Чем отличаются сплавы от чистых металлов?

Что такое чистые металлы?

К химически чистым металлам относятся металлы с низким содержанием примесей. Исключением могут быть твердые металлы, обладающие высокой электрической проводимостью. … Химически чистые металлы позволяют более точно рассчитать содержание того или иного металла в сплаве.

Какие есть чистые металлы?

Формула Материал Чистота, %
Al Алюминий 99,9-99,9995
Sb Сурьма 99,99-99,9999
Ce Церий 99,0-99,95
Cr Хром 99,5-99,998

Где используют чистые металлы?

Повсеместно применяют при производстве типографский сплавов, спичек, лекарств, для оболочки кабелей.

Чем отличается сплав от чистого металла?

Чистые металлы плавятся при одной постоянной температуре, а сплавы — в интервале температур. Механические свойства. К механическим свойствам металлов и сплавов относятся прочность, твердость, упругость, пластичность, вязкость.

Для чего нужны металлы?

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

Какие есть металлы?

Виды цветных металлов

  • Легкие металлы, главной характеристикой которых является низкий уровень плотности. Сюда относят магний, бериллий, алюминий. …
  • Благородные (дорогие) металлы — золото, серебро, платина, родий, осмий, и т. д. …
  • Легкоплавкие металлы — кадмий, цинк, ртуть, олово, свинец, сурьма, галлий и т. д.

Какие группы металлы?

  • Драгоценные металлы
  • Жидкие металлы
  • Легкие металлы
  • Полуметаллы
  • Радиоактивные металлы
  • Редкие металлы
  • Сплавы
  • Тяжелые металлы

Где применяется сплав?

Сплавы, используемые для изготовления различных конструкций, должны быть прочными и легко обрабатываемыми. В строительстве и в машиностроении наиболее широко используются сплавы железа и алюминия. Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать.

Почему люди используют сплавы а не чистые металлы?

Сплавы создаются для того, чтобы получить материал с нужными характеристиками. Как правило, чистые металлы — это дорого и они не обладают нужными характеристиками. Поэтому дешевле и удобнее использовать сплавы.

Что такое сплав с примерами?

Сплав — материал с металлическими свойствами, состоящий из двух или более компонентов, один из которых обязательно металл. Сплав Вуда – легкоплавкий сплав на основе висмута, свинца, олова и кадмия. Используется для изготовления металлических моделей, заливки образцов, пайки некоторых сплавов.

Какой металл или сплав обладает высокой пластичностью и твердостью?

Сталь — сплав железа с углеродом, содержание которого не превышает 2,14 %. … Примесями углеродистой стали являются марганец, кремний, сера, фосфор. Добавление марганца (0,5-0,8%) позволяет повысить твердость и прочность стали. Кремний (0,35-0,4%) повышает твердость, упругость, пластичность, текучесть стали.

Что относится к сплавам металлов?

К цветным металлам* и сплавам относятся практически все металлы и сплавы, за исключением железа и его сплавов, образующих группу чёрных металлов.

Что крепче железо или чугун?

Сталь является более прочной и твердой, чем чугун. Сталь имеет более высокую температуру плавления, она тяжелей. Более низкий процент содержания углерода в стали делает ее легкой в обработке, ее проще резать, ковать и варить. По этой причине изделия из чугуна можно отлить, а стальные сварить или сделать кованными.

Что можно сказать про роль металлов в жизни человека?

Практически вся жизнь человека связана с металлами. Металлы находятся в составе многих окружающих нас предметов, техники, транспорта. … Прочность, пластичность, непроницаемость, твердость, ковкость — все эти характеристики сделали металлы ключевым материалом для создания орудий труда, оружия, техники.

Какие металлы находятся в человеке?

Атомы в организме человека

Элемент Процент массы Процент атомов
Кислород 65 24
Углерод 18 12
Водород 10 63
Азот 3 0.58

Что относится к технологическим свойствам?

Технологические свойства определяют пригодность материала для изготовления из него детали тем или иным способом. К числу этих свойств относятся: обрабатываемость резанием, ковкость, свариваемость, жидкотекучесть, усадка, склонность к ликвации и др.

Какие бывают виды металлов и сплавов?

Металлы окружают нас повсюду: их них сделаны автомобили, каркасы домов, бытовая техника, смартфоны и многие другие изобретения человечества. Но много ли мы о них знаем? Первое, что нужно знать о металлах — это то, что они делятся на черные и цветные. Из этих разновидностей металлы разделяются еще на несколько больших групп, в зависимости от их свойств. Давайте сразу же перейдем к конкретике. В этом материале мы вкратце разберемся, по каким признакам металлы разделяются по разным группам и в каких отраслях они применяются.

