Физические свойства металлов и сплавов физические: Общие физические свойства металлов — урок. Химия, 9 класс.

Физические и химические свойства металлов

Физические и химические свойства металлов Категория: Технология металлов Физические и химические свойства металлов Металлические изделия широко применяются во всех областях промышленности, поэтому к ним предъявляются различные требования. Для того чтобы судить о том, будет ли данный металл или сплав пригоден для изготовления детали или конструкции, необходимо знать, какими свойствами он обладает. Свойства металлов подразделяются на три группы: физические, механические и химические. К физическим свойствам относят удельный вес, плотность, температуру плавления, тепловые свойства (теплопроводность, тепловое расширение тел и др.),электрические и магнитные. К химическим свойствам, играющим большую роль в эксплуатации машин и конструкций, прежде всего следует отнести способность металла сопротивляться окислению (коррозии) при обычной и повышенных температурах, на воздухе, в газовых или жидк. их средах. Помимо перечисленных свойств, металлов, которые не являются обязательными для всех изделий и деталей, имеются свойства, необходимые для всех деталей и конструкций. К ним следует отнести механические свойства — прочность, пластичность и др. Эти свойства будут рассмотрены отдельно. Нет такого материала, который бы обладал всеми перечисленными и в равной мере хорошими свойствами. Рис. 1. Схема отражения лучей от плоскости шлифа после травления Поэтому необходимо уметь выбрать именно то сочетание свойств, которое бы обеспечило нормальную работу изделия в эксплуатации. Рассмотрим некоторые физические свойства металлов. Удельный вес и плотность. Конструкции и детали, применяемые в точном приборостроении, авто- и самолетостроении, должны обладать при высокой прочности и пластичности небольшим весом. В связи с этим такие детали и конструкции изготовляются из металлов и сплавов, обладающих небольшим удельным весом. Наименьшим удельным весом из всех металлов, используемых в технике, обладают магний (1,74) и алюминий (2,6). В связи с этим широко применяют сплавы на основе алюминия (дюралюминий, силумин) и сплавы на основе магния. Плавкость. От некоторых деталей, нагревающихся в процессе работы, требуется высокая температура плавления. Примером этому может служить нить накала обычной электрической лампы. Эта нить, помимо особых электрических свойств, должна иметь высокую температуру плавления, или, как говорят, материал должен быть тугоплавким. К тугоплавким металлам следует отнести вольфрам, молибден, титан, ванадий. Наряду с этим имеются металлы с низкой температурой плавления — легкоплавкие. Такие металлы имеют ряд технологических преимуществ. Так, баббиты — подшипниковые сплавы на основе легкоплавких материалов (олово, свинец)— имеют то преимущество перед бронзами, изготовляемыми из более тугоплавких материалов (медь), что могут непосредственно заливаться в подшипники. Бронзовые подшипники должны вытачиваться отдельно и вставляться в гнездо с предварительной подгонкой. К легкоплавким металлам, имеющим самостоятельное применение в технике, можно отнести ртуть, олово, свинец, цинк, алюминий. Тепловое расширение металла. Известно, что все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Степень увеличения или уменьшения первоначального размера При наблюдении за изменением объема детали используют коэффициент объемного расширения, который определяется как утроенный коэффициент линейного расширения. Материалы, имеющие большой коэффициент расширения, применяются в приборостроении для деталей автоматически действующих механизмов. При определенной температуре такие детали, удлиняясь, могут включать либо размыкать электрическую цепь. Минимальный коэффициент линейного расширения имеет сплав Fe — Ni, называемый инваром. Его коэффициент расширения в 8 раз маньше железа. Теплопроводность. Различные детали теплотехнической аппаратуры — радиаторы автомобилей и самолетов, внутренние стеНки рабочих камер холодильных установок, стенки котлов ит. д.— должны обладать способностью хорошо проводить тепло. Детали и инструменты, подвергающиеся в процессе работы местным разогревай, также должны быстро отдавать это тепло, чтобы не наступало оплавление. Способность проводить тепло называется теплопроводностью. Лучшей теплопроводностью обладают чистые металлы, такие, как Си, Ag, А1. Электропроводность. К материалам, используемым в электротехнике, могут’ предъявляться два противоположных требования: либо они должны обладать способностью хорошо, т. е. без потерь на тепло, проводить электрический ток, либо, наоборот, разогреваясь, излучать тепло при прохождении через проводник электрического тока. Эти два противоположных свойства называются электропроводностью и электросопротивлением. Хорошая электропроводность необходима для токонесущих проводов. Обычно такие провода изготовляются из чистых металлов Си или А1, так как они обладают хорошей электропроводностью. При изготовлении спиралей электронагревательных приборов необходимо, чтобы при прохождении тока спираль разогревалась и производила нагрев окружающей ее среды. Обычно в качестве такого материала применяют не чистые металлы, а сплавы, чаще всего сплавы Ni и Сг (нихромы). Магнитные свойства. Такие же различные требования предъявляются к материалам, идущим на изготовление постоянных магнитов и сердечников электромагнитов. Постоянные магниты необходимо изготовлять из тех материалов, которые обладают способностью намагничиваться и сохранять эти магнитные свойства. Сердечники электромагнитов должны намагничиваться, но могут не сохранять эти свойства при выключенном электромагните. Наиболее заметными магнитными свойствами обладают Fen (до температуры 768°), Ni, Со и их сплавы, названные за свои ярко выраженные свойства ферромагнитными. Другие металлы не имеют таких магнитных свойств. Способность намагничиваться оценивается величиной, называемой магнитной проницаемостью. Магнитная проницаемость воздуха принята за единицу. У железа она составляет 2000— 3000 ад. Реклама: Читать далее: Механические свойства металлов и способы их определения Статьи по теме: Токарные станки Принципы сборки Слесарные работы Отделочные работы Основные методы обработки металлов резанием Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Какие физические свойства металлов используют в технике

