Самые интересные сплавы металлов

Содержание
  1. Топ металлов будущего
  2. Гибкая и легкая сталь
  3. Пластмассовый металл
  4. Гидрофобный металл
  5. Сплав магния и наночастиц для сверхлегких самолетов
  6. Металл для Росомахи
  7. Интересные факты о популярных металлах и их сплавах
  8. Характеристика металлов
  9. Ртуть
  10. Черные металлы
  11. Железные металлы
  12. Тугоплавкие металлы
  13. Урановые металлы
  14. Редкоземельные металлы
  15. Щелочноземельные металлы
  16. Интересные факты о металлах и их сплавах
  17. Интересные факты о металлах
  18. Некоторые металлические сплавы имеют память!
  19. Радиевые девушки
  20. Метал, который умеет плавать
  21. Хрупкое олово
  22. Алюминий на вес золота
  23. Что в имени твоем?
  24. Самоочищающаяся латунь
  25. А пахнут ли деньги?
  26. И еще несколько интересных фактов о металлах
  27. Самые интересные сплавы металлов
  28. Получение сплавов
  29. Виды сплавов
  30. Черные сплавы
  31. Цветные сплавы
  32. Топ металлов будущего
  33. Сплавы металлов
  34. Классификация
  35. Свойства сплавов
  36. Основные виды сплавов
  37. Цинковые сплавы
  38. Алюминиевые сплавы
  39. Медные сплавы

Топ металлов будущего

Самые интересные сплавы металлов

Развитие многих важных отраслей непосредственно связано с металлургией. Трудно представить авиацию без «крылатого металла» — алюминия, космонавтику без титана, а  атомную энергетику без урана. Newslab.ru составил топ металлов будущего и узнал, из каких материалов в XXI веке будут строить самолеты и делать медицинские протезы.

Американские ученые по заказу авиаконцерна Boeing создали новый сверхлегкий металлический материал. Он получил название Microlattice (ultralight metallic microlattice) — ультралегкая металлическая губка.

Материал этот, в прямом смысле слова, невесомый: если положить его на одуванчик, то цветок останется невредим. Однако при всей кажущейся хрупкости Microlattice может выдерживать огромные по сравнению со своим весом нагрузки.

Причина в его необычном строении — на 99,99% материал полый, и, по сути, состоит из воздуха, что напоминает строение другого прочного «материала» — человеческой кости.

Основа Microlattice — это переплетенные между собой трубки, их толщина в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. При этом и сами трубки изнутри полые. Первые образцы нового материала были сделаны из сплава фосфора и никеля, нанесенного на полимерную губчатую основу.

Возможности применения Microlattice практически безграничны.

В частности, появление материала было на «ура» встречено авиационной промышленностью, ведь изготовленные из ультралегкого материала компоненты самолета сократят общую массу лайнера, что поможет существенно сэкономить на топливе.

Гибкая и легкая сталь

В последние десятилетия сталь как материал для производства стремительно теряла популярность. И это не удивительно, сталь — материал прочный, но при этом очень тяжелый, именно поэтому ее не используют, например, в авиастроении.

На первый взгляд решить эту проблему несложно: можно добавить в сплав более легкий алюминий. Эксперименты показали: это и в самом деле значительно уменьшает массу стального сплава, однако материал получается очень хрупким.

Такой металл нельзя согнуть — в какой-то момент он просто ломается.

Над решением этой задачи еще с 70-х годов прошлого века бились ученые по всему миру. Сравнительно недавно хорошие новости пришли из Южной Кореи, где был получен новый стальной сплав — легкий и в то же время прочный.

Для этого ученые воздействовали на структуру сплава алюминия-стали на наноуровне, а также добавили в него немного никеля.

Не приходится сомневаться, что вскоре эта разработка получит повсеместное применение, ведь новый сплав обладает тем же коэффициентом удельной прочности, что и титан, но при этом стоит в десять раз дешевле.

Пластмассовый металл

Материал, соединяющий в себе податливость пластмассы и прочность металла, был создан в Йельском университете. Он получил название BMG (от bulk metallic glasses). Уникальность разработки в том, что при низких температурах и давлении материал подобно пластмассе смягчается, а также способен переходить в текучее состояние.

Такими свойствами BMG обладает благодаря своей структуре: ее основу составляют так называемые «аморфные металлические стекла».

Это сплав по своим свойствам похожий на обычный металл, но при этом способный принимать различные формы, как пластик.

Именно это сочетание качеств делает BMG одним из лучших материалов для создания миниатюрных и сложных по форме предметов и устройств, таких как медицинские импланты или элементы микроэлектроники.

