12.0. Магний и сплавы на основе магния

Среди промышленных сплавов магний обладает наименьшей плотностью (1,7 г/см³), что и обусловило применение его сплавов главным образом в авиационной технике. Магний неустойчив против коррозии. При повышении температуры самовозгорается, поэтому используется в качестве твердого топлива в реактивной технике.

Магний первичный (ГОСТ 804-72) выпускается трех марок в соответствии со степенью очистки:Мг96(содержит 99,96% Мg),Мг95(99,95% Мg) иМг90(99,90% Мg).

Чистый магний в качестве конструкционного материала почти не используется, так как имеет низкую прочность и твердость, но является основой эффективных магниевых сплавов. Как алюминиевые сплавы, сплавы магния также подразделяются на деформируемые и литейные. Первые маркируются буквами МА, вторые МЛ, после этих букв стоит цифра, показывающая порядковый номер сплава в ГОСТе.

Таблица 12.1. Свойства и состав некоторых марок деформируемых

магниевых сплавов (ГОСТ 14957-76)

Марка сплава	Состав сплава, %					Механические свойства
	Аl	Мn	Zn	Zr	Другие	В, МПа	0,2, МПа	, %
МА1	-	1,3-2,5	-	-	-	200-210	100-120	2-8
МА2	3,0-4,0	0,15-0,50	0,2-0,8	-	-	230-280	130-180	6-10
МА5	7,8-9,2	0,15-0,50	0,2-0,8	-	-	320	220	14
МА8	-	1,3-2,2	-	-	Се 0,15-0,35	200	100	3-10
МА10	7,8-8,8	0,2-0,6	-	-	Сd 7,0-8,0	430	300	6
МА11	-	1,5-2,5	-	-	Nd 2,5-3,5	260	130	5
МА14	-	-	5,0-6,0	0,3-0,9	-	320	240	6
МА15	-	-	2,5-3,5	0,45-0,9	Lа 0,7-1,1 Сd 1,2-2,0	290	210	6

Если деформируемые магниевые сплавы имеют плотность около 1,8 г/см³, то группа магниево-литиевых деформируемых сплавов имеет плотность 1,4-1,65 г/см³ . За это они названы сверхлегкими. Таких сплавов 3, они содержат от 5 до 18% лития: ИМВ1, ИМВ2, ИМВ3.

Химический состав литейных магниевых сплавов близок к составу деформируемых, но по свойствам они заметно им уступают, особенно по плластичности. Это явление связано с более грубой структурой литейных сплавов. Даже упрочняющая термическая обработка (закалка со старением) не исправляет структуру и не позволяет получить максимально возможные свойства.

Литейные магниевые сплавы поставляются по ГОСТ 2856-68, выпускаются 14 марок и обозначаются МЛ2, МЛ3, МЛ4, МЛ5, МЛ6…МЛ15, где цифра – порядковый номер сплава в ГОСТе.

Таблица 12.2. Механические свойства литейных магниевых сплавов

Сплав	Состояние	Механические свойства
		В, МПа	0,2, МПа	, %
МЛ5	Без термообработки	160	110	1,5
МЛ5	Закалка + старение	260	150	2
МЛ10	То же	220	125	5

13.0. Титан и сплавы на основе титана

Наряду с высокой прочностью, пластичностью при низкой плотности (почти в 2 раза ниже, чем у железа) титан обладает одним из исключительно важных свойств – он тугоплавкий. Его температура плавления почти в 3 раза выше, чем у алюминия и магния, и на 200С выше, чем у железа.

Именно температурой плавления определяется поведение материала при нагреве. При температурах 600-700С, когда алюминий и магний уже находятся в жидком состоянии, титан сохраняет свои свойства и работоспособность практически неизменными. А по коррозионной стойкости он превосходит нержавеющую сталь: морская вода за 400 лет растворяет слой титана толщиной в лист бумаги. Он стоек во многих агрессивных средах. Поэтому титан широко используется в химической промышленности, в авиационной, ракетной и космической технике, в судостроении и т.д. Из титановых сплавов делают обшивку фюзеляжа и крыльев сверхзвуковых самолетов, панели, лонжероны, крепеж и т.д. Он незаменим в двигателях для изготовления лопаток и дисков компрессора, деталей воздухозаборника и других элементов.