Физические свойства металлов

Особенностями строения металлов определяются их характерные физические свойства.

Пластичность. При деформации (изменении формы куска металла) ионы лишь смещаются относительно друг друга, но разрыва не происходит, так как связывающие их электроны, соответственно переместившись, продолжают осуществлять связь между сместившимися ионами. На практике пластичность проявляется в том, что под ударами молота металлы не дробятся на куски, а расплющиваются – они ковки. Самый пластичный металл – золото: его можно вытягивать в тонкие золотые нити, невидимые человеческому глазу или раскатывать в тончайшие полупрозрачные листы.

Электрическая проводимость объясняется способностью электронов легко перемещаться по всему куску металла.

Высокая теплопроводность также обусловлена движением электронов, так как именно они передают теплоту в разные участки куска металла, благодаря электронам металлы обладают характерными оптическими свойствами непрозрачности и металлического блеска. Металлы блестят потому, что отражают от своей поверхности световые лучи, а не пропускают их, как стекло, и не поглощают их как сажа.

Различные свойства проявляются в металлах в неодинаковой степени. Самой лучшей проводимостью обладает серебро, второе место по электронной проводимости занимает медь, далее следует алюминий. С помощью этих металлов можно передавать электрическую энергию на большие расстояния . Но в электротехнике в качестве материала для проводки используются алюминий и медь, так они значительно дешевле серебра.

В таком же порядке металлы располагаются и по теплопроводности: серебро, медь, алюминий.

Из более важных свойств металла стоит обратить внимание на плотность, твёрдость, прочность и температуру плавления. Плотность металла тем больше, чем больше его относительная атомная масса и чем меньше радиус атома и наоборот. Например, у лития – 534 кг/м3, а у осмия – 22500 кг/м3. Металлы с плотностью ниже 5000 кг/м3 называют лёгкими: магний, алюминий, титан. Металлы с большой плотностью: свинец, осмий.

Такие свойства металлов, как прочность, твёрдость и температура плавления зависят от прочности металлической связи. Особенно сильна эта связь у тяжёлых металлов с достраивающимся предпоследним электронным слоем атома: тантала, вольфрама и др. Эти металлы и отличаются высокой твёрдостью и низкой плавкостью.

Температура плавления металлов изменяется от 39˚ С (ртуть) до 3410˚ С (вольфрам). Ртуть является единственным жидким металлом.

Твёрдость металлов изменяется в широких пределах: щелочные металлы достаточны мягкие, а саамы твёрдые металлы не поддаются обработке напильником.

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

blog.tutoronline.ru

Определение

Физические свойства материала — все свойства, которые присущи веществам без химического воздействия на них.

Любой материал остается неизменным (самим собой) при одном условии — до тех пор, пока неизменен его состав, а также строение его молекул. Если вещество немолекулярное — пока сохраняется одинаковым его состав и связь между атомами. А уже различия в физических свойствах и иных характеристиках материала помогают разделять смеси, состоящие из него.