Гидрофобный металл

Гидрофобные — отталкивающие воду материалы — сегодня не редкость. Однако все они по своей прочности вряд ли сравнятся с разработкой ученых из университета Рочестера.

Им удалось создать гидрофобный металл. Для этого поверхность металла была обработана специальным лазером.

Тончайшая гравировка придала материалу новые свойства: он, в буквальном смысле слова, отталкивает капли воды как резиновые мячики.

Сфер, где может пригодиться подобный материал, очень много. Это и самолетостроение — гидрофобный металл предотвратит обледенение воздушного судна, и кораблестроение — корпуса лайнеров будут менее подвержены коррозии.

Сплав магния и наночастиц для сверхлегких самолетов

Разработанный на основе магния и кремния металл взял лучшие свойства от своих «родителей»: плотность и легкость — от магния, твердость — от кремния.

Совместить эти качества в одном материале удалось благодаря особой технологии производства — карбидокремниевые наночастицы не смешиваются с магнием, а распыляются в него.

Именно поэтому готовый металл прочный и пластичный, но одновременно устойчив к воздействию высоких температур.

Исследователи рассчитывают, что их изобретение найдет применение в самолето- и автомобилестроении, также материал планируют использовать в производстве медтехники и электроники.

Металл для Росомахи

Новый металлический сплав с рекордно высокой температурой плавления — 4126 градусов Цельсия, это две третьих температуры поверхности Солнца, разрабатывают американские ученые.

Пока материал получен только с помощью компьютерного моделирования. В его состав вошли гафний, углерод и азот. Следующим шагом в исследованиях станет синтез материала и испытания его свойств в лаборатории.

По расчетам ученых, новый металл станет самым прочным из ныне известных. У него пока нет названия, но разработку уже успели окрестить «адамантием». Так назывался вымышленный сверхпрочный металл, из которого были сделаны когти Росомахи — одного из героев фильма «Люди Икс». В качестве основной сферы применения нового суперметалла, в первую очередь, рассматривается космическая отрасль.

Наталья Мороз, интернет-газета Newslab.ru

6

Интересные факты о популярных металлах и их сплавах

Самые интересные сплавы металлов

Сначала человек научился делать медные орудия труда. Так как медь — мягкий металл, наряду с медными орудиями труда применяли каменные. Когда научились изготавливать бронзу — сплав меди с оловом, металлические орудия труда начали вытеснять каменные. Полностью человечество перешло на металлические орудия труда только с началом обработки железа. Представляем интересные факты о металлах.

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.

Ртуть

Это — единственный металл, способный пребывать в жидком агрегатном состоянии в комнатных условиях. О токсичности ртутных испарений известно всем, но только химики знают, как данный элемент влияет на свойства алюминия.

Законодательными актами и документами, регламентирующими порядок и правила перемещения грузов на борту самолетов в некоторых странах, строго запрещается транспортировка ртути, так как при попадании на алюминиевую поверхность, она способна прожечь отверстие, что особенно важно на борту самолета, конструкция которого включает множество деталей, сделанных из этого материала.

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

: Роботы из жидкого металла могут появиться уже в ближайшем будущем

Интересные факты о металлах и их сплавах

31 Авг 2020 Металл используется везде и повсюду. Только оглянитесь вокруг и вы поймёте, что в наше время почти в любом изделии используется металл, будь то какая-либо деталь или изделие целиком.

Мы ни случайно выбрали для рассмотрения данную тему, ведь большая часть нашей продукции сделана из металла или имеет металлические детали.

Поэтому мы решили, что вам будет интересно просмотреть несколько интересных фактов о металлах.

Такая широкая распространенность металлических изделий обусловлена многими факторами: они крепки, практичны и имеют высокий срок эксплуатации. Такие предметы менее требовательны к уходу, нежели, например, изделия из дерева. Тем более, что отдельные части металлических изделий зачастую покрыты другими материалами, поэтому по красоте внешнего вида они ничуть не уступают остальным.

Итак, поговорим же о самых интересных свойствах металлов. Один из самых распространенных металлов в почве нашей планеты — алюминий, однако, если брать всю планету целиком, то на первое место выходит железо, так как ядро Земли в большей части состоит из него.

Из всего добываемого в мире титана только 7% используется в машиностроении, 13% — на обработку бумаги, 20% — производство пластика и 60% на производство краски.