На сегодняшний день науке известно более 90 видов металлов и все они используются в самых разных сферах

Характеристика металлов

Металлы — это группа из более 90 простых веществ из периодической таблицы Менделеева. В природе они редко обнаруживаются в чистом виде, поэтому их чаще всего добывают из руды. Так называют вид полезных ископаемых, которые представляют собой соединение нескольких химических компонентов, вроде минералов и тех же самых металлов. Металлам характерны несколько свойств, по которым их разделяют по группам:

  • твердость — сопротивление к проникновению в материал другого, более твердого тела;
  • прочность — стойкость к разрушению под воздействием внешней нагрузки;
  • упругость — изменение формы материала под воздействием внешних сил и восстановление ее после того, как эти силы перестают на нее воздействовать;
  • пластичность — изменение формы материала под внешним воздействием и сохранение ее после устранения этого воздействия;
  • износостойкость — сохранение хорошего внешнего вида и физических свойств материала после сильного трения;
  • вязкость — способность материала вытягиваться под воздействием внешних сил;
  • усталость — свойство материала выдерживать многократные нагрузки;
  • жароустойчивость — сопротивление окислительным процессам при нагревании до высоких температур.

Недавно ученые создали улучшенный алюминиевый сплав 6063, который уничтожает бактерии. Считается, что из него можно будет изготавливать ручки дверей больниц и других общественных мест.

Черные металлы

Три главные особенности черных металлов: большая плотность, высокая температура плавления и темная окраска. Так как с черными металлами в чистом виде тяжело работать, в них добавляют легирующие компоненты — примеси для изменения физических и химических свойств основного материала.

Чтобы придать черным металлам форму, их сначала нагревают до высоких температур, а потом прессуют

Черные металлы делятся на 5 подгрупп:

Железные металлы

К ним относятся кобальт, никель и марганец. Они применяются как добавки к железу — чаще всего, из сплавов получают прочную сталь, которая используется в изготовлении различных деталей для крупной техники, ножей и других изделий.

Из стали изготавливаются прочные и красивые ножи причем не только кухонные

Тугоплавкие металлы

К этой подгруппе относятся ниобий, молибден, вольфрам и рений. Их общей чертой является то, что ох температура плавления выше, чем у железа — то есть, составляет более 1539 градусов Цельсия. Из них, как правило, изготавливают детали для техники и нити накаливания для различных лампочек.

Нити накаливания в лампочках, как правило, сделаны из вольфрама

Урановые металлы

В эту группу входят уран, калифорний и другие радиоактивные металлы. Они используются исключительно в отрасли атомной энергетики.

В древние времена уран использовался для изготовления желтой посуды

Редкоземельные металлы

В эту классификацию входят лаптан, празеодим, неодим и другие металлы. Все они серебристо-белого цвета и имеют практически полностью одинаковые химические свойства. Свое название редкоземельные материалы получили потому, что их трудно найти в земной коре. Они используются в атомной энергетике и машиностроении. Например, из редкоземельных металлов можно создавать стекла, которые не пропускают через себя ультрафиолетовые лучи.

Редкоземельный элемент скандий используется в ртутно-газовых лампах

Щелочноземельные металлы

В эту подгруппу входят бериллий, магний, кальций, радий и другие металлы. Все они окрашены природой в серый цвет и при комнатной температуре всегда остаются в твердом состоянии. В чистом виде они практически нигде не применяются, за исключением атомных реакторов.

Щелочноземельный элемент бериллий используют для изготовления рентгеновских трубок, через которые лучи выходят наружу

Цветные металлы

Цветные металлы стоят дороже черных, потому что более востребованы в мире. Они нужны при изготовлении автомобилей, строительстве домов и в области высоких технологий — именно они являются основными материалами при изготовлении смартфонов и другой электроники. В сфере строительства они нужны для изготовления всевозможных арматур, балок, уголков и так далее.

Железо и его сплавы относятся к черным металлам, а все остальное — это цветные металлы

Читайте также  Как правильно полировать пастой гои металл?

Цветные металлы принято разделять на три группы:

Тяжелые металлы

Самыми яркими представителями этой категории цветных металлов считаются медь, латунь и бронза. Наибольшим спросом среди них пользуется медь, потому что она — отличный проводник электрического тока и широко применяется в электронике. Из латуни изготавливают различные проволоки, подшипники и другие металлические элементы. Из бронзы нередко делают памятники, потому что она не боится дождя, снега и механических повреждений.

