Метални сплави и композити
Метални сплави и композити
Метални сплави. Метални сплави - вещество с метални свойства и, състояща се от два или повече елемента, от които поне един е метал. Те се получават чрез охлаждане на стопената смес, съвместно отлагане на пари, галваничното на разтвори и стопилки, насищане дифузия. Свойствата на сплавите са значително различни от свойствата на метали. Например, якостта на сплав от мед и цинк междина (месинг) е три пъти по-висока от тази на мед и шест пъти в сравнение с цинк. Лесно разтворим желязо, и сплав, съдържаща хром и никел (от неръждаема стомана) - устойчиви на разредена сярна киселина. Разграничаване еднофазни сплави (твърди разтвори), механична и химическа смес от съединението (интерметални съединения).
Твърдите разтвори - е фазата на променлив състав, в който различни атоми образуват обща кристална решетка. Почти всички метали образуват твърд разтвор с други метали и неметали. Въпреки това, в повечето случаи, разтворимостта на останалите елементи в метали е малка, а понякога и незначително. Има няколко системи с пълно взаимно разтворимост (непрекъснати твърди разтвори). Примери на такива твърди разтвори сплави са ров сребро - злато, никел - кобалт, мед - никел, молибден - волфрам. Фиг. Никел - 6.5 диаграма топене твърд разтвор мед се редуцира.
Атомите или разтваряне елементи заемат решетъчни сайтове (заместване разтвори) или пространство между възли (интерстициални разтвори). заместване решения представляват електронни компоненти с подобни структури и размери на атомите. Когато разтваря в неметали метали обикновено се появяват междинни решения. За твърди разтвори характеризира с постепенна промяна в свойствата с промяна на техния състав. Силата и твърдостта на твърди разтвори са обикновено по-високи и електрическа проводимост и термичната проводимост по-ниска от тази на всеки от компонентите поотделно.
Много метали са взаимно разтворими в разтопено състояние, при охлаждане на сместа до образуване на кристали с различна кристална решетка. Точката на топене на тази смес под температурата на топене на отделните компоненти. Съставът с минимално точката на топене се нарича евтектична. евтектична сплав се състои от много фини кристали на отделните компоненти. Евтектична смес на метали обикновено се образуват, подобен характер, но значително различни по вид решетка, например, олово, калай, антимон, кадмий и бисмут, калай и цинк. Фиг. 11.7 показва диаграмата на кадмий топене сплави на бисмут и калай-олово. Евтектични сплави се характеризират с малки размери и еднаквост на кристали и са с висока твърдост и механична якост. Ето защо, сплави на олово и калай, антимон, използвани като печатарски шрифтове и батерии мрежи. Поради сплави ниска точка на топене на олово и калай се използват и за спойка и лагери.
ограничаване на разтворимост на компонентите, наблюдавани за най евтектични сплави. Например, разтворимостта на калай в олово, калай и олово са съответно атомен фракция от 9.5 и 2.5% (фиг. 11.7,6).
Ако силно взаимодействие между металите образуват химически съединения, наречени интерметали. Топене диаграма на такива системи е с максимален (фиг. 11.8). Химичните съединения могат да бъдат постоянни (daltonides, Фигура 11.8, както и.) Или променлив състав (berthollides. Фигура 11.8, б). Заедно с intermellidami възникне в системата на евтектични (Е1 и Е2, Фиг. 11.8). Освен това е възможно взаимно разтворимост на компонентите (aibris фаза. 11.8). Повече комплекс fusibility диаграма.
Химичните съединения обикновено се появяват между метали различни в електроотрицателност и химични свойства, като например между магнезий и мед (MgCu2), никел (MgNi2), антимон (Mg3Sb2), между алуминия и никел (NixAly), лантан (LaAl4), калций и цинк ( CaZn10), лантан и никел (LaNi5) и много други.