Характерный запах монет — это не запах металла. Он получается из соединений, образующихся при соприкосновении с металлом, например человеческого пота. Чтобы получить такой «металлический» запах, достаточно лишь малого количества реагентов.

Некоторым металлическим сплавам, например нитинолу (55% никеля и 45% титана), присущ эффект памяти формы. Он заключается в том, что деформированное изделие из такого материала при нагреве до определённой температуры возвращается к своей первоначальной форме. Это связано с тем, что данные сплавы имеют особую внутреннюю структуру под названием мартенсит, обладающую свойством термоупругости.

В деформированных частях структуры возникают внутренние напряжения, которые стремятся вернуть структуру в исходное состояние. Материалы с памятью формы нашли широкое применение в производстве — например, для соединительных втулок, которые при очень низкой температуре сжимаются, а при комнатной — распрямляются, формируя соединение гораздо надёжнее сварки.

Предметы, изготовленные из такого металла как медь, а также из ее сплавов, не могут создавать искры. Это свойство меди применяется в производстве инструментов для проведения огнеопасных работ. В Японии, подверженной частым землетрясениям, медь применяют для производства газовых трубопроводов, которые отличаются высокой сейсмоустойчивостью.

Еще одно интересное свойство меди было выявлено в ходе исследования водоемов, в которых обитают карпы.

Оказывается, в воде, не содержащей медь, развивается грибок, который губительно влияет на развитие карпов, а в воде, содержащей медь, карпы хорошо растут и размножаются.

Медь есть и в организме человека, но она регулярно выводится, и поэтому мы нуждаемся в своеобразной дозаправке ежедневно 2 мг меди.

Интересные факты о металлах

Самые интересные сплавы металлов

Несмотря на то, что металлами считаются 82 элемента из 118, каждый из них уникален, имеет свои индивидуальные особенности.

Еще одним способом получения новых свойств является смешение различных металлов в сплавы, также в сплавы легируют (добавляют) неметаллические элементы.

Ниже приведены самые необычные и интересные факты о металлах, исторические события, связанные с открытием или использованием металлов. 

Некоторые металлические сплавы имеют память!

Это явление также называют «эффект памяти формы», он заключается в том, что при нагреве, изделие деформируют, а при охлаждении оно принимает первоначальную форму.

Это свойство обусловлено структурой материала, которая позволяет средним слоям материала не менять формы при деформации и возвращать первоначальный вид после прекращения теплового воздействия.

И вроде ученные понимают сам механизм явления, но все же объяснить происхождение этого свойства памяти вещества пока не могут.

Радиевые девушки

Эта трагическая история произошла в США в начале 20-х гг. На одном из заводов по изготовлению часов, сотрудницы цеха рисовали радием штрихи на циферблате, делалось все обычной кисточкой, которую для удобства нанесения, девушки периодически облизывали.

Радий довольно привлекательный металл и женщины стали даже красить им ногти. Со временем у девушек стали выпадать волосы, появились проблемы со здоровьем, незначительные ушибы приводили к переломам костей, некоторые сотрудницы умирали от отравления.

Всего было задействовано в работе около 4070 девушек. Когда стало понятно, что это связано с радием, на завод посыпались иски.

 Здесь основным фактором, который сыграл в пользу пострадавших стало то, что руководство завода в цехах появлялось только в защитных костюмах, откуда стало понятно, что о радиоактивном свойстве металла было известно.

Метал, который умеет плавать

Литий — самый легкий металл в мире, его плотность составляет 0,534 г/см3. если опустить кусочек лития в стакан воды, он останется плавать на поверхности. Для сравнения, литий в 42 раза легче осмия, который, как упоминалось выше, самый плотный металл из известных человечеству.

Хрупкое олово

Несколько необычных историй связано с неспособностью олова выдерживать холодные температуры. После переохлаждения, металл рассыпается.

До обнаружения этого свойства в одной из армейских казарм были объявлены поиски мародеров, которые якобы воровали оловянную гарнитуру с обмундирования, в реальности же, оловянные изделия просто рассыпались.

Также в свое время, олово погубило целую экспедицию, запасы которой хранились в оловянных бочках. Во время холодов, тара рассыпалась и все содержимое стало негодным. Отсутствие необходимого продовольствия привело к гибели людей.

Алюминий на вес золота

Алюминий — самый распространенный металл на планете, его содержание в земной коре составляет 8%, а золота при этом содержится не более 4,3·10-10%. Но в 19-м веке металл ценился гораздо больше. При французских дворах алюминиевая посуда подавалась только самым значимым гостям, все остальные пользовались золотыми или серебряными столовыми приборами.