Вам будет интересно:Праздное любопытство — это безопасно?

Важно знать и то, что физические свойства материала могут быть различными для различных его агрегатных материалов. Скажем, тепловые, электрические, механические, физические, оптические свойства вещества зависят от избранного направления в кристалле.

Физические свойства металлов

Все металлы имеют ряд общих, характерных для них свойств. Общими свойствами считаются: высокая электропроводность и теплопроводность, пластичность.

Разброс параметров у металлов очень велик, например, температура плавления может варьировать от 38,87 °C (Hg – ртуть) до 3380 °C (W – вольфрам), плотность – от 0,531 г/см3(Li – литий) до 22,5 г/см3(Os – осмий).

Коэффициент электропроводности металлов храктеризует их способность к проведению электричества. Коэффициент зависит от строения и свойств металла, у каждого металла он индивидуальный. Теория электропроводности состоит в том, что фактором электрического сопротивления металлов являются потери на излучение. Пользуясь теорией, можно вычислить коэффициент для любого металла.

Металлы способны испускать электроны при высокой температуре, это явление называется термоэлектронной эмиссией, возникающее также под воздействием других факторов (электро-магнитое поле, воздействие УФ и др.). Перепад температуры провоцирует в металлах появление электрического тока. Движения электронов в металлах обуславливают их теплопроводность. Отношение теплопроводности металлов и их электрической проводимости является постоянной величиной для всех металлов.

По магнитной восприимчивости металлы делятся на диамагнетики и парамагнетики.

Металлы непрозрачны, обладают металлическим блеском, сочетают в себе такие качества как: пластичность, вязкость, прочность, твердость и упругость. Все эти свойства зависят от целостности кристаллической решетки и состава.

Пластичность металлов находит большое практическое применение. Благодаря ей металлы можно подвергать различным воздействиям – ковке, вытягиванию, прокатке, штамповке. Это свойство можно объяснить специфическими свойствами металлической связи, которая связывает атомы металлов в кристаллической решетке.

Механические свойства реальных металлов характеризуются присутствием дефектов, в первую очередь дислокаций, потому что перемещение дислокаций по плоскостям кристаллической решетки с наиболее плотной упаковкой считается основным механизмом пластической деформации металлов. При взаимодействии дислокаций с другими дефектами вызывается увеличение сопротивления пластической деформации. Во время деформации количество дислокаций растет, одновременно с ними растет сопротивление деформации (деформационное упрочнение или наклеп). Подобные дефекты металла можно устранить при отжиге. В локализациях «сгущения» рост напряжений способен привести к образованию трещин, являющихся очагами разрушения металла.

Химические свойства металлов

Металлы обладают низким потенциалом ионизации и сродством к электрону, поэтому в химических реакциях выступают в качестве восстановителей, в растворах образуют катионы. Электроотрицательность у металлов ниже, чем у неметаллов. Могут входить в состав сложных анионов или комплексов, но при этом являются центрами положительного заряда. Лишь у амфотерных металлов (проявляющих как окислительные, так и восстановительные свойства) – Sn олово, Po полоний, Sb сурьма и др. – существуют соединения с отрицательной степенью окисления. Во всех химических соединениях у металлов химическая ковалентная полярная связь.

Сильно варьируется способность металлов к окислению. Основная часть металлов взаимодействует с кислородом воздуха при комнатной температуре, но скорость и механизм протекания реакции зависят от состава и чистоты металла (чаще образуются оксиды, у щелочных металлов – пероксиды). Некоторые металлы на воздухе образуют оксидную пленку, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления (Al – алюминий, Ti – титан, Сr – хром).

Плотность

Одно из важнейших свойств в материаловедении. Плотность разделяется на три категории:

• Истинная. Масса единицы объема материала, признанного абсолютно плотным.
• Средняя. Это уже масса единицы объема при естественном состоянии материала (с порами и пустотами). Таким образом, средняя плотность изделий из одного и того же материала может быть разной — в зависимости от пустотности и пористости.
• Насыпная. Используется для сыпучих материалов — это песок, щебень, цемент. Так называется отношение массы порошкообразных и зернистых материалов к ко всему занимаемому ими объему (включается в расчеты и пространство между частицами).

