вопросы по конструкционным материалам (сплавы/композиты)

 

au

   
★★
Народ, устал уже читать — подскажите если есть что. Ищутся конструкционные материалы (сплавы, металлические композиты, может даже керамики) с отношением прочности к плотности между магнием и титаном. Сразу исключаю углерод-углерод, композиты с длинными волокнами, всё неприкасаемо хрупкое, сгорающее синим пламенем от одного взгляда, радиоактивное, все пластики вплоть до арамидов, и прочее (в данном случае) неправильное.
Что есть в торбе, в порядке убывания оного отношения (может и напутаю с порядком, не важно): бериллий кованый (wrought), композит бериллия/алюминия; бета-титан, минус титановые композиты (дорого и экзотика полная); магний кованый (Magnesium Elektron 675, WE54), плюс до кучи магниевые композиты с короткими волокнами (whiskers). Дальше ковырялся: с лёгкой стороны облом, отношение прочности к плотности у MgLi уже не растёт даже с волокнами. Рений и сплавы даже ковырнул — прочные жуть, но и плотность околомаксимальная... хотя ЖРД из них есть %) Лучше чем у бета-титана вроде не находится подходящий материал. Это глобальный максимум?
 

ing

втянувшийся

Не определены условия эксплуатации, ресурс, и т.д.
Если просто отношение плотности к прочности то сначала алюминий и сплавы, если хочется еще термостойкости, то это холоднотянутые стали(кстати сталь по плотность/прочность лучше алюминия, алюминий лучше титана естественно при нормальной температуре)
Зря вы ругаетесь на углерод, его можно покрыть SiC чтобы не горел в кислороде.
ing
 

au

   
★★
Э.. не надо меня путать, я всё же не газеты читал :) Сперва из широкодоступного идёт титан (не говоря уже об упрочнённом, т.к. такое обычно с длинными волокнами), потом хорошие стали (сильно экзотические формы вроде струны меня не интересуют), а потом уже всё остальное. Вы наверное имеете ввиду какой-то детский титан вроде чистого или альфы. Я смотрел только на беты, они просто зверские по сравнению с детскими.
Вот, кстати, три советских бета-сплава (названия были латиной, так что могу не угадать): БТ23, БТ15 и ТЦ6 (может ТС6). Они равны или прочнее лучшего что указано в моём справочнике по западным титанам (например Beta C). Рабочие температуры мне не ниже -250С, не выше 200С, режим для титана (местами у меня он без вариантов) — циклические нагрузки (не то чтобы сильные, но считай постоянные, число циклов девятизначное). В моих криогенных сценариях нагрузки (динамические) можно снизить в разы.
А углерод меня не устраивает своей ценой и технологичностью. С титаном (или другим металлом), если мне надо две сотни деталей, мне их наверняка нашлёпают из листа, а с углеродом будут возиться поштучно (долго и дорого), так ведь? Вот потому он и не проходит у меня.
 

ing

втянувшийся

-- циклические нагрузки (не то чтобы сильные, но считай постоянные, число циклов девятизначное). В моих криогенных сценариях нагрузки (динамические) можно снизить в разы.
 

адача до сих пор не определена. При таком уровне секретности ничего путного вы не получите, очень трудно угадать что надо. Ваши условия работы изделия будут сравнивать не с книжками, а впервую очередь с собственным опытом.

А углерод меня не устраивает своей ценой и технологичностью. С титаном (или другим металлом), если мне надо две сотни деталей, мне их наверняка нашлёпают из листа, а с углеродом будут возиться поштучно (долго и дорого), так ведь? Вот потому он и не проходит у меня.
 

Углерод в некоторых случаях значительно технологичнее металлов и дешевле.
ing
 
+
-
edit
 

valture

опытный

алюмнивые сплавы со скандием - из них рамки
для пистолетовревольверов делают ...
 