В соответствии с технологией изготовления титан металлургами поставляется в виде губчатого титана (титановая губка – ТГ). Маркируется губчатый титан буквами ТГ и через тире цифрой, обозначающей твердость по Бринеллю. Чем выше твердость, тем больше примесей имеет титан: ТГ-90, ТГ-100, ТГ-110, Тг-120, ТГ-130, ТГ-150.

Монолитный титан и его сплавы бывают деформируемыми и литейными. Согласно ГОСТ 19807-74 на титан и титановые сплавы, обрабатываемые давлением, выпускаются две марки чистого титана ВТ1-00 и ВТ1-0, которые различаются суммой примесей: 0,58% и 0,84% соответственно. Прочность чистого титана колеблется в пределах 300-380 МПа при высокой пластичности (20-30%).

Титановые сплавы выпускаются 14 марок, которые маркируются буквами ВТ, ОТ или ПТ и порядковой цифрой. Буквы В, О и П указывают на организацию-разработчика этих сплавов. Если после порядкового номера сплава стоит буква С или через тире ноль или единица, то это указывает, что сплав модернизирован, изменен по химическому составу. Состав титановых сплавов очень сложен, согласно ГОСТ оговаривается до 10 элементов. Но основными легирующими являются алюминий, молибден, ванадий. В меньших количествах вводятся хром, цирконий и марганец.

Таблица 13.1. Состав и свойства титана и титановых сплавов,

обрабатываемых давлением (ГОСТ 19807-74)

Марка сплава	Состав сплава, %						Механические свойства
	АI	Мо	V	Мn	Сr	Zr	В, МПа	, %
ВТ1-00	Основа титан, сумма примесей не более 0,5%						300	20-30
ВТ1-0	Основа титан, сумма примесей не более 0,84%						380	20-30
ОТ4-0	0,2-1,4	-	-	0,2-1,3	-	-	420	20-30
ОТ4-1	1,0-2,5	-	-	0,7-2,0	-	-	600	13-25
ОТ4	3,5-5,0	-	-	0,8-2.0	-	-	700	10-20
ВТ5	4,3-6,2	-	-	-	-	-	750	8-15
ВТ5-1	4,3-6,0	-	-	-	-	Sn 2,0-3,0	850	10-12
ВТ6С	5,3-6,8	-	3,5-5,0	-	-	-	1000	8-10
ВТ3-1	5,5-7,0	2,0-3,0	-	-	0,8-2,3	-	-	-
ВТ9	5,8-7,0	2,8-3,8	-	-	-	0,8-2,0	-	-
ВТ14	3,5-6,3	2,5-3,8	0,9-1,9	-	-	-	1100-1200	4-6
ВТ16	1,8-3,8	4,5-6,5	4,0-5,5	-	-	-	-	-
ВТ20	5,5-7,5	0,5-2,0	0,8-1,8	-	-	1,5-2,5	950	8-12
ПТ-7М	1,8-2,5	-	-	-	-	2,0-3,0	-	-
ПТ-3В	3,5-5,0	-	1,2-2,5	-	-	-	-	-

Литейные титановые сплавы применяются для производства отливок. Состав этих сплавов аналогичен деформируемым сплавам, но прочность их ниже на 100-200 МПа, а пластичность колеблется в пределах 4-10%, что существенно ниже. Обозначаются литейные сплавы буквами ВТ и порядковым номером, после которого ставится знак Л. Разработано 8 марок литейных титановых сплавов: ВТ1Л, ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ14Л, ВТ20Л, ВТ3-1Л, ВТ9Л, ВТ21Л.