Fémötvözetek és kompozitok
Fémötvözetek és kompozitok
Ötvözetek. Fém ötvözetek - olyan anyag, amelynek fémes tulajdonságokkal, és amely két vagy több elemet, amelyek közül legalább az egyik egy fém. Ezek lehűtésével nyert az olvadt keveréket, ízületi gőzfázisból, elektrolitikus oldatok és olvadékok, diffúziós telítettség. A tulajdonságait a ötvözetek jelentősen eltér a tulajdonságait fémek. Például, az erejét a ötvözet réz és cink rés (sárgaréz) háromszor magasabb, mint a réz és hatszor képest a cink. Könnyen oldható vas, és a tartalmazó ötvözet krómot és nikkelt (rozsdamentes acél) - ellenáll a hígított kénsav. Megkülönböztetni egyfázisú ötvözetek (szilárd oldatok), mechanikai és kémiai vegyületek keverékét, (intermetallikus vegyületek).
A szilárd oldatok - az a fázis változó összetételű, amelyben a különböző atomok közös kristályrácsban. Szinte minden fém alkot szilárd oldatot, más fémek és nemfémek. Azonban, a legtöbb esetben, az oldhatóság, a többi elem fémek kicsi és néha elhanyagolható. Számos rendszer teljes kölcsönös oldhatósága (folytonos szilárd oldatok). Példák az ilyen szilárd oldat ötvözetek árok ezüst - arany, nikkel - kobalt, réz - nikkel, molibdén - volfrám. Ábra. Nikkel - 6.5 ábrát olvadáspontú szilárd oldat a réz csökkent.
Az atomok vagy feloldásával elemek foglalnak rácspontjain (szubsztitúció oldatok), vagy a tér között csomópontok (intersticiális megoldásokat). helyettesítési megoldások képeznek elektronikus alkatrészek hasonló struktúrák és méretek az atomok. Amikor feloldunk nemfémek fémek általában akkor intersticiális megoldásokat. A szilárd oldatok jellemzi fokozatos változása tulajdonságok a változó összetételük. A szilárdság és keménység a szilárd oldatok általában magasabb, és az elektromos vezetőképesség és a hővezető képessége alacsonyabb, mint az egyes komponensek külön-külön.
Sok fémek egymásban kölcsönösen oldódnak olvadt állapotban, míg a keverék lehűtése kristályokat képeznek, egy másik kristályrácsban. A olvadáspontja ilyen keverék olvadási hőmérséklete alatt az egyes komponensek. A készítmény, amelynek minimális olvadáspontja nevezzük eutektikus. Az eutektikus ötvözet áll nagyon finom kristályok az egyes komponensek. Eutektikus keverékét fémek jellemzően alkotnak, hasonló jellegű, de jelentősen eltérő a rács típusú, például ólom, ón, antimon, a kadmium és a bizmut, az ón és a cink. Ábra. 11.7 mutatja a diagram a kadmium olvadáspontú ötvözetek a bizmut és ón-ólom. Az eutektikus ötvözeteket jellemzi kis mérete és egységességének kristályok és nagy keménység és a mechanikai szilárdság. Ezért az ötvözetek ólom és az ón és az antimon használják tipográfiai betűtípus és az akkumulátor rácsok. Az alacsony olvadáspontú ötvözetek ólom és ón is használják, hogy forrasztási és csapágyak.
korlátozza a komponensek oldhatósági megfigyelt a legtöbb az eutektikus ötvözeteket. Például, a oldhatósága ón ólom, ón és ólom rendre atomi frakció 9,5 és 2,5% (ábra. 11.7,6).
Ha egy erős kölcsönhatás a fémek képződött kémiai vegyületek úgynevezett intermetallikus. Olvadási diagramja ilyen rendszerek maximális (ábra. 11,8). Kémiai vegyületek lehetnek állandó (daltonides, ábra 11.8 is.) Vagy változó összetételű (berthollides mutatja; 11,8, b.). Együtt intermellidami merülnek fel a rendszerben az eutektikus (E1 és E2, ábra. 11,8). Továbbá, lehetőség van a kölcsönös oldhatósága komponensek (aibris fázis. 11,8). Bonyolultabb egyenletes eloszlása diagram.
Kémiai vegyületek általában akkor közötti fémek eltérő elektronegativitási és kémiai tulajdonságok, például közötti magnézium és réz (MgCu2), nikkel (MgNi2), antimon (Mg3Sb2), az alumínium és a nikkel (NixAly), lantán (LaAl4), a kalcium és cink ( CaZn10), lantán és nikkel (LaNi5) és még sokan mások.
