Сплавы металлов

Сплавы металлов представляют собой жидкие и твердые системы. Образованы они при сплавлении двух элементов или более. Соединяются также разные металлы. Первоначально указанное понятие относилось только к материалам, обладающим металлическими свойствами. Однако в связи с интенсивным развитием техники и физики определение значительно расширилось и распространилось.

Видео: Наука 2.0. Металлы и Сплавы [Человеческий фактор].mp4

Металлы и сплавы металлов применяются повсеместно в производстве конструкций оборудования, машин, инструментов и прочего. Несмотря на достаточно большую распространенность созданной искусственно продукции, изделия из вышеуказанных материалов часто составляют основу конструкции и, по прогнозам специалистов, в обозримом будущем сохранят свои позиции.

Щелочноземельные и щелочные металлы (К, Na, Ca, Li) в свободном состоянии используются в атомных реакторах в виде жидкометаллических теплоносителей. Натрий применяется в качестве катализатора при изготовлении каучука, литий – в легировании прочных и легких алюминиевых соединений. Их используют в самолетостроении.

Металлы (основные компоненты сплавов) в природе встречаются в солях, оксидах и рудах. Как правило, в чистом виде в природе находятся элементы, химически устойчивые (Au, Pt, Cu, Ag). Среди открытых элементов в периодической системе Менделеева семьдесят шесть относятся к металлам, Si, Se, Ge, Te, As – к промежуточным элементам между неметаллами и металлами, их иногда называют и полуметаллами.

Металлические материалы классифицируются на две большие группы. К первой относят железо и его сплавы (чугун, сталь), ко второй – цветные металлы и сплавы цветных металлов. Последние, в свою очередь, подразделяются на:

- легкие (плотностью до 5 грамм/см3)-

- тяжелые (плотность более 10 грамм/см3)-

Видео: Лекция. Пластическая деформация и рекристаллизация металлов. Основы теории сплавов.

- легкоплавкие (с температурой плавления от 232 до 410 градусов)-

- тугоплавкие (с температурой плавления большей, чем у железа)-

- благородные (обладающие высокой антикоррозийной стойкостью).

Металлы обладают разнообразными свойствами. Так, например, ртуть замерзает под воздействием температуры минус 38,8 градусов, вольфрам способен выдержать рабочую температуру до 2000 градусов, натрий, литий, калий легче, чем вода, а осмий и иридий тяжелее лития в сорок два раза. Практически все сплавы металлов обладают характеристиками, которые определяются как структурой, так и составом соединения в зависимости от условий охлаждения и кристаллизации, механической и термической обработки. Охлаждение или нагрев способствуют изменению структуры металлических соединений. Это, в свою очередь, оказывает влияние на физические, механические и химические свойства, поведение материала в процессе обработки и эксплуатации.

Специалисты выделяют следующие общие свойства металлов и сплавов:

1. Высокую теплопроводность.
2. Повышенную пластичность.
3. Высокую электропроводность.
4. Положительный температурный показатель электрического сопротивления. Этот коэффициент обозначает рост сопротивления при повышении температуры, а при температурах, приближенных к абсолютному нулю – сверхпроводимость многих металлических материалов.
5. Высокую отражательную способность. Металлические материалы не прозрачны и обладают характерным металлическим блеском.
6. Термоэлектронную эмиссию – способность при нагреве испускать электроны.
7. В твердом состоянии кристаллическое строение.

Чтобы определить и проверить свойства, которыми обладают сплавы металлов, специалисты используют различные контрольные методы, в том числе, разрушающие. Таким образом, металлические материалы проходят проверку на пластичность, прочность, жаропрочность, а также стойкость по отношению к коррозии. Вместе с этим применяются и неразрушающие контрольные методы. К ним относят измерения магнитных, оптических, электрических свойств, определение показателя твердости.