MIKLE

старожил

размер изделия?
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  

au

   
★★
Задача давно определена - лунаход :)
Скандия мне ещё не хватало в смету %) Порядка 200 баксов за грамм цена вашего скандия.
Насчёт технологичности углерода. Я пошуршал литературой слегка — никак не получится сколько-нибудь нетривиальная C-C конструкция дешевле (по работе) штампованного титана. Да и оставить её в "чистом" виде мне нельзя, нужно опять же покрывать чем-то.. и ни привариться потом к ней, ни дырочку продырявить. Углерод оправдан прежде всего где температуры высокие и всё остальное течёт, а тут выше 150 принципиально неоткуда взяться, 200 — это с запасом на нагрев от агрегатов "соседних". Зато графиту есть у меня другое применение, и там он блистает. Пиролитический высокоортогональный графит для теплоотвода — это песня, теплопроводность (продольная) выше поликристаллического алмаза, а цена доступная. Все нынешние тепловые трубки можно забыть, если конструктив грамотно продуман.
Насчёт секретности — у меня чертежей нету, есть только представление о желаемой конструкции и её работе. То что я хочу добиться от материалов в данный момент — это ответ на вопрос о реализуемости конструкции. Мне нужно либо в 1000кг, либо лучше в 500кг вписать свои замыслы (вес с уже барахлом). На глаз на конструктив и платформу отводится порядка 20% этой массы, т.е. либо 200, либо 100кг в сумме. Конструкция совсем нетривиальная, описывать даже не берусь %)
Пока я понял что с бериллием облом — он быстро рассыпется. С магниево-литиевыми сплавами облом из-за удельной прочности — она на уровне обычных магниевых, причём упрочнить можно только SiC, остальное сжирается. Да и упрочнение это на 50% поднимет прочность всего — это хуже даже не самого передового титана. Неподвижный конструктив вполне совместим с магнием, даже литым[/укреплённым], в крайнем случае с какими-то титановыми силовыми элементами. А вот подвижный конструктив, который и будет все эти циклические нагрузки ловить, иначе как титановым (причём нежмотским сплавом) я пока не представляю. Сталь бы подошла, но она не долетит :)
Так вот, проблемное изделие в моём представлении для простоты можно свести к балке порядка 50см длиной, всяко не более метра. Её может и гнуть, и крутить, и ударить немного с приложением силы к торцам. Обычная циклическая нагрузка — это изгиб с небольшой максимальной нагрузкой (10-20кг массы), и эпизодически то же самое, но в 10 раз большей массой (это предельная нагрузка, больше неоткуда взяться). Таких деталей (однотипных) в изделии немало, так что не подумайте что все 100-200кг на неё можно пустить :) Скажем, килограмм ей масса максимум.
 
Это сообщение редактировалось 08.04.2006 в 14:53
+
-
edit
 

valture

опытный

Задача давно определена - лунаход :)
Скандия мне ещё не хватало в смету %) Порядка 200 баксов за грамм цена вашего скандия.
 


? 350 руб. - за грам :
Электростальский политехнический институт (филиал) НИТУ МИСиС, СКИЛ М-30 :: Metalweb.ru
а сплав еще дешевле ....
один из сплавов - Easton SC7000

Прикреплённые файлы:
s show_foto.jpg (скачать) [101,77 кбайт, 8 загрузок] [attach=7010]
 
 
 

au

   
★★
Давайте не оффтопить тут, но с этими 350р за грамм можете сделать себе состояние ;) Про 0.1-0.15% добавки в алюминий — это кошкины слёзы, от этого алюминий титаном не становится.
 

MIKLE

старожил

Давайте не оффтопить тут, но с этими 350р за грамм можете сделать себе состояние ;) Про 0.1-0.15% добавки в алюминий — это кошкины слёзы, от этого алюминий титаном не становится.
 


титаном-нет. но чем принципиально отличается дюраль от люминя и от чего прочность растёт знаете?

да что там... сталь можно вспомнить... игры долями процента радикально меняют свойства...
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  
+
-
edit
 

Alex 129

координатор
★★★☆

Сталь бы подошла, но она не долетит
 


Это почему?
Всему есть своя причина  

hcube

старожил
★☆

Обычная циклическая нагрузка — это изгиб с небольшой максимальной нагрузкой (10-20кг массы), и эпизодически то же самое, но в 10 раз большей массой (это предельная нагрузка, больше неоткуда взяться).
 