Обикновено, съставите на интерметални съединения, не отговарят на формалната валенцията на метала. Кристални интерметални структури като цяло за разлика от отделните компоненти на структурата. Свойства на химични съединения се различават значително от свойствата на изходните метали. Те се характеризират с по-малки стойности на топлопроводимост и електропроводимост от компонентите това, съставляващи. Някои от тях са дори интерметални полупроводници.
Интерметални съединения се характеризират с трошливост, но става пластмаса при температури, близки до точката на топене. Много от тях са с висока химическа устойчивост.
Jacques, метални сплави съществуват като твърди разтвори, механични смеси, интерметални съединения и комбинации от тях.
Композитни материали. Металокерамики. Композитните материали (композити) получени обемен комбинация от химически различни компоненти, като се поддържа интерфейс между тях. композити свойства се различават значително от тези на техните съставни компоненти.
Композитните материали се състоят от основа (матрица) и добавки (прахове, влакна, стърготини и т.н.). Като основи се използват метали, полимери, керамика и други материали. Ако метали са основа, добавките са метални нишки, неорганични влакна и прахове (двуалуминиеви триокиси, силициев диоксид, алумосиликати, и др.). Композити матрица, която е керамика, и добавки - метали, наречен керамичен неметални материали или металокерамика. Както металокерамика матрични двуалуминиеви триокиси обикновено се използват, хром, магнезий, цирконий, карбиди на волфрам, кобалт, цирконий и хром бориди. Добавките могат да бъдат метали, съответно, които афинитет за кислород, въглерод, бор, по-малко от афинитета за тези метални елементи на субстрата. Най-разпространени са комбинация от алуминиев оксид с молибден, волфрам, тантал, никел, кобалт, хром, волфрамов оксид, магнезиев оксид, никел, молибден, циркониев диоксид, титанов карбид и хром с никел и кобалт.
Композити получени чрез различни методи на праховата металургия, импрегниращи разтопен метал, химически и електрохимически внасяне метал върху субстрат. метод прахова металургия включва етапите на смесване на компонентите, образуването им чрез пресоване или чрез валцоване и синтероване. В метода на импрегниране на стопения метал запълва порите в керамичната матрица или мрежа от друг метал.
Смесите се характеризират с висока якост, твърдост, износоустойчивост. Например, границата на якост на опън от сместа, състояща се от желязо на прах и двуалуминиев триоксид мустака кристали са три пъти по-висока от тази на неармирани желязо. Пет пъти увеличава силата умора на мед в своята усилващи влакна волфрам. Композити са широко използвани като строителен материал, материали носят контакти, лагери, матрици и инструменти. Много от тях имат устойчивост на топлина, така че са огнеупорни материали обхваща термодвойки изпарители метални пръти на горивни елементи за безопасност в ядрената промишленост и др.
Химически устойчив керамична матрица предпазва метала от корозия добавка и излагане на корозивна среда, и много от тях са устойчиви металокерамика в морска вода, разтвори на соли, основи и дори киселина.
По този начин металната композиция е хетерогенна комбинация от метали и сплави с други метали и керамични фази. композити свойства се различават значително от тези на техните съставни компоненти.
Въпроси и задачи за самоконтрол
В този случай, по-голяма от разликата между метални сплави и свойства: а)
твърд разтвор; б) интерметални съединение?
Намаляване или увеличаване на точката на топене на веществото в ход
сплав Ваня: а) евтектични; б) интерметални съединение?
Изчислява молната фракция на кадмий (%) в евтектични бисмут-кадмий (вж.
Фиг. 11.7 а).
11.19. Мога оксиди: а) Fe2Oj; б) A12O3 бъде основи металокерамика матрици
подсилваща добавка хром, ако стандартната Gibbs енергия на образуване оксид
DS /. 298 (кДж / мола) - 1,576 (A12O3), - 1058 (Cr2O3) и - 740 (Fe2O3)?
11.20. Ksrmst, състояща се от алуминиев оксид, и никел, могат да бъдат произведени хи
тират възстановяване на никел от матрични A12Oz соли. Напиши реакция
Възстановяване на никел хидроген карбонат при повишена температура.