ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные закономерности химии d-элементов из "Общая химия Изд2" Металлические сплавы. Металлические сплавы — это вещества, обладающие металлическими свойствами и состоящие из двух или более элементов, из которых хотя бы один является металлом. Их получают охлаждением расплавленных смесей, совместным осаждением из газовой фазы, электроосаждением из растворов и расплавов, диффузионным насыщением. Свойства сплавов значительно отличаются от свойств металлов. Например, прочность на разрыв сплава меди и цинка (латуни) в три раза выще, чем у меди и в щесть раз по сравнению с цинком. Железо хорощо растворимо, а его сплав с хро- мом и никелем (нержавеюща сталь) - устойчив в разбавленной серной кислоте. Различают однофазные сплавы (твердые растворы), механические смеси и химические соединения (интерметаллиды). [c.353] Атомы растворяющихся элементов занимают либо узлы кристаллической решетки (растворы замещения), либо места между узлами (растворы внедрения). Растворы замещения образуют компоненты с близкими электронными структурами и размерами атомов. При растворении неметаллов в металлах обычно возникают растворы внедрения. Для твердых растворов характерно постепенное изменение свойств с изменением их состава. Прочность и твердость твердых растворов обычно выше, а электрическая проводимость и теплопроводность ниже, чем у каждого из компонентов в отдельности. [c.354] Для большинства эвтектических сплавов наблюдается ограниченная растворимость компонентов. Например, растворимость олова в свинце и свинца в олове составляет соответственно атомных долей 19,5 и 2,5 % (рис. 11.7, б). [c.355] При сильном взаимодействии между металлами образуются химические соединения, называемые интерметаллидами. Диаграмма плавкости таких систем имеет максимум (рис. 11.8). Химические соединения могут иметь постоянный (дальтониды, рис. 11.8, а) или переменный состав (бертоллиды рис. 11.8, б). Наряду с интерметаллидами в системе возникают эвтектики ( , и Ег, рис. 11.8). Кроме того, возможна взаимная растворимость компонентов (фазы аир, рис. 11.8). Возможны и более сложные диаграммы плавкости. [c.355] Обычно составы интерметаллидов не соответствуют формальным валентностям металлов. Кристаллические структуры интерметаллидов, как правило непохожи на структуры индивидуальных компонентов. Свойства химических соединений существенно отличаются от свойств исходных металлов. Они характеризуются меньшими значениями теплопроводности и электрической проводимости, чем образующие их компоненты. Некоторые интерметаллиды являются даже полупроводниками. [c.356] Интерметаллиды характеризуются хрупкостью, но становятся пластичными при температурах, близких к температурам плавления. Многие из них имеют высокую химическую стойкость. [c.356] металлические сплавы существуют в виде твердых растворов, механических смесей, интерметаллидов и их сочетаний. [c.356] Композиционные материалы. Керметы. Композиционные материалы (композиты) получают объемным сочетанием химически разнородных компонентов при сохранении границы раздела между ними. Свойства композитов существенно отличаются от свойств входящих в них компонентов. [c.356] Композиционные материалы состоят из основы (матрицы) и добавок (порошков, волокон, стружки и т.д.). в качестве основы применяют металлы, полимеры, керамику и другие материалы. Если основой служат металлы, то добавками являются металлические нитевидные кристаллы, неорганические волокна и порошки (оксиды алюминия, кварц, алюмосиликаты и др.). Композиты, матрицей которых служит керамика, а добавками — металлы, называются керамикометаллическими материалами или керметами. В качестве матрицы керметов обычно применяют оксиды алюминия, хрома, магния, циркония, карбиды вольфрама, кобальта, бориды циркония и хрома. Добавками могут служить металлы, сродство которых соответственно к кислороду, углероду, бору меньше, чем сродство к этим элементам металлов основы. Наиболее распространены сочетания оксидов алюминия с молибденом, вольфрамом, танталом, никелем, кобальтом, оксида хрома с вольфрамом, оксида магния с никелем, диоксида циркония с молибденом, карбидов титана и хрома с никелем и кобальтом. [c.356] Композиты получают различными методами порошковой металлургии, пропитки расплавленным металлом, химического и электрохимического осаждения металлов на основу. Метод порошковой металлургии включает операции смешения компонентов, их формирования прессованием или прокаткой и спекания. В методе пропитки расплавленный металл заполняет поры в керамической матрице или в сетке из другого металла. [c.357] Композиты характеризуются высокой прочностью, твердостью, износостойкостью. Например, предел прочности на растяжение композита, состоящего из железного порошка и нитевидных кристаллов оксида алюминия в три раза выше, чем у неармированного железа. В пять раз возрастает усталостная прочность меди при ее армировании волокнами вольфрама. Композиты широко используются в качестве конструкционных материалов, материалов износостойких контактов, подшипников, штампов и инструментов. Многие из них обладают жаростойкостью, поэтому служат огнеупорами, материалами чехлов термопар, испарителей металлов, тепловыделяющих элементов, аварийных стержней в атомной энергетике и др. [c.357] Химически стойкие керамические матрицы защищают металлы-добавки от коррозии и воздействия агрессивных сред, поэтому многие керметы устойчивы в морской воде, растворах солей, щелочей и даже кислот. [c.357] металлические композиты представляют собой гетерогенное сочетание металлов и сплавов с другими металлами и керамическими фазами. Свойства композитов существенно отличаются от свойств входящих в них компонентов. [c.357] Вследствие своей активности щелочные и щелочно-земельные металлы не могут находится в атмосфере, поэтому хранятся в запаянном состоянии в керосине или под слоем вазелина или парафина. Все -металлы образуют оксиды, при растворении которых образуются щелочи. Оксид магния мало растворим в воде, его гидроксид М (ОН)г — имеет основный характер. Оксид бериллия амфотерен. [c.358] При взаимодействии с галогенами образуются хорошо растворимые в воде галогениды. Также хорошо растворимы в воде нитраты этих металлов. Растворимость сульфатов и карбонатов элементов II группы значительно меньше, чем у элементов I группы. [c.358] Щелочные металлы. Натрий Na, калий К, литий Li (0,0065 %) и рубидий Rb (0,015 %) относятся к распространенным, а цезий s (Т-Ю %) — к малораспространенным в земной коре элементам, а франций Fr — к искусственно полученным элементам. [c.359] Со многими [еталлами щелочные металлы образуют интерметаллиды. [c.359] Вернуться к основной статье