Вам будет интересно:Трон Ивана Грозного: описание, откуда появился, легенды, с ним связанные

Плотность материала влияет на его технологические характеристики — прочность, теплопроводность. Она будет прямо зависеть от пористости и влажности. С увеличением влажности, соответственно, плотность будет повышаться. Это и характерный показатель для определения экономичности материала.

Водопоглощение

Если рассказывать кратко о физических свойствах строительных материалов, то нельзя не упомянуть о водопоглощении — способности удерживать и впитывать жидкость. Свойство характеризуется объемом воды, впитываемым сухим материалом при его полном погружении в воду. Выражается в процентах от массы (материала).

Водопоглощение будет меньше истинной пористости изделия, так как определенное количество пор в нем остается закрытыми. Поэтому оно будет изменяться от их количества, объема, степени открытости. На величину будет влиять и природа материала, его гидрофильность.

В результате насыщения материала водой остальные его физические свойства порой значительно изменяются: возрастает теплопроводность и плотность, увеличивается объем (характерно для глины, древесины), понижается прочность из-за нарушения связей между отдельными частицами.

Пористость

Среди физических, технологических и механических свойств материалов не последнее место занимает и пористость. Это степень заполнения объема изделия порами.

В данном контексте поры — это мельчайшие ячейки, заполненные водой или воздухом. Они могут быть крупными и мелкими, открытыми и закрытыми. Если мелкие поры, к примеру, заполнены воздухом, это повышает теплоизоляционные свойства материала. Величина пористости помогает судить и о других важных характеристиках — долговечности, прочности, водопоглощении, плотности.

Открытые поры сообщаются как с окружающей средой, так и между собой, могут искусственно заполняться водой при погружении материала в жидкость. Обычно чередуются с закрытыми. В звукопоглощающих материалах, к примеру, искусственно создается открытая пористость и перфорация — для более интенсивного поглощения звуковой энергии.

Закрытые поры по распределению и размеру характеризуется следующим:

• Интегральная кривая распределения объема пор в единице объема по их радиусам.
• Дифференциальная кривая распределения по радиусам объема пор.

Водопроницаемость

Это физическое свойство — способность материалов пропускать через себя жидкость под давлением. Характеризуется объемом воды ,которая за 1 час проходит через 1 кв. м материала под давлением в 1 МПа.

Важно отметить, что встречаются и полностью водонепроницаемые материалы. Это сталь, битум, стекло, основные разновидности пластмасс.

Гигроскопичность

Как определяется данное физическое свойство материалов в материаловедении? Гигроскопичность — способность поглощать водяные пары и удерживать их внутри себя как следствие капиллярной конденсации. Напрямую зависит от относительной влажности и температуры воздуха, размера, разновидности и количества пор вещества, его природы.

Если материал активно притягивает своей поверхностью молекулы воды, то он называется гидрофильным. Если материал, напротив, отталкивает их от себя, то он носит имя гидрофобного. Помимо этого, отдельные гидрофильные материалы отлично растворяются в воде, в то время как гидрофобные стойко сопротивляются воздействию водных сред.

Воздухостойкость

Воздухостойкостью называется способность материала в течение длительного времени выдерживать многократное систематическое высушивание и увлажнение без потерь своей механической плотности, а также без значительных деформаций.

Какие-то материалы при периодическом увлажнении начинают разбухать, какие-то — дают усадку, какие-то — слишком коробятся. Древесина, например, подвергается знакопеременным деформациям. Цемент при частом увлажнении-высыхании склонен разрушаться, осыпаться.

Влагоотдача

Это способность материала отдавать влагу в окружающую среду. Находясь на воздухе, сырье и изделия сохраняют свою влажность только в определенных условиях — при относительной равновесной влажности воздуха. Если показатель ниже этой величины, то материал начинает отдавать влагу в атмосферу, высушиваться.

Скорость этого процесса зависит от нескольких факторов: от разности между влажностью самого материала и влажностью воздуха (чем она больше, тем интенсивнее высушивание), от свойств самого материала — его пористости, природы, гидрофобности. Так, сырье с крупными порами, гидрофобное будет легче отдать жидкость, нежели материал гидрофильный, с мелкими порами.

Сплавы – определение, состав, свойства и применение

Вещество, полученное в результате смешивания двух или более металлов, называется сплавом. Комбинации металлов и других элементов также могут быть использованы для создания сплавов. Свойства сплавов часто отличаются от свойств составляющих их компонентов. По сравнению с чистыми металлами сплавы часто обладают большей прочностью и твердостью. Красное золото, полученное путем соединения меди и золота, является примером сплава. Белое золото, изготовленное путем соединения серебра и золота, является еще одним важным сплавом золота. Несколько свойств металлов, таких как ковкость, пластичность, прочность и т. д., можно улучшить, смешивая с ними другие металлы. Смесь различных металлов называется сплавом.

Что такое сплавы?

Сплав представляет собой смесь двух или более металлов или сплав представляет собой смесь металла и небольшого количества неметаллов.

Чистые металлы никогда не используются в промышленности для производственных целей. Комбинация металлов используется для улучшения свойств одного металла, и эта комбинация металлов известна как сплав. Он также может содержать металл и неметалл. Как правило, сплав металлов получают путем плавления различных металлов в соответствующих пропорциях и последующего охлаждения смеси до комнатной температуры. Сплав металла и неметалла можно приготовить, сначала расплавив металл, а затем растворив в нем неметалл с последующим охлаждением до комнатной температуры. По сравнению с металлами сплавы обладают большей прочностью и служат дольше.

Например- 

1. Алюминий легкий, но не прочный, но сплав алюминия с медью, магнием и марганцем легкий и прочный.
2. Металлический алюминий легкий, но не твердый, а сплав алюминия с магнием легкий и твердый.
3. Железо является наиболее широко используемым металлом. Но в чистом виде его никогда не используют, потому что чистое железо очень мягкое и очень легко растягивается в горячем состоянии. Когда небольшое количество углерода смешивается с железом, получается сплав, называемый сталью. Также, когда железо смешивается с хромом и никелем, мы получаем сплав, называемый нержавеющей сталью, который является прочным, жестким и совсем не ржавеет.

Различные составы сплавов

Некоторые из распространенных сплавов: латунь, сталь, нержавеющая сталь, бронза, припой, амальгама и т. д. Составы различных сплавов приведены ниже:

• Бронза была первым обнаруженным сплавом. Он состоит из меди и олова. Он имеет содержание меди 90% и содержание олова 10%. Для улучшения общих характеристик могут быть добавлены очень небольшие количества цинка, никеля или марганца.
• Из меди и цинка получают латунь. Он содержит примерно 80 % меди и 20 % цинка. Другие компоненты могут быть добавлены в меньших количествах. Латунь используется для улучшения электрических характеристик меди.
• Сталь производится путем смешивания 90 % железа и 1 % углерода. Он более устойчив к коррозии и долговечен.
• Нержавеющая сталь производится путем смешивания железа с хромом и никелем. Он содержит примерно 18 % хрома и 5 % никеля.
• Alnico представляет собой металлический сплав, состоящий из железа, никеля, кобальта и алюминия.
• Сплавы олова и свинца используются для изготовления припоя. Он состоит из 50 % свинца и 50 % олова.
• Чугун получают путем смешивания железа с углеродом. Он содержит 96-98% железа и 2-4% углерода. Также могут быть обнаружены следы кремния.
• Стерлинговое серебро производится путем соединения 92,5 % серебра и 7,5 % других металлов, чаще всего меди. Если воздух содержит соединения серы, серебро разъедает и чернеет. Медь или другие металлы можно смешать с серебром, чтобы получить этот сплав, уменьшающий потускнение.
• Никель, хром и железо используются для изготовления нихрома. Обладает высокими сопротивлением, температурой плавления, пластичностью и другими свойствами. Он имеет высокое сопротивление потоку электронов и трудно окисляется.
• Амальгама представляет собой сплав ртути, включающий один или несколько дополнительных металлов. Раствор металлического натрия в жидкой металлической ртути известен как амальгама натрия.
• Золото чистотой 24 карата считается самым чистым. Чистое золото очень мягкое, из-за чего не подходит для изготовления украшений. Чтобы сделать золото более твердым, его смешивают с небольшим количеством серебра или меди. В Индии золотые украшения изготавливаются из 22-каратного золота, что означает, что 22 части чистого золота сплавляются с 2 частями серебра или меди.

Свойства сплавов

Каждый сплав обладает определенными полезными свойствами. Свойства сплава отличаются от свойств отдельных металлов, из которых он изготовлен. Некоторые свойства сплавов приведены ниже.

