Оглавление:
- Понятие о металлических сплавах
- Классификация металлических сплавов
- Свойства сплавов
- Строение металлических сплавов
- Аморфные металлические сплавы
К сожалению, древними мастерами не были оставлены описания методов обработки сплавов и информация о том, каков был их состав. А ведь в древности люди уже умели работать со сплавами и изготавливать из них различные предметы. Такую литературу можно найти, начиная со средневековья, однако, эти источники довольно сложно расшифровать, чтобы понять всю терминологию и названия сплавов. Поэтому сведения о том, каков был состав металлических сплавов того или иного предмета в настоящее время можно получить только на основании самих вещей: древних орудий труда, оружия, украшений, монет, посуды.
Понятие о металлических сплавах
Сплав — макроскопическая однородная система, состоящая из двух или нескольких металлов (иногда это могут быть металлы и неметаллы), обладающие характерными металлическими свойствами. Другими словами, сплав представляет собой любую однородную систему, полученную методом сплавления металлов, неметаллов или органических соединений. Примеры металлических сплавов: сталь, бронза, чугун. Они отличаются от чистых металлов своими свойствами — прочностью, твердостью, электрическим сопротивлением.
Как правило, свои названия сплавы получают от названий элементов, которые содержатся в них в наибольших количествах. К примеру, в сплаве алюминия основным элементом является алюминий, в сплаве железа — железо.
Классификация металлических сплавов
Существуют различные типы металлических сплавов. К какому именно типу относится каждый конкретный сплав, можно определить на основании следующих факторов:
- Характер металла, являющегося в сплаве основой:
- Цветные сплавы (основой которых являются цветные металлы).
- Черные сплавы (основой которых является железо).
- Сплавы радиоактивных металлов.
- Сплавы редких металлов.
- Количество компонентов:
- Двойные.
- Тройные и т.д.
- Свойства:
- Легкоплавкие.
- Тугоплавкие.
- Жаропрочные.
- Высокопрочные.
- Коррозионно-стойкие.
- Антифрикционные.
- Твёрдые.
- Структура:
- Гомогенные.
- Гетерогенные.
- Технология производства сплавов:
- Деформируемые (технология производства металла — ковка, штамповка, прессование и др.)
- Литейные (детали изготавливаются методом литья).
Классификация металлических сплавов:
Свойства сплавов
На свойства сплавов влияет не только их состав, но и способы механической и тепловой обработки. Еще в 19 веке новые практически полезные сплавы искались методом проб и ошибок, учась также отличать металлы от неметаллов. И только в конце 19-начале 20 веков металлические сплавы и их свойства были изучены более глубоко благодаря фундаментальным открытиям в области физической химии.
В металловедении существуют следующие типы сплавов:
- Химическое соединение. (Образуется в результате химического взаимодействия).
- Твёрдый раствор. (Атомы, из которых состоит сплав, образуют общую кристаллическую решетку).
- Механическая смесь. (Характеризуется самостоятельной кристаллизацией каждого элемента сплава).
Механические свойства сплавов
Основными механическими свойствами являются вязкость, пластичность, прочность, ползучесть, твёрдость, износостойкость, выносливость. Это главные характеристики всех металлических сплавов.
Физические свойства
К физическим свойствам сплавов относятся удельный вес, электропроводность, коэффициенты объёмного и линейного расширения, теплопроводность, температура плавления, свариваемость.
Химические свойства сплавов
Химическая стойкость сплавов и металлов определяется их способностью к сопротивлению химическим воздействиям разных агрессивных сред. Характерный пример химического воздействия — процесс коррозии (окисления металлов).
Видео о металлических сплавах и их свойствах
Строение металлических сплавов
Основной элемент металлического сплава определяет своей атомной решеткой кристаллографическое строение данного сплава. Все остальные элементы по отношению к основному являются примесями. Так, строение металлических сплавов можно рассмотреть на примере стали: её кристаллографическое строение определяет кристаллографическая решетка железа, поэтому данный слав и называют сталью. Если же среди элементов, входящих в состав сплава, кристаллическую решетку образует не железо, а к примеру, кобальт или никель, то сплав будет кобальтовым или никелевым.
Чистые металлы всегда имеют более простое строение по сравнению со сплавами. Строение металлических сплавов и превращения, происходящие в них, изучаются разнообразными методами исследований.
Подавляющее большинство металлических сплавов имеют кристаллическое строение, а характеристика свойств металлических сплавов такая же, как и характеристика свойств металлов. В настоящее время строение металлических сплавов изучается с помощью методов радиографии, рентгеновского анализа.
Аморфные металлические сплавы
Аморфные металлические сплавы представляют собой сплавы и металлы, атомы которых имеют беспорядочное расположение. Свойства аморфных металлов значительно отличаются от свойств, которые присущи металлическим кристаллам, в которых атомы расположены упорядоченно.
При формировании аморфной структуры сплава происходят фундаментальные изменения таких свойств, как электрические, магнитные, механические, сверхпроводящие и другие. Некоторые из них представляют огромный интерес как для практики, так и для науки.
Поскольку в расплавленном металле атомы не могут принимать фиксированное положение в пространстве, ученые попытались «заморозить» беспорядочно расположенные атомы методом моментального охлаждения. Таким образом был изобретён метод закалки из жидкого состояния — основной способ получения металлического стекла. Аморфные сплавы, полученные таким методом, имеют такую же структуру, как и структура замороженной жидкости.
Аморфные сплавы имеют очень высокую коррозийную стойкость, магнитную проницаемость, твёрдость, прочность и, вместе с тем, высокую вязкость разрушения.
Таким образом, можно сделать вывод, что аморфные металлические стёкла обладают хорошими механическими свойствами. Однако, несмотря на это, их не используют для изготовления ответственных деталей конструкций, поскольку они имеют высокую стоимость и отличаются сложной технологией производства.
Что еще Вы можете добавить о металлических сплавах? Расскажите об этом в комментариях.
Видео о металлических сплавах
