Реферат: Сплавы металлов

Окружающие нас металлические предметы редко состоят изчистых металлов. Только алюминиевые кастрюли или медная проволка имеют чистотуоколо 99,9%. В большинстве же других случаев люди имеют дело со сплавами. Так,различные виды железа и стали, содержат наряду с металлическими добавкаминезначительные количества углерода, которые оказывают решающее влияние намеханическое и термическое поведение сплавов. Все сплавы имеют специальнуюмаркировку, т.к. сплавы с одним названием (например, латунь) могут иметь разныемассовые доли других металлов.

Для изготовления сплавов применяют различные металлы.Самое большое значение среди всех сплавов имеют, стали различных составов.Простые конструкционные стали, состоят из железа относительно высокой чистоты снебольшими (0,07—0,5%) добавками углерода. Так, чугун, получаемый в доменнойпечи, содержит около 10% других металлов, из них примерно 3% составляетуглерод, а остальные — кремний, марганец, сера и фосфор. А легированные стали,получают, добавляя к железу кремний, медь, марганец, никель, хром, вольфрам,ванадий и молибден.

Никель наряду с хромом является важнейшим компонентоммногих сплавов. Он придает сталям высокую химическую стойкость и механическуюпрочность. Так, известная нержавеющая сталь содержит в среднем 18% хрома и 8%никеля. Для производства химической аппаратуры, сопел самолетов, космическихракет и спутников требуются сплавы, которые устойчивы при температурах выше1000 °С, то есть не разрушаются кислородом и горючими газами и обладают приэтом прочностью лучших сталей. Этим условиям удовлетворяют сплавы с высокимсодержанием никеля. Большую группу составляют медно-никелевые сплавы.

Сплав меди, известный с древнейших времен, — бронзасодержит 4-30% олова (обычно 8-10%). До наших дней сохранились изделия избронзы мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Из бронзы отливали в средниевека орудия и многие другие изделия. Знаменитые Царь-пушка и Царь-колокол вМосковском Кремле также отлиты из сплава меди с оловом. В настоящее время вбронзах олово часто заменяют другими металлами, что приводит к изменению ихсвойств. Алюминиевые бронзы, которые содержат 5-10% алюминия, обладаютповышенной прочностью. Из такой бронзы чеканят медные монеты. Очень прочные,твердые и упругие бериллиевые бронзы содержат примерно 2% бериллия. Пружины,изготовленные из бериллиевой бронзы, практически вечны. Широкое применение внародном хозяйстве нашли бронзы, изготовленные на основе других металлов:свинца, марганца, сурьмы, железа и кремния.

Сплав мельхиор содержит от 18 до 33% никеля(остальное медь). Температура плавления мельхиора составляет 1170 °С. Он имееткрасивый внешний вид. Из мельхиора изготавливают посуду и украшения, чеканятмонеты («серебро»). Похожий на мельхиор сплав — нейзильбер — содержит,кроме 15% никеля, до 20% цинка. Этот сплав используют для изготовленияхудожественных изделий, медицинского инструмента. Медно-никелевые сплавы константан(40% никеля) и манганин (сплав меди, никеля и марганца) обладают оченьвысоким электрическим сопротивлением. Их используют в производствеэлектроизмерительных приборов. Характерная особенность всех медно-никелевыхсплавов — их высокая стойкость к процессам коррозии — они почти не подвергаютсяразрушению даже в морской воде. Сплавы меди с цинком с содержанием цинка до 50%носят название латунь. Латунь «60» содержит, например, 60весовых частей меди и 40 весовых частей цинка. Для литья цинка под давлениемприменяют сплав, содержащий около 94% цинка, 4% алюминия и 2% меди. Это дешевыесплавы, обладают хорошими механическими свойствами, легко обрабатываются.Латуни благодаря своим качествам нашли широкое применение в машиностроении,химической промышленности, в производстве бытовых товаров. Для придания латунямособых свойств в них часто добавляют алюминий, никель, кремний, марганец и другиеметаллы. Из латуней изготавливают трубы для радиаторов автомашин, трубопроводы,патронные гильзы, памятные медали, а также части технологических аппаратов дляполучения различных веществ.

По следующим рецептам можно получить легкоплавкиесплавы. Сплав Ньютона: 31 массовая часть свинца, 19 частей олова и 50частей висмута. Температура плавления 95 °С. Сплав Вуда: 25 частейсвинца, 12,5 частей олова, 50 частей висмута и 12,5 частей кадмия. Температураплавления 60 °С. Ложка из такого сплава расплавится, если ею помешать горячийкофе. Раньше это демонстрировали в качестве шутливого опыта. Однакоперемешанный таким образом напиток ядовит из-за солей свинца и висмута!

Промышленные медно-никелевые сплавы условно можноразделить на две группы: конструкционные (или коррозионностойкие)иэлектротехнические (термоэлектродные сплавы и сплавы сопротивления).

К конструкционным сплавам относятся, куниаль,мельхиор, нейзильбер и др. Мельхиорами называют двойные иболее сложные сплавы на основе меди, основным легирующим компонентом которыхявляется никель. Для повышения коррозионной стойкости в морской воде ихдополнительно легируют железом и марганцем. Нейзильберы посравнению с мельхиорами характеризуются высокой прочностью из-задополнительного легирования цинком. Куниалями называются сплавытройной системы Cu-Ni-Al. Никель и алюминий при высоких температурахрастворяются в меди в больших количествах, но с понижением температурырастворимость резко уменьшается. По этой причине сплавы системы Cu-Ni-Alэффективно упрочняются закалкой и старением. Сплавы под закалку нагревают до900 -1000 оС, а затем подвергают старению при 500-600 оС.Упрочнение при старении обеспечивают дисперсные выделения фаз Ni3Al и NiAl.Мельхиор, нейзильбер, куниали отличаются высокими механическими и коррозионнымисвойствами, применяются для изготовления теплообменных аппаратов в морскомсудостроении (конденсаторные трубы и термостаты), медицинского инструмента,деталей точной механики и химической промышленности, деталей приборов вэлектротехнике, радиотехнике и для изготовления посуды. Мельхиор марки МН19 инейзильбер марки МНЦ15-20 используются как резистивные сплавы.

К сплавам электротехническим относятся сплавысопротивления — манганин (МНМц3-12) и константан(МНМц40-1б5) и сплавы для термоэлектродов и компенсационных проводов: копель(МНМц43-0,5).

Использованная литература:

1.Книга для чтения по неогранической химии. — А. Крицман

2.Химия для любознательных — Эю Гроссе.

СООБЩЕНИЕ

по химии

на тему: «Сплавыметаллов»

Ученика 11 «Б»класса

Тихонова  Андрея.