Лунная лягушка весом в тонну?
Убей в себе зомби!  

au

   
★★
Почему сталь не летает? У меня 500 или 1000 кг на ВСЁ, а этого всего там хочется иметь побольше. Ключевой параметр тут - отношение прочности к плотности, размерность километры :) У лучшего титана что я нашёл (LCB, BC6) это 32-35км, у литого магния (Elektron21) - 15.7, у бериллия (S-200 выдавленная труба/прут) ->42.
Я нашёл интересную сталь (Н8К18М14, Н12К12М10ТЮ) с высокой относительной прочностью, лучше чем у титана, но у неё удлиннение 1-2%. А у той давленной марки бериллия (у бериллия обычно 2%) удлиннение 10% и специально делается дла КА. Что будет с этой классной сталью если её быстро до -100 охладить, я не знаю, но думаю ничего хорошего. Криогенные стали в разы слабее (при +20С), а мне надо в широком температурном диапазоне не рассыпаться.
 
Это сообщение редактировалось 09.04.2006 в 09:54

au

   
★★
титаном-нет. но чем принципиально отличается дюраль от люминя и от чего прочность растёт знаете?
да что там... сталь можно вспомнить... игры долями процента радикально меняют свойства...
 


Знаю немного (фазы меняются, размеры кристалла, интерметаллики появляются/исчезают, и пр.), но это для меня вторично. Главное для данного конструктива — это удельная прочность, ибо сами понимаете: пятизначное количество баксов за кг доставки.
 

au

   
★★
Лунная лягушка весом в тонну?
 


Нет.
 

ing

втянувшийся

Добрый день.
Для au.
Вы производите много шума без толку. Если вам действительно надо, объясните задачу.
Ваше представление об условиях работы на Луне сдается мне основаны на неполных данных, и о материалах тоже.
Если вы действительно работаете над задачей, я не занимаетесь самодеятельностью в одиночку, у вас должен быть доступ к конструкции советского лунного модуля. Даже просто осмотр этого изделия опракидывает многие устоявшиеся на земле представления о конструкции и материалах в них. Живьем иодуль и его элементы конструкции когда-то были в музее МАИ, кажется 8 факультет.
ing
 

MIKLE

старожил

Знаю немного (фазы меняются, размеры кристалла, интерметаллики появляются/исчезают, и пр.), но это для меня вторично. Главное для данного конструктива — это удельная прочность, ибо сами понимаете: пятизначное количество баксов за кг доставки.
 


в любом случае одним материалом не обойдёшся. где-то тот-же карбид кремния удобен будет(подшипники) где-то ещё что-то...
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  

au

   
★★
ing:
Я занимаюсь самодеятельностью в одиночку. Если бы мне было "действительно надо", я бы пригласил очень платного консультанта и не лез бы не в своё дело. К советскому лунному модулю самодеятельность никакого отношения не имеет ни по каким параметрам, кроме общего "места назначения". Что мог, объяснил: меня интересуют материалы, которые я не перечислил — лёгкие и прочные, с полезными и предсказуемыми свойствами от криогенных до 150-200С, под циклические нагрузки. Если вы такие знаете — высказывайтесь, не стесняйтесь. Пока у меня первой строчкой бета-титан числится, и брашвэллмановский бериллий "на полях".
 
Это сообщение редактировалось 10.04.2006 в 16:35

au

   
★★
в любом случае одним материалом не обойдёшся. где-то тот-же карбид кремния удобен будет(подшипники) где-то ещё что-то...
 


Не то.. вот представь нагруженную стрелу крана длиной 1 метр — примерно такое применение искомому материалу, только циклы нагрузки (нагрузили-отпустили-..) короче. SiC только в композите пойдёт, например в титане, но это дорогая экзотика. Делают, конечно, например какие-то тяги в истребители (фотка есть), но цена, естессно, истребительная. Применять их не спешат, потому рынка нет, потому и дорогие такие. Да и не сильно титан укрепляется от этого: я посмотрел, так советский ТС-6 и ВТ-23 без всяких укреплений ровно как тот укреплённый (и тоже неслабый) западный.
Ясно что одним не обойдётся, я просто ищу на силовой элемент материал, а послабее-то на конструктив и искать не надо.
 