Что в имени твоем?

Никель — этот популярный элемент интересен историей своего названия, которое металл получил из немецкой мифологии (Nickel «озорной дух»), по причине того, что при выплавке, выделялся ядовитый мышьяковый газ. Руда металла получила не менее интересное название «Медный дьявол», это связано с тем, что до открытия элемента, из нее пытались выплавить медь, но все попытки вели к поражению.

Самоочищающаяся латунь

Латунь (сплав меди с цинком) умеет хорошо и быстро самоочищаться, поэтому ручки дверей в общественных местах делают именно из него, т.к. несмотря на большое количество бактерий, сплав способен быстро их ликвидировать.

А пахнут ли деньги?

Мы все знаем, что металлические монеты имеют свой специфический запах, на самом деле такое амбре образуется в процессе пользования, так как органика, например, пот, попадая на металл, вступает во взаимодействие с ним. Чистые деньги не пахнут! :)

Первые монеты изготавливались из дорогих металлов, номинал определялся согласно тому, сколько стоил металл, расходуемый на монету. В итоге мошенники отрезали кусочки монет по краям.

Решение в борьбе с воровством, предложил Исаак Ньютон, оно заключалось в том, чтобы сделать края ребристыми, чтобы сразу видеть целая монета или нет. Такое обрамление металлических денег используется и по сей день.

Любопытно, что в настоящее время, производство металлических денег, в том числе и используемое сырье, дороже номинала монеты в 10-ки раз.

И еще несколько интересных фактов о металлах

Железный газ: железо может принимать газообразное состояние, для этого требуется нагреть металл до 5000 °C.

Почему ртуть не летает? Все корпусы самолет выполнены из алюминия, при попадании ртути на алюминий, он начинает «разлагаться», поэтому в самолеты категорически запрещено проносить ртуть.

Наличие металла в космическом теле определяет его возраст, т.к. элементы с большей плотностью образуются в течение долгих лет посредством различных метаморфоз, в т.ч. и взрывов которые происходят со звездами и планетами.

Температура плавления вольфрама равна температуре Солнца, 5500 °C.

Медь — единственный металл, который не дает искры, поэтому его часто используются в огнеопасных изделиях.

Галлиевые ложки: это Ноу Хау пришло в продажу в качестве розыгрыша, Вам предлагается ложка из галия, и форма для литья. Вы можете предложить другу помешать горячий чай такой ложкой и она полностью растворится. Здесь используется низкая температура плавления металла, она составляет 29,76°C.

Самые интересные сплавы металлов

Самые интересные сплавы металлов

Известно, что в чистом виде металлы используются редко. Чаще всего нас окружают различные соединения металлов и их сплавы. Сплавы – это вещества, состоящие из химических элементов, один из которых является металлом.

Получение сплавов

Очень давно было замечено, что если смешать расплавленные металлы и остудить полученную смесь, то получается вещество, свойства которого отличаются от свойств каждого из металлов. Так, если в расплавленную медь добавить алюминий, то в результате химической реакции получается новое соединение с формулой АlСи.

Сплавы получают различными способами. Если смешивают расплавленные компоненты, а затем производят кристаллизацию полученного расплава, то получают литой сплав. Кристаллизация – это процесс  перехода из жидкого состояния в твердое.

При этом образуется соединение с кристаллической структурой. А если смешивают порошки компонентов, а затем спекают смесь при высокой температуре, то получают сплав, который называется порошковым сплавом.

Для улучшения свойств в сплавы вводятся элементы, которые называются легирующими.

Виды сплавов

В состав сплавов могут входить только металлы или соединения металлов с неметаллами.

Свое название сплав обычно получает от названия элемента, который содержится в сплаве в самом большом количестве и составляет основу сплава. Так, если основой сплава является железо, то сплавы называются чёрными.

А если основа сплавов — цветные металлы, то и сплавы называются цветными. Бывают ещё сплавы редких металлов и сплавы радиоактивных металлов.

Черные сплавы

В сплавах могут быть два и более компонентов.

Наиболее известные чёрные сплавы – сталь и чугун. Оба эти сплава являются смесью железа и углерода. Но чугун содержит углерода намного больше, чем сталь. Кроме углерода, в чугун входят сера, фосфор, марганец и кремний. В сталь также добавляются эти элементы, но в гораздо меньших количествах. Чугун – хрупкий материал.

Его применяют там, где не требуется ковка. А вот сталь не только прочный, но и пластичный материал. Поэтому она широко применяется в промышленности в металлических конструкциях, механизмах, деталях, для изготовления режущих инструментов и т. д.

В нашем доме нас окружают изделия из нержавеющей стали: ножи, вилки, ложки, ножницы, тёрки, кастрюли.

Цветные сплавы

Самые известные сплавы меди – бронза и латунь.

Сплав меди с оловом называют бронзой. В  III тысячелетии до н.э из меди изготавливались орудия труда, так как залежи меди в то время были огромны.

Выяснилось, что если медь соединить с оловом, то получается вещество, более поддающееся литью. Так впервые была получена бронза. Следующее тысячелетие назвали «бронзовым веком». В XV в. из бронзы начали отливать пушки.

В наше время бронза применяется в машиностроение для изготовления различных  деталей.

Латунь – сплав меди с цинком. Используется в производстве техники, автомобилестроении, в химической промышленности. Интересно, что латунь внешне схожа с золотом. Поэтому до XIX века ее часто выдавали за золото.

Соединение меди с алюминием называют алюминиевой бронзой.  Алюминиевая бронза — очень пластичный материал.

Мельхиор — сплав меди и никеля. Используется для изготовления столовых приборов и художественных изделий.

Известный алюминиевый сплав дюралюминий – соединение алюминия с медью, магнием и марганцем. Применяется в авиационной промышленности и авиастроении.

Магниевые, титановые, берилиевые сплавы также находят свое применение в промышленности и медицине.

Металлы и сплавы играют очень важную роль в различных видах жизнедеятельности человека. Невозможно перечислить все сферы, в которых металлы и их сплавы находят применение.

Топ металлов будущего

Развитие многих важных отраслей непосредственно связано с металлургией. Трудно представить авиацию без «крылатого металла» — алюминия, космонавтику без титана, а  атомную энергетику без урана. Newslab.ru составил топ металлов будущего и узнал, из каких материалов в XXI веке будут строить самолеты и делать медицинские протезы.

Американские ученые по заказу авиаконцерна Boeing создали новый сверхлегкий металлический материал. Он получил название Microlattice (ultralight metallic microlattice) — ультралегкая металлическая губка.

Материал этот, в прямом смысле слова, невесомый: если положить его на одуванчик, то цветок останется невредим. Однако при всей кажущейся хрупкости Microlattice может выдерживать огромные по сравнению со своим весом нагрузки.

Причина в его необычном строении — на 99,99% материал полый, и, по сути, состоит из воздуха, что напоминает строение другого прочного «материала» — человеческой кости.

Основа Microlattice — это переплетенные между собой трубки, их толщина в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. При этом и сами трубки изнутри полые. Первые образцы нового материала были сделаны из сплава фосфора и никеля, нанесенного на полимерную губчатую основу.

Возможности применения Microlattice практически безграничны.

В частности, появление материала было на «ура» встречено авиационной промышленностью, ведь изготовленные из ультралегкого материала компоненты самолета сократят общую массу лайнера, что поможет существенно сэкономить на топливе.

Сплавы металлов

Самые интересные 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 однородности сплавов

Классификация

Металлурги классифицируют сплавы металлов по нескольким критериям:

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

    Виды сплавов по их основе

  4. вид металла – основы:
    • черные (железо);
    • цветные (цветные металлы);
    • редких металлов (радиоактивные элементы);
  5. количество компонентов:
    • двойные;
    • тройные;
    • и так далее;
  6. физико-химические свойства:
    • тугоплавкие;
    • легкоплавкие;
    • высокопрочные;
    • жаропрочные;
    • твердые;
    • антифрикционные;
    • коррозионностойкие и др.;
  7. предназначение:
    • конструкционные;
    • инструментальные;
    • специальные.

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.

    Механические свойства

  6. Основными характеристиками сплавных материалов, влияющими на их пригодность для применения в той или иной инженерной конструкции, являются:
    • Прочность-характеристика силы противостояния механическим нагрузкам и разрушению.
    • Твердость-способность к сопротивлению внедрению в материал твердых тел.
    • Упругость-возможность восстановить исходную форму тела после деформации, вызванной внешней нагрузкой.
    • Пластичность — свойство, обратное упругости. Определяет способность материала к изменению формы тела без его разрушения под приложенной нагрузкой и сохранения этой новой формы.
    • Вязкость — способность сопротивляться быстро возрастающим (ударным) нагрузкам

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.

Легированная сталь

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.

Чугунные радиаторы

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.

Желтая латунь

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.

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.

Латунь — смесь меди и цинкаМедь и ее сплавы

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.

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

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.

Сделай сам
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: