Самые интересные сплавы металлов

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.

Семерка редких

Самые интересные сплавы металлов

История человечества неразрывно связана с сокровищами: их искали, за них сражались, они меняли географию и судьбы людей — и сейчас не потеряли своей ценности. Стоимость одного грамма многих драгоценных металлов превышает десятки долларов.

Чтобы найти их, люди едут даже туда, где еще никто не бывал, — как участники нового проекта Discovery Channel «Золотая лихорадка: бурные воды», которые отправятся на берега ледяных рек Аляски.

Из нашего материала вы узнаете о том, как были обнаружены шесть редких драгоценных металлов, каковы их свойства и для чего они используются.

Калифорний

Описание: Металл серебристо-белого цвета с ярким блеском, искусственного происхождения.

Характеристика: Калифорний в окружающей среде не существует, он добывается только лабораторно в очень небольших количествах. Известны 20 изотопов, наиболее ценным из них является калифорний-252 с периодом полураспада в 2,6 года.

Температура плавления металла 900 градусов Цельсия, температура кипения оценивается в 1300-1500 градусов Цельсия. Калифорний радиоактивен, является мощным источником нейтронов и токсичен.

Ежегодно производят не больше нескольких сот миллиграммов 252-го изотопа.

Калифорний

Применение: Научные исследования (нейтронно-активационный анализ, изучение спонтанного деления ядер), медицина (нейтронная радиохирургия в онкологии), изучение земных недр и космического пространства (поиск полезных ископаемых, исследование поверхности Луны).

Интересные факты:

  • Калифорний назван в честь Калифорнийского университета в Беркли, где в 1950 году его получила группа ученых под руководством обладателя Нобелевской премии по химии и участника Манхэттенского проекта Гленна Сиборга.
  • Создатель калифорния и один из основоположников ядерной химии Гленн Сиборг причастен к открытию десяти новых элементов таблицы Менделеева, один из которых в его честь получил название сиборгий.
  • С калифорнием работают только Научно-исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР) в Димитровграде и Национальная лаборатория Оук-Ридж в США.
  • Калифорний относится к числу самых дорогих веществ в мире. По некоторым оценкам, один грамм этого вещества стоит 26 миллионов долларов.

Осмий

Описание: Металл серебристо-белого цвета с голубоватым отливом и ярким блеском, природного происхождения.

Характеристика: Осмий — довольно хрупкий, но твердый и тугоплавкий металл. Это самое плотное из простых веществ с крайне высокой температурой плавления (3033 градуса Цельсия) и кипения (5012 градусов Цельсия).

В чистом виде не встречается: в природе его можно обнаружить в полиметаллических рудах вместе с платиной, палладием, медью, никелем и молибденом, а также в твердых растворах — невьянските и сысертските.

Больше всего осмия в России, США, Колумбии и Канаде, но его добыча — очень трудоемкий процесс, который занимает около года, поэтому металл так дорог.

Применение: Авиационная и ракетная промышленность (упрочнение платиновых сплавов в электрических контактах, покрытие в узлах трения), электронная микроскопия (фиксация биологических объектов), химическая промышленность (синтез аммиака, гидрирование органических соединений, ускорение процессов в топливных элементах), медицина (электрокардиостимуляторы, замещение легочных клапанов).

Интересные факты:

  • Оксиды осмия токсичны и могут повредить кожу и глаза: исследователь металлов платиновой группы Карл Клаус так сильно надышался парами тетраоксида осмия, что две недели не мог работать.
  • Наконечники перьевых ручек, сделанные с использованием осмия, служат дольше золотых и платиновых.
  • Оксид осмия черного цвета используют для росписи фарфора.
  • Осмий содержится в железных метеоритах, как и другие благородные металлы — то есть те, которые не ржавеют.
  • Из осрама, сплава осмия и вольфрама, делали нити для ламп накаливания — это слово позже выбрал своей торговой маркой крупный немецкий производитель светотехники.

Рутений

Описание: Металл яркого серебристо-серого цвета, природного происхождения.

Характеристика: Рутений — твердый и прочный металл, содержится в виде примеси в платиновых полиметаллических рудах и в двух видах минералов — лаурите и рутенарсениде. В чистом виде выделяется с помощью сложной химической обработки.

По сравнению с остальными странами рутения много в России, Канаде и США, но его количество все равно ничтожно мало, чем и объясняется высокая цена.

Температура плавления рутения — 2334 градуса Цельсия, а кипения — 4077 градусов Цельсия, что делает металл одним из самых износоустойчивых.

рутений

Применение: Тугоплавкий рутений нашел применение в ювелирном деле (повышение прочности изделий), электронной (увеличение срока работы электрических контактов), химической (улучшение сопротивления с агрессивными компонентами, ускорение процесса водоочистки на орбитальных станциях) и аэрокосмической промышленности (изготовление жаропрочных и антикоррозионных материалов).

Интересные факты:

  • Рутений был открыт в Казани профессором Карлом Клаусом — ученый выделил неизвестный доселе металл из уральской платиновой руды.
  • Название рутения образовано от латинского наименования России — Ruthenia.
  • Рутений — единственный платиноид, обнаруженный в составе живых организмов, и биологическая активность позволяет использовать его как средство лечения в онкологии и дерматологии.
  • Рутений может быть опасен — его высшие оксиды ядовиты и легко загораются.

Родий

Описание: металл серебристо-белого цвета с холодным блеском, природного происхождения.

Характеристика: Родий не встречается в чистом виде, только в соединениях с другими металлами: платиной, золотом, медью, никелем, осмистым иридием и родиевым невьянскитом — последний содержит 11,3 процента чистого родия.

Порошковый родий — почти черный, а в виде металлических кристаллов похож на алюминий, но имеет холодный блеск. Большую часть металла добывают в ЮАР.

Температура плавления родия — 1963 градуса Цельсия, температура кипения — 3727 градуса Цельсия.

Применение: Ювелирное дело (покрытие изделий для повышения их прочности, создание белого и черного золота, реставрация винтажных украшений), автомобильная (нейтрализация выхлопных газов), химическая (производство азотной кислоты) и ядерная промышленность (измерения нейтронного потока в атомных реакторах).

Интересные факты:

  • Название родия происходит от греческого слова «родос» («роза»), потому что в соединениях металл имеет розовый и темно-красный цвет.
  • Родий считался отходами производства платины, пока не были обнаружены его полезные свойства — значительная износоустойчивость и высокий коэффициент отражения света.
  • В метеоритах родия почти в четыре раза больше, чем в земной коре.
  • Из родия делают зеркала для лазерных установок: он отлично отражает свет и очень плохо плавится.
  • Родий может быть покрытием, но не материалом для изделий — он слишком хрупок.

Платина

Описание: Металл серебристо-белого цвета с глубоким блеском, природного происхождения.

Характеристика: Платина — гибкий, твердый, тугоплавкий и тяжелый металл с высокой износостойкостью, в биологической среде ведет себя неагрессивно.

Металл встречается в самородках и сплавах, запасы обнаружены в ЮАР, США, Зимбабве, Канаде и России — самый большой платиновый самородок «Уральский гигант» весом около восьми килограммов хранится в Алмазном фонде.

Температуры плавления и кипения — 1768,3 и 3825 градусов Цельсия соответственно.

Платина

Применение: Платина используется в металлургии (легирование при производстве высокопрочных сортов стали), химической промышленности (получение плавиковой и хлорной кислот и перекиси водорода), ювелирном деле и медицине (стоматология, лечение различных форм онкологических заболеваний). Кроме того, платину применяют в электронной промышленности, аэронавтике, производстве оружия, нефтехимии и многих других сферах.

Интересные факты:

  • В Древнем Египте из платиновых сплавов делали украшения и ритуальные изделия.
  • Платина была обнаружена в метеоритах — в Челябинском, например, ее в четыре раза больше, чем золота и серебра (по 20 и 5 граммов на тонну соответственно).
  • Название «платина» дали конкистадоры — это слово можно перевести с испанского как «серебришко», потому что металл, который не поддавался плавке, ценился вдвое ниже серебра. Испанские алхимики назвали платину «адским веществом» за высокую плотность: до тех пор, пока платину не увидела Европа, считалось, что в мире нет металла тяжелее золота.
  • Эталоны метра и килограмма в Палате мер и весов в Париже сделаны из сплавов платины и иридия.
  • Из платины сделан орден «Победа» — высшая военная награда СССР.

Золото

Описание: Металл желтого цвета с приглушенным блеском, природного происхождения.

Характеристика: Золото — прочный, тяжелый и пластичный нержавеющий металл с высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Температура плавления составляет 1064,18 градуса Цельсия, кипения — 2856 градусов Цельсия, при этом жидкое золото имеет свойство улетучиваться.

золота в земной коре низкое, но добывать его позволяют месторождения — многочисленные крупные скопления металла, которых на данный момент больше всего в ЮАР, США, Австралии, Китае и России. Встречается как в чистом виде, так и в составе 15 минералов.

Золото и медь — первые металлы, которые стали известны человечеству.

Применение: Банковское дело (использование в качестве элемента инвестирования; изготовление купюр); ювелирное дело, медицина (лечение аутоиммунных болезней, фармакологии, стоматология), электронная промышленность (изготовление и покрытие деталей электроприборов), металлургия (пайка металлов), стекольное дело (покрытие зеркал, работающих в дальнем инфракрасном диапазоне, оконных и витражных стекол для снижения теплопотерь). Также золото применяется в ядерных исследованиях, искусстве, пищевой промышленности и других сферах.

Интересные факты:

  • Золото бывает не только желтым, «черным» и «белым», но и «синим», «зеленым» и «фиолетовым», а изменение цвета достигается с помощью сплава, в основном с платиноидами, серебром и медью.
  • Латинское название золота, aurum, означает «сияющий рассвет».
  • В одном кубическом километре воды содержится 5 килограммов золота.
  • Каратами изначально называли семена цератонии, рожкового дерева, которые всегда весят одинаково — в древности они использовались как мера массы.

О золоте сняты десятки художественных и документальных фильмов, большая часть которых посвящена золотым лихорадкам — стихийным поискам драгоценного металла. Одна из них, как известно, захватила Аляску, и название реки, где были найдены самородки, стало синонимом богатства.

Нет ни одного человека, который не знал бы, что такое Клондайк, и вряд ли найдётся тот, кому не хотелось попробовать найти золото самому. На поиски сокровищ отправятся и герои нового проекта Discovery Channel «Золотая лихорадка: бурные воды».

Фред Хёрт и его сын Дастин вместе с командой дайверов и альпинистов обследуют ледяные реки и водопады Аляски, чтобы исполнить мечту и разбогатеть. Программа «Золотая лихорадка: бурные воды» выходит по четвергам в 22:00 на Discovery Channel.

Арина Коптева
Discovery Channel

Самые интересные сплавы металлов

Самые интересные сплавы металлов

На протяжении веков в жизни человека постоянно встречались вещи которые его удивляли, выходили за рамки привычного представления об окружающем его мире.

Когда-то нашим предкам настоящим волшебством представлялись такие вещи как порох, магниты, электричество, самодвижущиеся механизмы.

Однако и в наш просвещённый век есть немало вещей, которые были не так давно открыты либо созданы наукой, похожих на результат настоящего колдовства. Такими необычными качествами обладает и множество активно применяемых сегодня металлов и сплавов.

Галлий – металл, который плавится в руках

Существование жидких металлов и способность металлов принимать жидкое состояние при высокой температуре – это общеизвестные факты. Но довольно необычным явлением является твёрдый металл, который тает в руках как мороженое. Это – галлий.

Он плавится уже при комнатной температуре и для обычного практического применения непригоден. Он полностью растворится прямо у вас на глазах, если поместить любое изделие из галлия в стакан с горячей водой. Так же этот металл способен сделать алюминий очень хрупким.

Для этого достаточно поместить небольшую каплю галлия на алюминиевую поверхность.

Нитинол – металл, обладающий памятью

Нитинол является сплавом никеля и титана. Он обладает необычной способностью «запоминать» свою изначальную форму и восстанавливать ее после деформации. Для этого необходимо всего лишь немного тепла.

Будет достаточно нескольких капель тёплой воды, чтобы этот сплав пришел в исходное состояние даже после очень сильного искажения первоначальной формы.

В настоящее время разрабатываются способы практического применения данного материала в технике, и уже довольно успешно его используют в медицине, в частности, для лечения пациентов с заболеваниями и травмами опорно-двигательного аппарата.

Ртуть – жидкий металл

Ртуть – один из самых интересных и необычных металлов. После открытия ртуть получила название «argentum vivum», что в переводе звучит как «живое серебро». Это название связанно с ее характеристиками: она представляет собой жидкость, которая растекается быстрее воды, но при этом она довольно тяжелая. Так например ведро наполненное ртутью будет весить приблизительно 130кг!

Этот металл довольно редок, и чаще всего его находят в горных породах, которые образовались при извержении. Ртуть можно добыть из руды при ее нагреве.

Этим металл известен уже не одну тысячу лет. Изначально её получали из киновари. Именно из-за лёгкости перехода ртути в киноварь и обратно ей отводилось роль основного элемента при создании «философского камня», который занимал умы различных алхимиков на протяжении многих поколений. Считалось, что если получиться очистить ртуть и сделать ее твёрдой, то из этого материала получится золото.

Помимо алхимиков, ртуть представляла немалый интерес для различных магов, которые активно использовали её в своих магических ритуалах. В те времена очень ценилась киноварь – красная ртуть.

Её применяли как средство для изгнания духов либо для разрушения астральных структур путем распыления в воздухе. Считалось, что потусторонние сущности, боясь получить повреждения, покидали опасные для них такие «ртутные» области.

Так же было замечено, что приборы начинают сбоить в местах обработанных подобным образом, а людей обретают обострение эмоционального восприятия.

Так же и медики в старину считали ртуть лучшим лекарством против целого ряда болезней. К тому времени, как стало известно о том, что она ядовита, ртуть уже вовсю применялась для изготовления лечебных снадобий и в качестве косметических средств.

Известный путешественник Марко Поло, описывая жизнь йогов упоминал о необычном напитке, который готовили из ртути и серы. По словам этих йогов, они пьют этот напиток с детства и тем самым значительно продлевают свою жизнь.

Утверждалось, что возраст некоторых из них доходил до 200 лет! Другой путешественник, Франсуа Бернье, изучавший образ жизни индийских аскетов и йогов, писал об их владении секретом приготовления особого снадобья из ртути, две капли которого принятые утром позволяли человеку весь день чувствовать себя в отличной физической форме.

Интересные моменты, связанные с ртутью, можно встретить и в индийском эпосе. Там идет речь о виманах – особых летательных аппаратах, которыми пользовались боги, принцы или демоны. Согласно переводу, топливом для этих аппаратов служила смесь из мёда, рисового настоя, «сома» (напиток напоминающий пиво) и ртути.

Современные технологии не допускают использования ртути в качестве топлива для двигателей, но не исключается вероятность того, что в древних текстах речь шла о подобии ядерного топлива, где ртуть выполняла ту роль, которую в современных атомных двигателях выполняет вода, а виманами называли аппараты для полетов в космос.

Интересные факты о металлах и их сплавах

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.

Классификация

Металлурги классифицируют сплавы металлов по нескольким критериям:

  1. метод изготовления:
  2. литые;
  3. порошковые;
  4. технология производства:
  5. литейные;
  6. деформируемые;
  7. порошковые;
  8. однородность структуры:
  9. гомогенные;
  10. 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 :
  2. плотность;
  3. температура плавления;
  4. тепловые и упругие характеристики;
  5. коэффициент термического расширения;
  6. структурно — чувствительные. Определяются свойствами элемента — основы.
  7. https://youtu.be/qgzo40bfL1o
  8. Все сплавные материалы в той или иной мере проявляют характерные металлические свойства:
  9. блеск;
  10. пластичность;
  11. теплопроводность;
  12. электропроводность.
  13. Кроме того, свойства подразделяют на:
  14. Химические, определяемые взаимоотношениями материала с химически активными веществами.
  15. 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.

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:

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:

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

Основные преимущества соединений алюминия:

  1. Доступность.
  2. Малый удельный вес.
  3. Долговечность.
  4. Устойчивость к холоду.
  5. Хорошая обрабатываемость.
  6. 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.

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.

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.

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.

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.

Сделай своими руками
Добавить комментарий

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