процес-сов высокого демпфирования. Рас-смотреть акустические свойства чугу-на и их связь смеханическими свойствами. | доп. 2 [208-228] | |
| Основные экспериментальные методы и приборы определе-ния демпфирующей способно-сти. | Привести краткую характеристику ос-новных методов исследования и про-вести сопоставительный анализ их достоинств и недостатков. Описать принцип действия прибора для опреде-ления демпфирующей способности конструкции. | осн. 3 [41-58] | |
| Марганец – переходной –ме-талл с необычными свойст-вами. Загадки и перспективы марганца | Ознакомиться с физико-механичес-кими свойствами марганца и его сплавов, особенностями структуры и деформирования. Изложить проб-лемные вопросы технологии марганца и его сплавов | доп. 4 [37-66] осн 4 [78-110] | |
| Диаграммы состояний основ-ных систем сплавов нимоник. | Привести диаграммы состояний базо-вых двойных систем на основе никеля и описать основные температурно-концентрационные области образова-ния γ-фазы. Проанализировать влия-ние третьего компонента на процессы распада и жаропрочность тройных сплавов. | доп.5 [26-39] | |
| Применение сплавов нимоник в авиации, турбостроении, приборостоении. | Сформулировать их достоинства и недостатки по сравнению со сталями и обосновать целесообразность выбора в качестве основного конструкционного материала сплавов нимоник. | доп.5 [348-370] | |
| Коррозионная стойкость спла-вов типа нимоник. | Рассмотреть преимущества использо-вания сплавов нимоник для работы в различных агрессивных средах при повышенных температурах по сравне-нию с коррозионностойкими и жаро-стойкими сталями. Выделить ограни-чительные фактора их химической стойкости. | доп. 5 [267-286] | |
| Жаропрочные молибденовые сплавы, структура, свойства применение | Рассмотреть влияние легирующих эле-ментов на повышение жаропрочности и оценить возможности повышения жаростойкости | осн. 5 [341-360] | |
| Жаропрочные сплавы на осно-ве тантала, резервы и перспек-тивы повышения свойств | Ознакомиться с особенностями взаи-модействия тантала с легирующими элементами для создания жаропроч-ных высокотехнологичных сплавов для новой техники. Привести соответ-ствующий графический материал | осн. 5 [360-369] | |
| Жаропрочные вольфрамовые сплавы, структура, свойства, области применения | Рассмотреть основные факторы, влия-ющие на механические и технологи-ческие свойства вольфрама. Обосно-вать перспективные направления по-вышения их жаропрочности | осн. 5 [370-384] | |
| Ниобий и его сплавы, перспек-тивы применения в электро-нике и ядерной энергетике | Проанализировать перспективные на-правления повышения жаропрочных и сверхпроводящих свойств ниобиевых сплавов. Обосновать роль легирующих элементов в улучшении свойств сплавов на основе ниобия | осн. 5 [322-341] | |
| Сплавы на основе хрома – проблемные материалы сов-ременного машиностроения | Ознакомиться проблемой повышения технологичности чистого хрома и его сплавов, приемами специального леги-рования и перспективами разработки жаропрочных деформируемых хромо-вых сплавов | осн. 5 [308-322] | |
| Практическое применение сверхпроводящих материалов в новой технике | Проработать вопросы использования сверхпроводников в ядерной энергети-ке, магнитогидродинамических гене-раторах, управляемых термоядерных реакциях с позиций конструкционного материала с уникальными свойствами. | осн. 6 [226-238], доп. 9 |
2.5 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СРСП)
| № п/п | Содержание задания | Форма проведения | Методические рекомендации | Рекомен-дуемая ли-тература |
| Технологические аспекты проектирования деталей из материалов с эффектом памяти формы. | Дискуссия | Ознакомиться с методикой расчета спиральных пружин и построения кривых зависи-мости напряжение-деформа-ция. Сформулировать основ-ные проблемы соединения обычных материалов и мате-риалов с ЭПФ | осн. 3 [144-165] | |