Легкие металлы

Самые популярные легкие металлы, это алюминий, магний и титан. Их довольно легко расплавить, а также они легче черных металлов. Благодаря устойчивости к коррозии, высокой пластичности и небольшой массе, алюминий активно используется в строительстве самолетов и автомобилей. Магний широко применяется в изготовлении корпусов для различной техники, начиная с фотоаппаратов и заканчивая двигателями. Титан отличается высокой прочностью и небольшой массой, поэтому применяется при изготовлении космических ракет.

В воздухе алюминий мгновенно покрывается пленкой, которая защищает ее от возникновения ржавчины

Благородные металлы

К благородным металлам относятся золото, серебро и платина. Из-за сложности добычи и своей красоты, они считаются самыми дорогими разновидностями металлов. Их стоимость постоянно меняется и их можно купить в банках, тем самым вложив в них свои деньги. Также благородные металлы широко используются в ювелирном деле. Из них изготавливаются кольца, браслеты и прочие украшения.

Про алюминий можно почитать в материале про самые ценные металлы в мире

Виды сплавов

Сплавами называют материалы, которые состоят из двух и более металлических компонентов. Как правило, сплавы состоят из основы, в которую входят несколько металлов, и так называемых легирующих элементов — они необходимы, чтобы придать сплаву мягкость, эластичность и другие свойства. Чаще всего в промышленности применяются смеси с использованием железа и алюминия, но вообще существует более 5 тысяч разновидностей сплавов.

В большинстве своем металлы, с которыми мы взаимодействуем — это сплавы

Сплавы делятся на два вида: литые и порошковые. Литые сплавы получаются путем смешивания расплавленных компонентов. А порошковый метод получения сплавов подразумевает прессование порошков нескольких металлов и их последующее спекания при высоких температурах.

Из металлических сплавов сегодня изготавливается практически все, вплоть до скамеек

По назначению сплавы делятся на конструкционные, инструментальные и специальные. Конструкционные сплавы предназначены для изготовления деталей автомобилей. Из инструментальных сплавов, как можно понять из названия, изготавливают инструменты — например, различные молотки и ножи. А специальные сплавы используются для изготовления деталей специального назначения — например, для предотвращения трения.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

Как видно, металлов очень много и они сильно друг от друга отличаются. На тему металлов также рекомендую почитать материал, в котором я рассказал о самых интересных разновидностях этого материала. Вот знаете ли вы, как называется самый редкий металл на нашей планете и как его добывают?

Чем отличаются сплавы от чистых металлов?

§ 61. Физические свойства металлов

Кристаллические решетку металлов сходны с атомными решетками. Но в атомных решетках связи между атомами ковалентные, а в металлах мы встречаемся с новым видом химической связи: металлической связью. Валентные электроны не закреплены в металлах каждый за своим атомом или своей парой атомов (как в ковалентных связях), а могут отщепляться от атомов и свободно блуждать между ними. Такие электроны осуществляют связь между ионами металла, наподобие прослойке воды между сложенными вместе пластинками: она позволяет перемещать пластинки относительно друг друга, но сопротивляется отрыванию одной пластинки от другой. Из такого внутреннего строения металлов проистекают их характерные, общие физические свойства:

  1. Пластичность. При деформации, т. е. изменении формы куска металла, происходит смещение пластов из ионов относительно друг друга, но разрыва не происходит, так как связывающие их электроны, соответственно переместившись, продолжают осуществлять связь между сместившимися ионами.
  2. Электропроводность. Она обусловливается свободой перемещения электронов, поскольку они не закреплены каждый за своим атомом, по всему куску металла.
  3. Высокая теплопроводность. Переносчиками тепловой энергии из одного участка в куске металла в другой являются главным образом те же электроны.

Они же являются причиной общих оптических свойств неметаллов — непрозрачности и металлического блеска.

По металлическому блеску мы узнаем металлы и их сплавы среди других веществ. Металлы блестят потому, что отражают от своей поверхности световые лучи, а не пропускают их, как стекло, и почти не поглощают, как сажа.

Металлы отражают не только видимый свет, но и невидимые радиоволны. Это свойство металлов используется в радиотелескопах, улавливающих радиоизлучения космоса, и в радиолокаторах, обнаруживающих самолеты на расстоянии сотен километров от наблюдателя.