MIKLE

старожил

на счёт силового штука такая. если конструкция небольшпая и ажурная, то удельная прочность не канает. так как жёсткость/устойчивость растёт не линейно от геометрии. т.е. прочность позволяет, но толщина будет как у пивной банки. поэтому ИМХО стоит копать в сторону дюралей, литий-аллюмения и магния... на луне кислорода и т.б. воды мало так что пофих...
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  

au

   
★★
Ясно. А вот не хочется чтобы эти кружева задели за камень и помялись. Соты вот прочные, а помнётся "пивобаночная" поверхность — и привет. Я мыслил себе "ресорообразную" деталь, хотя из прочного титана можно и пивобаночно.. Но это мысли, пишите :)
 

MIKLE

старожил

Я мыслил себе "ресорообразную" деталь, хотя из прочного титана можно и пивобаночно.. Но это мысли, пишите :)
 


а причём здесь рессороа? или имелась в виду рельса? если говорить о кране-решётчатая ферма из труб и/или уголков. ничего лучше не придумали. и не придумают...
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  
+
-
edit
 

valture

опытный

сплавы алюминия - медь - литий со скандием ( 3 %) -
с удельной прочностью более 22 км ,
плотность 2,6 , 80 000 МПа ....

 

MIKLE

старожил

моё ХО.

Задача-вылавливание процентов весовой эффективности на некотором девайсе. без глубоких знаний и опыта работы выполнить эту задачу нереально. да, можно ткнуть пальцем в небо и сказать что стальне канает. этим можно и ограничится. для дальнейшей оптимизации нужно много больше чем пара цифирей из справочника. усталость, трщинностойкость, поверхностная твёрдость(песок копаем), стойкость к радиации(годы работы на пределе прочности, проценты ловим!) и т.п. и т.д. в таких условиях конструкция будет оптимизироватся под материал и наоборот.
так что можно забить...

ЗЫ с похмелья не хватает фантазии так что кратко и по существу...
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  

au

   
★★
MIKLE:

Ну трудно мне объяснить. Вот, нашлась подходящая аналогия... Подчёркиваю, аналогия — спец. для описания проблемного узла. Представляем себе смесь тополевского шасси и багги, только скорость у неё 10-20км/ч максимум, масса до тонны. Т.е. багги шестнадцатиколёсная такая. Колёса и само шасси внимания не заслуживают, а вот полуоси этих колёс, которые и ловят все удары (пусть и слабые, но много и долго) — это у меня вызывает "материальные" вопросы. В частности видится возможной ситуация когда на одной такой оси ненадолго "повиснет" вся конструкция, скажем так, т.е. земные 180кг. Хочется чтобы все удары (слабые предсказуемые и прочие непредсказуемые) ловились и гасились в этой штуке, а не передавались на корпус. Потому и аналогия с "рессорой". Сама эта штука постоянного контакта с грунтом не имеет, но влететь в него и измазаться эпизодически может. Потому поверхностная твёрдость её не важна — можно изолировать покрытием. А вот усталось — это да, проблема, но я в этом не копенгаген. Впрочем я смотрю на титановые сплавы, сделанные спец. под аммортизаторы в машине (Timetal LCB, а также дорогой вариант 21S под то же в авиации) — бета, прочные, и по роду применения должны с запасом пережить машину. В том конкретном применении выигрыш в массе очень значительный против стали. Насчёт радиации — это да... там поверхность словит шестизначное число рад от протонов за десять лет. Но если это проблема, то покрыть можно вольфрамом тонко, доза спадёт порядка на два-три. Ещё насчёт песка — я в курсе как он "благотворно" влияет, т.ч. в постоянном и непосредственном контакте с ним видятся совсем другие материалы, тут я не про них. Насчёт работы на пределе — вот этого как раз хотелось бы избежать, да..
Но задача, кстати, не вылавливание процентов ради спорта, а снижение доли массы "движителя" в общей массе машины. Если это менее 20%, дальше ловить не надо. Я знаю чего стоят последние 10% из 100 :)
Насчёт решёток — хочется чтобы эта штука могла гнуться поглощая энергию удара, а у решёток с этим по-моему плохо. Они-то как раз по части усталости и нахватают первыми.. Впрочем это догадки %)
Чертёж потребуете? :)
 

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru