ЦВЕТНЫЕ СПЛАВЫ: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2025

К цветным сплавам относятся те, которые не содержат в своем составе металлическое железо. Следовательно, он не состоит из каких-либо сталей, и его основной основой может быть любой другой металлический элемент; таких как алюминий, серебро, медь, бериллий, магний, титан и т. д.

В отличие от плотных сталей, которые идеально подходят для металлических опор зданий и мостовых кабелей, черные сплавы имеют тенденцию быть легче и устойчивее к коррозии. Отсюда и количество его применений растет в геометрической прогрессии, каждое из которых требует определенного типа сплава с точным металлическим составом.

Бронзовая скульптура - образец сплава цветных металлов. Источник: Pixabay.

Некоторые из самых старых и самых известных сплавов цветных металлов в истории - это бронза и латунь. Оба имеют в качестве металлической основы медь, с той разницей, что в бронзе она преимущественно смешана с оловом, а в латуни - с цинком. В зависимости от их сочетаний и состава могут появиться бронзы и латуни с обширными свойствами.

И переходя в современное настоящее, сплавы, из которых состоят электронные устройства, по сути, являются цветными. Кроме того, из этих сплавов изготавливают рамы самых сложных транспортных средств и самолетов, чтобы придать им прочность при минимально возможном весе.

Конструкции из цветных сплавов

Каждый металл имеет свои собственные кристаллические структуры, которые могут быть hcp (компактный гексагональный), ccp (компактный кубический), bcc (объемно-центрированный кубический) или другими.

При плавлении и сварке в твердый раствор, который затем кристаллизуется, атомы всех металлов соединяются металлической связью, и получающиеся структуры складываются или изменяются.

Следовательно, каждый сплав определенного состава будет иметь свою кристаллическую структуру. Вот почему для их изучения мы используем термины фаз (обычно обозначаемые как α и β), представленные графически на фазовой диаграмме как функции таких переменных, как температура, давление и состав.

Из этих диаграмм состояния можно предсказать, при какой температуре (жидкой фазы) сплав цветных металлов системы, состоящей из двух или более металлов, будет плавиться, а также природу его твердых фаз.

Допустим, пара серебро-медь. Анализируя его фазовую диаграмму, можно извлечь физическую и структурную информацию из нескольких сплавов с различными комбинациями серебро-медь (10% Ag и 90% Cu, 25% Ag и 75% Cu и т. Д.). Очевидно, что металлы должны быть растворимы друг в друге, чтобы они могли однородно кристаллизоваться в сплав.

свойства

Свойства сплавов цветных металлов очень разнообразны. Для сталей нетрудно сделать обобщение, поскольку они демонстрируют синергию свойств железа со свойствами железоуглерода Fe-C. Вместо этого свойства цветных сплавов зависят в основном от металлической основы.

Например, если сплавы - это алюминий или магний, оба из легких металлов, ожидается, что они будут легкими. Если титан, более плотный металл, смешать с любым другим легким металлом, полученный сплав должен быть немного легче и гибче.

Если известно, что медь и золото являются хорошими проводниками тепла и электричества, то их сплавы должны предлагать материалы, которые будут более дешевыми, менее мягкими и более устойчивыми к механическим воздействиям и коррозии.

Если бы все свойства и характеристики этого типа сплавов можно было бы обобщить, они должны были бы быть: менее плотными, более механически более стойкими по отношению к их весу, более инертными по отношению к окислению, вызываемым окружающей средой, деформируемыми, с высокой проводимостью тепла и электричества. В остальном есть множество исключений.

Приложения

алюминий

Это очень легкие сплавы, поэтому их структура должна быть ОЦК (наименее компактной). Их можно деформировать в разные формы, например банки, для хранения продуктов и напитков.

Как правило, они обладают высокой устойчивостью к коррозии, но она обратно пропорциональна их механической стойкости, которая увеличивается при смешивании с медью, магнием или марганцем. Те, которые имеют лучшую механическую прочность, находят применение в качестве деталей кузова автомобилей и деталей самолетов.

титан

-Сплавы титана находят множество применений в конструкции костных протезов, и в целом этот металл хорошо совместим с физиологическими матрицами.

Он также используется в качестве частей корпуса и поверхности самолетов, транспортных средств, мотоциклов, клюшек для гольфа, среди других артефактов и объектов.

- Его сплавы, смешанные с алюминием, использовались при строительстве крыш японских храмов и пагод, а также в статуях их драконов.

Серебряный

-Его сплав с графитом (Ag-C) имеет низкое электрическое сопротивление и поэтому используется в качестве компонентов автоматических выключателей.

-Смешанный с ртутью получается амальгама с 50% Hg и меньшим процентным содержанием меди и олова, которая используется для заполнения дефектов зубов.

-Его сплав с медью придает ему такое сопротивление, что он создает металлические отрезные диски и пилы.

-В ювелирных изделиях используется сплав палладия и платины, устойчивый к царапинам и потере блеска.

магниевый

Они плотнее алюминия, но в остальном их свойства аналогичны. Они хорошо противостоят атмосферным условиям, поэтому их использовали для изготовления автомобильных деталей, в коробках передач, колесах, ракетах, короче говоря, в высокоскоростной технике (а также в велосипедах).

бериллий

-Его сплав Be-Cu используется для изготовления электронных компонентов для небольших устройств, таких как смартфоны, iPad, наручные часы, планшеты и т. Д.

-Керамика (смешанная с галлием, мышьяком или индием) используется в электронных схемах с высокой плотностью тока.

- В медицине из бериллиевых сплавов изготавливают многие инструменты и устройства, такие как кардиостимуляторы, лазерные скальпели, сканеры, корпус оборудования для ядерного магнитного резонанса и другие.

-Он также кует часть военного и ядерного оружия, а также делает зеркала для спутников из бериллиевых сплавов.

-Инструменты, изготовленные из этих сплавов, не образуют искр при сильном трении.

Примеры

Некоторые конкретные примеры сплавов цветных металлов:

-Monel и Constantán, оба сплава никель-медь, но с составом 2: 1 и 45% (55% меди) соответственно.

-Cromel, в составе которого 90% никеля и 10% меди. Он используется как часть электрической системы промышленных печей, способных выдерживать высокие температуры.

-Ti-6Al-4V, сплав титана с ванадием, алюминием и другими металлами, особенно используемый в биологических целях.

-Стелит, сплав кобальта и хрома.

-Магналий, алюминиевый сплав с низким процентным содержанием магния (меньше или равно 10%). Это практически алюминиевые листы, более устойчивые к трению и более цепкие.

-Белое золото, состав которого состоит из 90% золота и 10% любого белого металла, такого как серебро или палладий.

Ссылки

1. Dr.C.Ergun. (SF). Цветные сплавы. , Получено с: users.fs.cvut.cz
2. Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation. (2012). Цветные конструкционные материалы (титан, алюминий). , Получено с: nipponsteel.com
3. WA Монтейро, SJ Buso и LV da Silva (2012). Применение магниевых сплавов на транспорте, новые особенности магниевых сплавов, Вальдемар Альфредо Монтейро, IntechOpen, DOI: 10.5772 / 48273.
4. Ассоциация развития меди. (2018). Медь и медные сплавы. Получено с: copperalliance.org.uk
5. Майкл Ойстахер. (7 марта 2018 г.). Серебряные сплавы и их применение. Получено с: mgsrefining.com
6. Терренс Белл. (26 сентября 2018 г.). Применение бериллия. Получено с: thebalance.com
7. Cosmolinux. (SF). Фазовые диаграммы деятельности. Получено с: cosmolinux.no-ip.org