Jellemzően, a készítmények fémközi vegyületek nem felelnek meg a hivatalos fém vegyértékétől. Kristályos intermetallikus szerkezetek általában eltérően az egyes komponensek a szerkezet. Tulajdonságok kémiai vegyületek jelentősen eltérnek a tulajdonságai a kiindulási fémek. Jellemzőjük kisebb hővezető képessége és elektromos vezetőképessége, mint alkotó komponensek is. Egyesek még intermettalikus félvezetők.
Intermetallikus jellemzi morzsalékonyság, de plasztikussá válik közeli hőmérsékleten az olvadáspont. Sokan közülük magas kémiai ellenállás.
Jacques, fémötvözetek formájában léteznek a szilárd oldatok, a mechanikai keverék, intermetallikus vegyületek és ezek kombinációi.
Kompozit anyagok. Cermetek. Kompozit anyagok (kompozitok) előállított volumetrikus kombinációja kémiailag eltérő komponenseket, miközben a határfelület mentén. kompozitok tulajdonságai jelentősen eltérnek az őket alkotó komponensek.
Kompozit anyagok állnak egy bázis (mátrix) és adalékanyagok (porok, szálak, chipek, stb). Mivel bázisokat alkalmazunk fémek, polimerek, kerámiák és egyéb anyagok. Ha fémek alapján, az adalék fém bajuszát, szervetlen szálak és porok (alumínium-oxidok, szilícium-dioxid, alumínium-szilikátok, és mások.). Kompozitok mátrix, amely kerámia, és adalékanyagok - fémek, az úgynevezett kerámia-fém anyagok vagy cermet. Ahogy cermet mátrix alumínium-oxidok általánosan használt, króm, magnézium, cirkónium, karbidok volfrám, kobalt, cirkónium és króm boridot. Az adalékokat lehet fémeket, illetve amelyek az oxigénnel szembeni affinitásuk, a szén, a bór kisebb, mint az affinitást mutatnak az ilyen fém elemek a hordozófelületén. A leggyakoribb a kombinációja alumínium-molibdén, volfrám, tantál, nikkel, kobalt, króm, volfrám-oxid, magnézium-oxid, nikkel, molibdén, cirkónium-dioxid, titán-karbid és a króm a nikkel és kobalt.
Kompozitok elő különböző módszerek porkohászati, impregnálás olvadt fém, kémiai, és elektrokémiai lerakását fém szubsztrátumra. Porkohászati eljárás a következő lépéseket tartalmazza, a komponensek összekeverésével, azok képződése préseléssel vagy hengerléssel és szinterezés. A módszer impregnáló az olvadt fém kitölti a pórusokat a kerámia mátrix vagy rács egy másik fém.
A kompozitok jellemzi nagy szilárdság, keménység, kopásállóság. Például, a határértéket a szakítószilárdság a kompozit álló vaspor, valamint egy alumínium-oxid whisker kristályok háromszor magasabb, mint a nem-erősített vas. Ötször növeli a fáradtság erőt a réz annak erősítő szálak volfrám. Kompozitok széles körben alkalmazott szerkezeti anyagok, anyagok kopás kapcsolatok, csapágyak, meghal, és eszközöket. Sok ilyen van hőálló, így a tűzálló anyagok borító hőelemek Párologtatók fém fűtőelemek biztonsági rudak a nukleáris ipar és a többiek.
Kémiailag ellenálló kerámia mátrix megvédi a fémet a korróziótól adalékanyag és korrozív környezetben, és sok rezisztensek cermet tengervízben, sóoldatok, lúgok és még savat.
Így a fém kompozit heterogén kombinációja fémek és ötvözetek más fémekkel és kerámia fázisok. kompozitok tulajdonságai jelentősen eltérnek az őket alkotó komponensek.
Kérdések és feladatok önkontroll
Ebben az esetben, a nagyobb a különbség a fém és ötvözet tulajdonságai: a)
szilárd oldat; b) a fémközi vegyület?
Csökkentheti vagy növelheti olvadáspontja anyag folyik
ötvözet Vania: a) az eutektikus; b) a fémközi vegyület?
Számítsuk ki a móltörtje kadmium (%) a eutektikus bizmut-kadmium (lásd.
Ábra. 11.7 a).
11.19. Can-oxidok: a) Fe2Oj; b) A12O3 lehet alapjai cermet mátrixok
erősítő adalékanyagként krómot, ha a standard Gibbs energiája oxidképződés
DS /. 298 (kJ / mól) - 1576 (A12O3), - 1058 (Cr2O3) és - 740 (Fe2O3)?
11.20. Ksrmst álló alumínium-oxid, és a nikkel, gyárthatók Hee
iai helyreállítási nikkel a mátrixból A12Oz sók. Írja reakció
Recovery nikkel-hidrogén-karbonát jelenlétében, megnövelt hőmérsékleten.