Будучи общими всем металлам, перечисленные свойства проявляются у них в неодинаковой степени. Так, металлический блеск наиболее ярко проявляется у серебра; оно и применяется в производстве зеркал. Смотрясь в зеркало, мы видим свое отражение от тончайшего слоя серебра, нанесенного на заднюю поверхность стеклянной пластинки.

По электропроводности первое место среди всех веществ занимает то же серебро, к нему примыкают медь и алюминий. В электротехнике из-за дороговизны серебра в качестве материала для электропроводки используются медь и алюминий. Без этих металлов невозможно было бы передавать электрическую энергию на расстояния в десятки, сотни километров от вырабатывающей ее электростанции лишь с незначительными потерями в пути.

Электропроводность остальных металлов изменяется в очень широких пределах. Например, у вольфрама она в 340 раз меньше, чем у серебра. Техника нуждается и в таких металлах с умеренной электропроводностью. Они необходимы в электронагревательных устройствах. Нить накала электролампочки нагревается за счет сопротивления, оказываемого ею электрическому току, поэтому для изготовления ее нужен металлический материал с малой электропроводностью. Сейчас нити накала изготовляются главным образом из вольфрама.

Теплопроводность чистых металлов пропорциональна их электропроводности. Поэтому по теплопроводности металлы располагаются в такой же ряд как и по электропроводности: серебро, за ним следуют медь и алюминий, далее прочие металлы.

Основное механическое свойство металлов — пластичность — на практике проявляется в том, что под ударами молота металлы не дробятся на куски, а расплющиваются — они ковки. Первое место среди металлов по ковкости занимает золото. Его можно прокатывать в тончайшие полупрозрачные листы и вытягивать в тончайшую, невидимую глазом проволоку.

Из неспецифических для металлов физических свойств наибольший практический интерес имеют плотность, температура плавления и твердость.

Плотность металла тем меньше, чем меньше его атомный вес и чем больше радиус атома (почему?). Она у металлов изменяется в очень широких пределах — от 0,5 у лития до 22 у осмия. Металлы с плотностью ниже 5 называются легкими металлами. Из конструкционных металлов к легким относятся магний, алюминий и титан; они используются, главным образом, в строительстве транспорта, титан — в самолетах, летающих со сверхзвуковыми скоростями. Трение о воздух при таких скоростях вызывает сильное разогревание обшивки самолета, а прочность металлов при нагреве сильно снижается, прежде чем станет равной нулю, когда металл расплавится. У титана высокая температура плавления и снижения прочности у него в условиях скоростных полетов, в отличие от алюминиевых сплавов, не происходит.

В тех редких случаях, когда от металлического материала требуется возможно большая плотность (дробь, пули), используется свинец, хотя его плотность примерно вдвое меньше, чем у наиболее тяжелых, но дорогих металлов.

Свойства металлов: температура плавления, прочность, твердость — зависят главным образом от прочности металлической связи. Она у разных металлов неодинакова, и особенно велика у тяжелых металлов с достраивающимся предпоследним электронным слоем атома, поэтому такие металлы отличаются высокой тугоплавкостью и высокой твердостью.

Температуры плавления металлов изменяются в очень широких пределах: от -39°С у ртути до 3410°С у вольфрама. Ртуть как единственный жидкий при обычных условиях металл применяется в измерительных приборах, вольфрам — во всех случаях, когда требуется металлический материал, противостоящий особенно высоким температурам, например для нитей накала электролампочек.

В широких пределах изменяется и твердость металлов: щелочные металлы мягки, как воск, а самые твердые из металлов, к которым относятся вольфрам и хром, не поддаются обработке закаленными напильниками.

Читайте также  Как из сверла сделать фрезу по металлу?

К числу общих свойств металлов относится их растворимость друг в друге. Такие растворы металлов называются сплавами. Для каждого металлического изделия и каждой металлической детали подбирается или создается «по заказу» такой материал, который наилучшим образом удовлетворяет назначению изделия или детали. Среди чистых металлов такого материала, в котором сочетались бы все заданные свойства, обычно не находится, и тогда мы обращаемся к сплавам.

Так, в электролампочке, кроме вольфрама и цинка — из него изготовлен цоколь,- мы находим два сплава. Припой — легкоплавкий сплав свинца с сурьмой и оловом, из него состоит контакт лампочки и спай патрона с проволочкой, подводящей ток к нити накала, сама же эта проволочка из платинита — сплава железа с никелем, расширяющегося при нагревании одинаково со стеклом, вследствие чего она может впаиваться в стекло и при нагревании в месте спая не трескается (рис. 49).


Рис. 49. В состав электролампочки входит семь металлов

ПОЧЕМУ ЖЕ СПЛАВЫ, А НЕ МЕТАЛЛЫ

Металлы И сплавы В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ

Автор: Мясников Виктор Владимирович.

СИМВОЛ УДАЧИ И СЧАСТЬЯ

Человеческая цивилизация существует несколько десятков тысяч лет и за это время, открыто и изобретено немало вещей и предметов. Много из того, что изобрел древний человек, забыто или потеряно, не говоря уже об их представлениях о природе и её составных частях. Однако, сегодня, как и в древности и в средневековье символом удачи является подкова. Когда-то она была сделана вручную из первых известных металлов, наверняка – это было – золото или серебро. Сегодня же она не только делается вручную, но и легко штампуется или производится литейным способом в специальной форме из множества «древних» и «новых» металлов .

МЕТАЛЛЫ СЕГОДНЯ

Современную жизнь невозможно себе представить без применения изделий и материалов изготовленных на основе металлов. Сегодня человек использует более восьмидесяти металлов и около 5000 сплавов на их основе. Свое широкое применение во всех областях промышленности и в быту они получили благодаря своим свойствам: металлическому блеску, высокой механической прочности, твердости, ковкости и пластичности, тепло- и электрической проводимости, магнитным и др.

В современной химии металлы подразделяют на множество групп, вот некоторые из них:

а) легкие и тяжелые – если металл имеет плотность до 5 г/см 3 , то металл лёгкий (самый лёгкий – литий), имея плотность больше 5 г/см 3 – металл тяжелый (самый тяжелый – осмий). Кстати, литий сегодня в виде аккумуляторных батарей – литий-ионных элементов питания используются примерно в 85 % всей персональной портативной электроники, и примерно в 97 % мобильных телефонов;

б) легкоплавкие и тугоплавкие – если металл имеет температуру плавления до 1000 ºС, то металл легкоплавкий (самый легкоплавкий – ртуть), а если температура больше 1000 ºС – тугоплавкий (самый тугоплавкий – вольфрам). Именно из вольфрама сделана нить накаливания в лампочке, а еще сегодня все больше и больше приобретает популярность, так называемая вольфрамовая бижутерия (рис. № 6), которая очень красивая и изящная.

в) черные и цветные – железо и его сплавы (чугун, сталь и ферросплавы) относятся к черным, все остальные к цветным. Именно железо сегодня является главным металлом современной техники, хотя в последние годы оно постепенно сдает свои позиции алюминию и титану;

г) благородные – золото, серебро, платина и металлы платиновой группы;

д) редкоземельные – скандий, иттрий, лантан и лантаноиды, а также рассеянные – галлий, индий, таллий, германий, гафний, рений и другие. Эти металлы широко используются в современной радиоэлектронике и приборостроении;

е) радиоактивные – радий, технеций, прометий, уран и другие актиноиды. Из них наибольшее применение имеет уран, которые добывается из урановой руды. Урановая руда обогащается, а на её основе изготовляются стрежни, используемые на атомных электростанциях.

ПОЧЕМУ ЖЕ СПЛАВЫ, А НЕ МЕТАЛЛЫ

Однако металлы в чистом виде используются редко, больше используются сплавы на их основе. Сплавы – это особые системы, состоящие из двух и более металлов, или металлов и неактивных неметаллов (углерод, фосфор, кремний, иногда сера). Свойства сплавов отличаются от свойств каждого из металлов входящих в его состав. Дело в том, что сплавлением одних металлов с другими можно существенно улучшить свойства многих металлов, например твердость, пластичность, текучесть, электрические, магнитные и термические свойства, а также антикоррозийную устойчивость.

Например, чистое золото – очень мягкий и пластичный металл и легко оставляет след от ногтей и царапается разными поверхностями. Если ты вспомнишь восточные сказки, то в них торговцы и лавочники, чтобы проверить подлинность чистых золотых монет «пробовали их на зуб». Теперь, наверное, тебе понятно для чего они это делали. Чтобы золотые монеты, украшения и другие изделия сохраняли свою форму, золото сплавляют с серебром или медью, такие сплавы очень твердые, но в тоже время сохраняют пластичность. Кстати, содержание благородного металла в сплаве называется пробой. Сегодня самой распространенной пробой золота является 583, т.е. на 1000 частей сплава приходится 583 части золота и 417 частей меди или серебра.