| Круговой эффект памяти формы в сплавах Ni-Ti. Влияние старения на ЭПФ и мартенситное превра-щение | Консультация | Рассмотреть влияние разных факторов на степень восста-новления формы и сформу-лировать оптимальные режи-мы температурно-силового воздествия на мартенситное превращение | осн.3 [87-98] | |
| Пластичность превращения при диффузионном распаде мартенсита в сталях. Физические модели пластичности превращения. | Доклад | Проанализировать темпера-турно-концентрационные па-раметры проявления сверх-пластичности в сплавах раз-ных систем. Сделать обосно-ванные выводы. | доп.3[59-87] доп. 9 | |
| Материалы с особыми электрическими свойства-ми. Высоко- и низкотем-пературные припои | Доклад + консульта-ция | Ознакомиться с принципами создания припойных матери-алов. Требования к припоям. Виды пайки | осн.1[332-339] | |
| Технологические проблемы производства медно-марганцевых сплавов | Дискуссия | Ознакомиться с технологи-ческими особенностями по-ведения марганца при литье и способами усовершенство-вания технологического цила получения медномарганце-вых сплавов | осн.4[134-142], доп. 4 [96-113] | |
| Демпфирующие свойства сплавов на основе алюми-ния | Доклад | Провести сопоставительный анализ проявления демпфи-рующих свойств алюминия и магния и возможностей их инициирования в разных системах сплавов | доп. 4 [234-241] | |
| Сплавы с особыми литей--ными свойствами Перспек-тивы развития литейных технологий | Дискуссия тренинг | Ознакомиться с передовыми технологиями литейного производства труднодефор-мируемых сплавов, задачами и проблемами повышения их качества | осн.1 [169-184], доп.7 [5-36], | |
| Основы легирования жаро-прочных сплавов. Выбор основы сплава и легиру-ющих элементов в двойных и многокомпонентных сплавах | Тренинг + консультация | Рассмотреть основные поло-жения принципа создания жаропрочных материалов. Проанализировать роль структуры и легирующих комплексов в повышении жаропрочности | осн.5 [90-107] | |
| Проблемы и перспективы производства литейных сплавов нимоник | Доклад + дискуссия | Ознакомиться с технологи-ческим циклом получения литейных сплавов нимоник, ограничительными парамет-рами их применения и путя-ми совершенствования технологии литья | доп.5 [311-326] | |
| Влияние режимов термо-обработки на особенности дисперсионного упрочне-ния и жаропрочность спла-вов нимоник. | Доклад + консульта-ция | Ознакомиться с закономер-ностями образования карби-дов хрома и механизмом дисперсионного твердения в сплавах нимоник | осн.2 [473-478], доп.5 [90-130] | |
| Литые, порошковые и де-формируемые магнитно-твердые материалы. Фер-риты и соединения РЗМ. | Доклад + дискуссия | Провести сопоставительный анализ новых классов маг-нитнотвердых материалов с традиционными ферромагне-тиками. Сделать обоснован-ные выводы | осн.1 [290-325 | |
| Материалы с особыми элек-трическими свойствами. Проводники, полупровод-ники, диэлектрики | Доклад + дискуссия | Ознакомиться с особенностя-ми электрических свойств проводников, полупровод- ников и диэлектриков с пози-ций зонной теории твердых тел. Сформулировать основ-ные требования по опреде-ляющим параметрам эксплу-атационных свойств | осн.1 [332-343] доп.9 | |
| Сплавы высокого демпфи-рования с магнитомехани-ческим рассеянием энергии | Доклад + консульта-ция | Рассмотреть особенности демпфирования и рассеяния энергии в ферромагнитных материалах, связанное с маг-нитомеханическим гистере-зисом | доп.4 [171-192] | |
| Хладостойкие материалы криогенной техники и открытого космоса | Доклад + дискуссия | Ознакомиться с основной группой хладостойких мате-риалов и комлексом мер для предотвращения хрупкого разрушения при сверхнизких температурах эксплуатации материалов и конструкций | осн.1 [295-299], осн.2 [498-502], доп.9 | |
| Сверхчистые материалы как особое состояние веще-ства. Методы получения и очистки | Доклад | Рассмотреть кристаллофизи-ческие методы получения сверхчистых материалов, привести принципиальные схемы методов выращивания и очистки. Сопоставить свойства металлов техничес-кой чистоты и сверхчистых | осн.1 [346-350], доп.9 |
2.6 Тестовые задания для самоконтроля с указанием ключей правильных ответов