1. Сплавы тверже металлов, входящих в их состав.
2. Сплавы более устойчивы к коррозии, чем чистые металлы.
3. Сплавы более долговечны, чем металлы, из которых они сделаны.
4. Электропроводность сплавов ниже, чем у чистых металлов.
5. Сплавы имеют более низкую температуру плавления, чем металлы, из которых они сделаны.
6. Сплавы обладают большей пластичностью, чем составляющие их металлы.

Использование сплавов

Сплавы используются в нашей повседневной жизни по-разному. Некоторые из наиболее распространенных применений сплавов приведены ниже.

• Латунь используется для изготовления кухонной утвари, винтов, замков, дверных ручек, электроприборов, застежек-молний, ​​музыкальных инструментов, декоративных и подарочных изделий
• Бронза используется для изготовления статуй, монет, медалей, кухонной утвари и музыкальных инструментов, в том числе другие вещи.
• Alnico представляет собой ферромагнитное вещество и используется в постоянных магнитах.
• Припой используется для ремонта или соединения двух металлических деталей, т. е. для неразъемного соединения электрических компонентов.
• Хирургические инструменты, музыкальные инструменты, столовые приборы и украшения изготовлены из стерлингового серебра.
• Нержавеющая сталь используется для строительства железных дорог, мостов, автомобильных дорог, аэропортов и т. д. Она также используется для изготовления посуды и других изделий.
• Сплавы алюминия легкие, поэтому их используют для изготовления корпусов самолетов и их деталей.
• Благодаря своей жаропрочности и сверхпластичности титановые сплавы широко используются в аэрокосмической промышленности.
• Амальгама представляет собой сплав ртути, используемый в медицинских процедурах. Стоматологи также используют его для исправления полостей в зубах.
• Некоторые сплавы золота, такие как розовое золото, используются для изготовления ювелирных изделий.

Железная колонна в Дели

Железная колонна возле Кутуб-Минар в Дели состоит из кованого железа, представляющего собой низкоуглеродистую сталь. Его высота 8 метров, а вес 6000 кг. Индийские мастера по железу построили эту колонну в 400 г. до н.э. Хотя кованое железо медленно ржавеет со временем, мастера по металлу разработали процесс, который предотвратил ржавчину колонны из кованого железа даже через тысячи лет.

Образование тонкой пленки магнитного оксида железа на поверхности предотвратило коррозию. Этот тонкий слой образовался на поверхности столба в результате финишной обработки столба путем окрашивания его смесью различных солей с последующим нагревом и быстрым охлаждением. Эта колонна стоит в хорошем состоянии более 2000 лет после того, как была сделана. Этот столб совсем не заржавел. Это говорит о том, что древние индийцы хорошо разбирались в металлах и сплавах.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Что означает 22 карата золота?

Ответ:

22 карата золота означает, что 22 части чистого золота сплавлены с 2 частями серебра или меди.

Вопрос 2: Как изготавливается сплав?

Ответ:

Сплав металлов получают путем смешивания различных металлов в расплавленном состоянии в необходимых пропорциях и последующего охлаждения их смеси до комнатной температуры.

Вопрос 3: Как сплавы используются в аэрокосмической промышленности?

Ответ:

Алюминий — легкий металл, его сплавы используются в аэрокосмической промышленности. Эти сплавы используются для изготовления корпусов самолетов и изготовления высокопрочных деталей реактивных двигателей. Эти части имеют дело с крайностями температуры, давления и вибрации. Они обеспечивают высокую прочность и способность функционировать при очень высоких температурах.

Вопрос 4: Какой сплав используют стоматологи?

Ответ:

Амальгама представляет собой сплав металлической ртути. Амальгама, состоящая из ртути, серебра, олова и цинка, используется стоматологами для пломбирования зубов.

Вопрос 5: Почему Железный столб в Дели до сих пор не заржавел?

Ответ:

Образование тонкой пленки магнитного оксида железа на поверхности столба предотвратило ржавление железного столба в результате финишной обработки столба путем окраски его смесь различных солей, затем нагревание и быстрое охлаждение.

Вопрос 6: Из каких компонентов состоит нержавеющая сталь?

Ответ:

Нержавеющая сталь представляет собой смесь железа с хромом и никелем. Он очень прочный и не ржавеет. Часто используется для изготовления посуды.

Структура металлов и сплавов: свойства и примеры

Подсчитано, что ежегодно выбрасываются или теряются пенни на сумму 62 миллиона долларов. Хотя в целом это много, потеря 2 или 3 центов здесь или там не имеет значения для большинства людей. На самом деле, люди пытаются помешать монетному двору их производить, так как мы теряют 70 миллионов долларов в год, производя их. Материал, используемый в копейках, стоит больше, чем сама копейка!

Первоначально монеты изготавливались только из меди, но позже стали изготавливаться из медно-цинкового сплава из-за роста стоимости меди. В этой статье мы узнаем о структуре металлов и сплавов s !

• Сначала мы рассмотрим основы металлов и определим сплавы
• Далее мы рассмотрим основную структуру и свойства металлов и сплавов
• Затем мы рассмотрим состав и структуру сплавов
• Мы также рассмотрим атомные структуры каждого
• Наконец, мы рассмотрим три типа кристаллических структур, которые могут быть сформированы, и то, как они образуют зерно . структура .

Знакомство с металлами и сплавами

Прежде чем углубляться в структуру металлов и сплавов, давайте подробно остановимся на типах элементов, встречающихся в периодической таблице. Есть три типа элементов:

• металлоиды

• металлы

• неметаллы

Периодическая таблица, отсортированная по типу элемента. Достояние Викимедиа.

Как вы увидите розовым цветом, существует много металлов, которые сгруппированы на основе общих свойств (которые мы обсудим позже).

Металлы могут образовывать сплавов .

Сплав представляет собой смесь двух или более металлов или смесь металла и неметалла.

Существует два типа сплавов: 1. Сплавы-заменители

2 . Сплавы внедрения В сплаве замещения некоторые атомы металла заменены атомами другого элемента аналогичного размера. В сплаве внедрения более мелкие атомы другого элемента заполняют «пробелы» в структуре металла.

Структура и свойства металлов и сплавов

Теперь поговорим о структуре и свойствах металлов и сплавов. Металлы отличаются своими уникальными характеристиками. К ним относятся:

• Высокая точка плавления

• Хорошие проводники тепла и электричества

• СДЕЛАЖИТЕЛЬНЫЕ (можно легко согнуть/легко растянуться без выносливости)

• DUCTILE (может быть легко растянут без поломки)

• (может быть легко растянут без поломки)

• (может быть легко растянут без поломки)

• . Высокая плотность

Хотя вы можете предположить, что сплавы обладают характеристиками отдельных металлов, из которых они сделаны, вы ошибаетесь. Обычно мы создаем сплавы, чтобы «максимизировать» определенные характеристики.

Разница между металлами и сплавами :

• сплавы более сложнее, чем компонентные металлы

• Сплавы более устойчивы к коррозии, чем чистые металлы

• Аллеи.

• Сплавы более пластичны, чем металлы-компоненты

• Сплавы более долговечны, чем металлы-компоненты

• Сплавы обладают меньшей проводимостью, чем металлы-компоненты

Эти свойства делают сплавы более полезными, чем чистые металлы. Например, сталь (железо + углерод) — распространенный сплав, используемый в строительных материалах. Это имеет смысл, поскольку он может выдерживать больший вес, менее подвержен коррозии и ему легче придать форму, чем железу.

Состав и структура металлических сплавов

Общая структура металлического сплава зависит от его состава. Сплавы могут иметь разное соотношение металлов и могут содержать несколько металлов. Вот диаграмма с некоторыми общие сплавы и их композиции .

Название сплава	Состав	Пример использования
Амальгама	Ртуть (45-55%), остальное (12 903 медь, цинк, цинк 55%): 45-55%: Стоматологические опилки
Латунь	Медь (65–90%), цинк (10–35%)	Дверные ручки и замки
Бронза	Медь (78–952%), олово %), остальные %: марганец, фосфор, алюминий или кремний	Статуи
Чугун	Железо (96-98%), углерод (2-4%), остальное %: кремний	(3-10%), цинк (2-3%), остаток %: фосфор	Ружья
Олово	Олово (80-99%), остаток %: медь, свинец, сурьма	Декоративные элементы
Нержавеющая сталь	Железо (>50%), хром (10-30%), остальные %: углерод, никель, марганец, молибден и другие металлы.	Ювелирные изделия
Серебро	Серебро (92,5%), медь (7,5%)	Медицинские инструменты

Атомная структура металлов и сплавов простая206

Структура чистого металла. Исследуй умнее Оригинал.

Атомы аккуратно выровнены и имеют одинаковый размер. Они не обязательно должны быть прямоугольной формы, но всегда расположены на равном расстоянии друг от друга и относительно близко друг к другу.

Сплавы разные. Атомная структура зависит от типа сплава: замещения или внедрения.

Вот как выглядит замещающий сплав:

Структура замещающего сплава. StudySmarter Original

Как следует из названия, атомы одного металла заменяются атомами другого. Эти новые атомы по размеру аналогичны атомам других металлов.

Сплавы внедрения:

Структура сплава внедрения. Исследуй умнее Оригинал.

В сплаве внедрения атомы второго металла намного меньше атомов чистого исходного металла. Эти более мелкие атомы помещаются в «дыры» исходной структуры.

Эти типы сплавов можно комбинировать, поэтому сплав может иметь структуру, представляющую собой комбинацию двух показанных выше.

Кристаллическая структура металлов и сплавов

Металлы и сплавы обычно имеют кристаллическую структуру . Есть три основных структур , которые может иметь кристалл:

1. Объемно-центрированная кубическая (ОЦК)

2. Гексагональная закрытая упаковка (ГПУ)

Когда мы смотрим на эти структуры, мы часто ссылаемся на элементарную ячейку .

Элементарная ячейка — это наименьшая часть решетки, которая показывает трехмерную структуру всего кристалла.

По сути, кристалл — это одна и та же элементарная ячейка, повторяющаяся несколько раз. Металлы и сплавы формируют эти структуры, так как они наиболее эффективно заполняют пространство.

Первый тип кристалла — объемно-центрированный кубический ( BCC ) . Его структура показана ниже:

Объемно-центрированная кубическая элементарная ячейка и вся структура. Исследуй умнее Оригинал.

Общая форма — куб с атомами в каждом углу. В центре «тела» есть еще один атом, отсюда и название.

Далее у нас есть гексагональная закрытая упаковка (HCP) структура:

гексагональная закрытая упаковка и элементарная ячейка. Исследуй умнее Оригинал.

Элементарная ячейка для этого типа намного сложнее. Верхняя и нижняя грани структуры представляют собой шестиугольники с атомом в каждой точке и в центре. В центре клетки находится треугольная форма с атомом в каждой точке.

Наконец, у нас есть кубическая закрытоупакованная (CCP)/гранецентрированная кубическая (FCC) структура :

Кубическая закрытоупакованная/гранецентрированная кубическая элементарная ячейка и структура. Исследуй умнее Оригинал.

Как и в случае со структурой BCC, основная форма — куб. В каждом углу есть атом и по одному атому в центре каждой грани.

Зернистая структура металлов и сплавов

Отдельные кристаллические структуры группируются вместе, образуя зерен . Эти зерна объединяются, чтобы сформировать зернистую структуру , которую можно рассмотреть в микроскоп. На изображении ниже показана структура зерна нержавеющей стали.

Структура зерен нержавеющей стали под микроскопом. Достояние Викимедиа.

Размер и ориентация зерен зависят от:

• Состав (сплав)
• Химические воздействия (например, коррозия)
• Физические воздействия (например, тепло)
• Механические воздействия (из-за процесса формования, например, ковки)

Сами зерна образуются при затвердевании расплавленного материала. Структура зерна адаптирована для применения металлического сплава. Например, структура зерна медно-никелевого сплава устроена таким образом, что металл можно прессовать для изготовления пятицентовых монет.

Глядя на зернистую структуру (также называемую микроструктура ) может рассказать вам о свойствах материала, таких как прочность, твердость и пластичность.

Структура металлов и сплавов. Ключевые выводы

• Сплав представляет собой смесь двух или более металлов или смесь металла и неметалла.
• Существует два типа сплавов: 1. Сплавы замещения 2. Сплавы внедрения
• Различия между металлами и сплавами: ~Тверже, чем составные металлы. чем металлы компонентов ~Более долговечны, чем металлы компонентов ~Менее проводимость, чем металлы компонентов
• В сплаве замещения атомы одного металла заменяют некоторые атомы другого. В сплаве внедрения атомы одного металла помещаются в щели в структуре металла.
• Существуют три основные структуры, которые может иметь кристалл:
  1. объемно-центрированная кубическая (ОЦК)
  2. гексагональная плотноупакованная (ГЦК)
  3. кубическая плотноупакованная (кубическая кубическая)/гранецентрированная кубическая (гцк)
• Элементарная ячейка — это наименьшая часть решетки, которая показывает трехмерную структуру всего кристалла.