ОСНОВНЫЕ СПЛАВЫ СОВРЕМЕННОСТИ

Сплавы на основе железа – чугун и сталь.

Чугун – сплав железа, содержащий более 1,7 % углерода, а также другие неметаллы. Из чугуна можно отливать самые разнообразные изделия: крышки для люков, трубопроводную и каркасную арматуру, в быту ванны и другую сантехнику, но основное количество чугуна перерабатывается в сталь.

Сталь – сплав железа, содержащий менее 1,7 % углерода. В состав некоторых сталей входят хром, ванадий, никель, что улучшает их качество. Этот процесс называется легированием. Стали производится гораздо больше, чем какого-либо другого сплава, поэтому все области её применения перечислить очень трудно. Малоуглеродистая сталь в больших количествах потребляется в качестве конструкционного материала, в том числе на корпуса мобильных телефонов, а сталь с более высоким содержанием углерода идет на изготовление режущих инструментов, например бритвенные лезвия и сверла.

Сплавы на основе алюминия – дюралюмин, силумин, магналий. Целая группа сплавов алюминия называется «авиали», по главной области применения – авиастроение. Дюралюмин – сплав на основе алюминия с медью и магнием, а также небольшими добавками марганца и кремния. Очень прочный сплав, из которого изготавливают корпуса как гражданских, так и военных самолетов и автомобилей, а также детали турбинных двигателей. Силумин – сплав на основе алюминия с кремнием. По прочности не уступает стали, однако более лёгкий и имеет высокую коррозийную устойчивость. Широко используется в авиа-, вагоно- и автомобилестроении, а также для изготовления деталей к колесам сельскохозяйственных машин.

Из алюминия производится огромное количество алюминиевой фольги, которая идёт на обёртки для лекарств, конфет и шоколада, а также для бытовых нужд.

Сплавы на основе меди – бронзы, латунь, мельхиор, нейзильбер. Бронзы – сплавы на основе меди с оловом, кремнием, алюминием, бериллием или марганцем. Исторически первой была оловянная бронза. Именно из такой бронзы были отлиты произведения искусства древности, статуи, пушки и колокола.

Сегодня же все больше применяется алюминиевая, бериллиевая и свинцовая бронзы. Из алюминиевой бронзы изготовляют детали авиационных двигателей, из свинцовой – подшипники для паровозов, водяных турбин и судовых двигателей, а из бериллиевой – пружины. Из бронзы также изготовляют корпуса мобильных телефонов, монеты, награды (ордена и медали) и ювелирные украшения.

Латунь – сплав меди с цинком. Этот сплав дешевле бронзы, легко обрабатывается и формуется, стойкий к химическим реагентам. Из неё изготавливают радиаторные трубы, детали сантехники, гильзы для патронов. Если к латуни добавить немного алюминия, то сплав похож на золото, поэтому из него изготавливают монеты, значки, изделия антиквариата.

Мельхиор – это сплав серебристого цвета на основе меди с никелем и добавками марганца. Сплав, который отлично обрабатывается давлением, поэтому можно изготавливать изделия самых причудливых форм. Устойчив к действию морской воды и перегретого водяного пара. В старину мельхиор называли «серебро для бедных» из-за своей невысокой стоимости и большим сходством с драгоценным металлом. Он широко применяется в кораблестроении, для изготовления столовых приборов, ювелирных украшений и предметов роскоши (подсвечники, статуэтки и т.д.), а также монет.

Нейзильбер (от нем. Neusilber – «новое серебро») – сплав меди с никелем и цинком. Характеризуется коррозионной устойчивостью, повышенной прочностью и упругостью после деформации, пластичностью в горячем и холодном состоянии. Применяется в промышленности для изготовления деталей точных приборов, медицинских и музыкальных инструментов, паровой и водяной арматуры, а также монет, медалей и ювелирных изделий.

Читайте также  Переход с металла на пластик без резьбы

Конечно, перечислить все сплавы, которые используются в современной технике невозможно. Наука и современная металлургия развиваются с огромной скоростью. Современная обработка металла и новейшие электронные приспособления позволяют изготавливать за короткий период самые трудные и нестандартные детали. Все больше и больше в мир металлов и сплавов на их основе внедряются ещё недавно фантастические нанотехнологии. Конечно, всё это – прогресс. Но остаётся на удачу та самая подкова, созданная когда-то древним кузнецом вручную.

Дата добавления: 2019-02-22 ; просмотров: 514 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Сплавы металлов

Металлы используются человеком уже много тысячелетий. По именам металлов названы определяющие эпохи развития человечества: Бронзовый Век, Железный Век, Век Чугуна и т.д. Ни одно металлическое изделие из числа окружающих нас не состоит на 100% из железа, меди, золота или другого металла. В любом присутствуют сознательно введенные человеком добавки и попавшие помимо воли человека вредные примеси.

Абсолютно чистый металл можно получить только в космической лаборатории. Все остальные металлы в реальной жизни представляют собой сплавы — твердые соединения двух или более металлов (и неметаллов), полученные целенаправленно в процессе металлургического производства.

Классификация

Металлурги классифицируют сплавы металлов по нескольким критериям:

  1. метод изготовления:
    • литые;
    • порошковые;
  2. технология производства:
    • литейные;
    • деформируемые;
    • порошковые;
  3. однородность структуры:
    • гомогенные;
    • гетерогенные;

Виды сплавов по их основе

Металлы и сплавы на их основе имеют различные физико-химические характеристики.

Металл, имеющий наибольшую массовую долю, называют основой.

Свойства сплавов

Свойства, которыми обладают металлические сплавы, подразделяются на:

  1. Структурно — нечувствительные. Они обуславливаются свойствами компонентов, и их процентным содержанием. К ним относятся :
    • плотность;
    • температура плавления;
    • тепловые и упругие характеристики;
    • коэффициент термического расширения;
  2. структурно — чувствительные. Определяются свойствами элемента — основы.
  3. https://youtu.be/qgzo40bfL1o
  4. Все сплавные материалы в той или иной мере проявляют характерные металлические свойства:
    • блеск;
    • пластичность;
    • теплопроводность;
    • электропроводность.
  5. Кроме того, свойства подразделяют на:
    • Химические, определяемые взаимоотношениями материала с химически активными веществами.
    • Механические, определяемые взаимодействием с другими физическими телами.

Для количественного выражения этих свойств вводят специальные физические величины и константы, такие, как предел упругости, модуль Гука, коэффициент вязкости и другие.

Основные виды сплавов

Самые многочисленные виды сплавов металлов изготавливаются на основе железа. Это стали, чугуны и ферриты.

Сталь — это вещество на основе железа, содержащее не более 2,4% углерода, применяется для изготовления деталей и корпусов промышленных установок и бытовой техники, водного, наземного и воздушного транспорта, инструментов и приспособлений. Стали отличаются широчайшим диапазоном свойств. Общие из них — прочность и упругость. Индивидуальные характеристики отдельных марок стали определяются составом легирующих присадок, вводимых при выплавке. В качестве присадок используется половина таблицы Менделеева, как металлы , так и неметаллы. Самые распространенные из них — хром, ванадий, никель, бор, марганец, фосфор.

Если содержание углерода более 2,4% , такое вещество называют чугуном. Чугуны более хрупкие, чем сталь. Они применяются там, где нужно выдерживать большие статические нагрузки при малых динамических. Чугуны используются при производстве станин больших станков и технологического оборудования, оснований для рабочих столов, при отливке оград, решеток и предметов декора. В XIX и в начале XX века чугун широко применялся в строительных конструкциях. До наших дней в Англии сохранились мосты из чугуна.

Вещества с большим содержанием углерода, имеющие выраженные магнитные свойства, называют ферритами. Они используются при производстве трансформаторов и катушек индуктивности.

Сплавы металлов на основе меди, содержащие от 5 до 45% цинка, принято называть латунями. Латунь мало подвержена коррозии и широко применяется как конструкционный материал в машиностроении.

Если вместо цинка к меди добавить олово, то получится бронза. Это, пожалуй, первый сплав, сознательно полученный нашими предками несколько тысячелетий назад. Бронза намного прочнее и олова, и меди и уступает по прочности только хорошо выкованной стали.

Вещества на основе свинца широко применяются для пайки проводов и труб, а также в электрохимических изделиях, прежде всего, батарейках и аккумуляторах.

Двухкомпонентные материалы на основе алюминия, в состав которых вводят кремний, магний или медь, отличаются малым удельным весом и высокой обрабатываемостью. Они используются в двигателестроении, аэрокосмической промышленности и производстве электрокомпонентов и бытовой техники.

Цинковые сплавы

Сплавы на основе цинка отличаются низкими температурами плавления, стойкостью к коррозии и отличной обрабатываемостью. Они применяются в машиностроении, производстве вычислительной и бытовой техники, в издательском деле. Хорошие антифрикционные свойства позволяют использовать цинковые сплавы для вкладышей подшипников.

Титановые сплавы

Титан не самый доступный металл, он сложен в производстве и тяжело обрабатывается. Эти недостатки искупаются его уникальными свойствами титановых сплавов: высокой прочностью, малым удельным весом, стойкостью к высоким температурам и агрессивным средам. Эти материалы плохо поддаются механической обработке, но зато их свойства можно улучшить с помощью термической обработки.

Легирование алюминием и небольшими количествами других металлов позволяет повысить прочность и жаростойкость. Для улучшения износостойкости в материал добавляют азот или цементируют его.

Область применения титановых сплавов

Металлические сплавы на основе титана используются в следующих областях:

      • аэрокосмическая;
      • химическая;
      • атомная;
      • криогенная;
      • судостроительная;
      • протезирование.

Алюминиевые сплавы

Если первая половина XX века была веком стали, то вторая по праву назвалась веком алюминия.

Трудно назвать отрасль человеческой жизнедеятельности, в которой бы не встречались изделия или детали из этого легкого металла.

Алюминиевые сплавы подразделяют на:

      • Литейные (с кремнием). Применяются для получения обычных отливок.
      • Для литья под давлением (с марганцем).
      • Увеличенной прочности, обладающие способностью к самозакаливанию (с медью).

Основные преимущества соединений алюминия:

      • Доступность.
      • Малый удельный вес.
      • Долговечность.
      • Устойчивость к холоду.
      • Хорошая обрабатываемость.
      • Электропроводность.

Основным недостатком сплавных материалов является низкая термостойкость. При достижении 175°С происходит резкое ухудшение механических свойств.

Еще одна сфера применения — производство вооружений. Вещества на основе алюминия не искрят при сильном трении и соударениях. Их применяют для выпуска облегченной брони для колесной и летающей военной техники.

Весьма широко применяются алюминиевые сплавные материалы в электротехнике и электронике. Высокая проводимость и очень низкие показатели намагничиваемости делают их идеальными для производства корпусов различных радиотехнических устройств и средств связи, компьютеров и смартфонов.

Слитки из алюминиевых сплавов

Присутствие даже небольшой доли железа существенно повышает прочность материала, но также снижает его коррозионную устойчивость и пластичность. Компромисс по содержанию железа находят в зависимости от требований к материалу. Отрицательное влияние железа скомпенсируют добавлением в состав лигатуры таких металлов, как кобальт, марганец или хром.

Конкурентом алюминиевым сплавам выступают материалы на основе магния, но ввиду более высокой цены их применяют лишь в наиболее ответственных изделиях.

Медные сплавы

Обычно под медными сплавами понимают различные марки латуни. При содержании цинка в 5-45% латунь считается красной (томпак), а при содержании в 20-35%- желтой.

Благодаря отличной обрабатываемости резанием, литьем и штамповкой латунь — идеальный материал для изготовления мелких деталей, требующих высокой точности. Шестеренки многих знаменитых швейцарских хронометров сделаны из латуни.

Малоизвестный сплав меди и кремния называют кремнистой бронзой. Он отличается высокой прочностью. По некоторым источникам, из кремнистой бронзы ковали свои мечи легендарные спартанцы. Если вместо кремния добавить фосфор, то получится отличный материал для производства мембран и листовых пружин.

Твердые сплавы

Это устойчивые к износу и обладающие высокой твердостью материалы на основе железа, к тому же сохраняющие свои свойства при высоких температурах до 1100 о С.

В качестве основной присадки применяются карбиды хрома, титана, вольфрама, вспомогательными являются никель, кобальт, рубидий, рутений или молибден.

Основными сферами применения являются:

      • Режущий инструмент (фрезы, сверла, метчики, плашки, резцы и т.п.).
      • Измерительный инструмент и оборудование (линейки, угольники, штангенциркули рабочие поверхности особой ровности и стабильности).
      • Штампы, матрицы и пуансоны.
      • Валки прокатных станов и бумагоделательных машин.
      • Горное оборудование (дробилки, шарошки, ковши экскаваторов).
      • Детали и узлы атомных и химических реакторов.
      • Высоконагруженные детали транспортных средств, промышленного оборудования и уникальных строительных конструкций, таки, например, как башня Бурж — Дубай.

Области применения твердых сплавов

Существуют и другие области применения твердосплавных веществ.