Доклад на тему Цветные металлы

Содержание
  1. Реферат: Цветные металлы и их сплавы
  2. Введение
  3. 1. М едь и ее сплавы
  4. 1.1 Сплавы меди
  5. 1.1.1 Латуни
  6. 1.1.2 Бронзы
  7. 2. Алюминий и его сплавы
  8. 2.1 Деформируемые алюминиевые сплавы
  9. 2.2 Литейные алюминиевые сплавы
  10. 3. Цинк и его сплавы
  11. 4. Магний и его сплавы
  12. 4.1 Сплавы на основе магния
  13. Заключение
  14. Список использованных источников
  15. Методическая разработка по предмету: Материаловедение. Тема: Цветные металлы и их сплавы
  16. Однойко Юлия Сергеевна
  17. Основная цель процессов классифицирования
  18. Применение процесса классифицирования
  19. Общая характеристика металлов и сплавов
  20. Выводы
  21. Список источников
  22. Цветные металлы. Их свойства и применение
  23. fЦветные металлы: особенности применения и обработки
  24. Алюминий — это цветной металл, который обладает высокой электропроводностью, хорошей пластичностью, но имеет низкие механические свойства. Различают алюминий первичный и вторичный. Алюминий – металл серебристо-белого цвета. Температура плавления 650°С. Алюминий имеет кристаллическую ГЦК решетку. Алюминий обладает электрической проводимостью, составляющей 65% электрической проводимости меди. Алюминий занимает 3 место по распространению в земной коре после кислорода и кремния. Алюминий устойчив против атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность – 2,7г/см3 против 7,8г/см3 для железа и 8,94г/см3 для меди. Имеет хорошую тепло- и электропроводность. Хорошо обрабатывается давлением
  25. Сплавы, упрочняемые т/о, широко применяются в машиностроении, особенно в самолетостроении, т.к. обладают малым удельным весом при достаточно высоких механических свойствах. К ним относятся:
  26. Медь — это металл, который является наиболее распространенным среди цветных, обладающим высокой пластичностью, электропроводностью и теплопроводностью. Медь хорошо сплавляется со многими металлами, образуя сплавы, которые широко используются в машиностроении. Медь – металл красного, в изломе розового цвета. Медь относится к металлам, известным с глубокой древности
  27. Бронзы – это всякий медный сплав, кроме латуни. Это сплавы меди, в которых цинк не является основным легирующим элементом. Общей характеристикой бронз является высокая коррозионная стойкость и антифрикционность (от анти- и лат. frictio- трение). Бронзы отличаются высокой коррозионной устойчивостью и антифрикционными свойствами. Из них изготавливают вкладыши подшипников скольжения, венцы червячных зубчатых колес и другие детали
  28. Магний – металл серебристо-белого цвета. Температура плавления магния 650°С. Кристаллическая решетка гексагональная. Отличается низкой плотностью (1,74 г/см3), хорошей обрабатываемостью резанием, способностью воспринимать ударные и гасить вибрационные нагрузки
  29. Литейные магниевые сплавы. Наибольшее применение нашли сплавы системы Mg-Al-Zn (МЛ5, МЛ6). Они широко применяются в самолетостроении (корпуса приборов, насосов, коробок передач, фонари и двери кабин и т.д.), ракетной технике (корпуса ракет, обтекатели, топливные и кислородные баки, стабилизаторы), конструкциях автомобилей, особенно гоночных (корпуса, колеса, помпы и др.), в приборостроении (корпуса и детали приборов). Вследствие малой способности к поглощению тепловых нейтронов магниевые сплавы используют в атомной технике, а благодаря высокой демпфирующей способности – при производстве кожухов для электронной аппаратуры
  30. Виды обработки металлов

Реферат: Цветные металлы и их сплавы

Доклад на тему Цветные металлы

Министерство образования российской федерации

Новосибирский технологический институт

Московского государственного университета дизайна и технологии

(филиал)

Факультет заочного обучения и экстерната

Кафедра: «Машины и аппараты легкой промышленности»

РЕФЕРАТ

Дисциплина: Технология конструкционных материалов

Тема: Цветные металлы и их сплавы

Обозначение: ЗО8073

Новосибирск – 2010

Введение

1. Медь и ее сплавы

1.1 Сплавы меди

1.1.1 Латуни

1.1.2 Бронзы

2. Алюминий и его сплавы

2.1 Деформируемые алюминиевые сплавы

2.2 Литейные алюминиевые сплавы

3. Цинк и его сплавы

4. Магний и его сплавы

4.1 Сплавы на основе магния

Заключение

Список использованных источников

Введение

Цветная металлургия – отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на благородные, тяжелые, легкие и редкие.

К благородным металлам относят металлы с высокой коррозионной стойкостью: золото, платина, палладий, серебро, иридий, родий, рутений и осмий. Их используют в виде сплавов в электротехнике, электровакуумной технике, приборостроении, медицине и т.д.

К тяжелым относят металлы с большой плотностью: свинец, медь, хром, кобальт и т.д. Тяжелые металлы применяют главным образом как легирующие элементы, а такие металлы, как медь, свинец, цинк, отчасти кобальт, используются и в чистом виде.

К легким металлам относятся металлы с плотностью менее 5 грамм на кубический сантиметр: литий, калий, натрий, алюминий и т.д. Их применяют в качестве раскислителей металлов и сплавов, для легирования, в пиротехнике, фотографии, медицине и т.д.

К редким металлам относят металлы с особыми свойствами: вольфрам, молибден, селен, уран и т.д.

К группе широко применяемых цветных металлов относятся алюминий, титан, магний, медь, свинец, олово.

Цветные металлы обладают целым рядом весьма ценных свойств. Например, высокой теплопроводностью (алюминий, медь), очень малой плотностью (алюминий, магний), высокой коррозионной стойкостью (титан, алюминий).

По технологии изготовления заготовок и изделий цветные сплавы делятся на деформируемые и литые (иногда спеченые).

На основании этого деления различают металлургию легких металлов и металлургию тяжелых металлов.

1. М едь и ее сплавы

Медь – металл красного, в изломе розового цвета. Медь относится к металлам, известным с глубокой древности.

Технически чистая медь обладает высокой пластичностью и коррозийной стойкостью, высокой электропроводностью и теплопроводностью (100% чистая медь-эталон, то 65%-алюминий, 17% железо), а также стойкостью против атмосферной коррозии. Позволяет использовать ее в качестве кровельного материала ответственных зданий.

Температура плавления меди 1083°С. Кристаллическая решетка ГЦК. Плотность меди 8,94 г/см3 . Благодаря высокой пластичности медь хорошо обрабатывается давлением (из меди можно сделать фольгу толщиной 0,02 мм), плохо резанием.

Литейные свойства низкие из-за большой усадки.

На свойства меди большое влияние оказывают примеси: все, кроме серебра и бериллия ухудшают электропроводность.

Стоимость чистой меди постоянно повышается, а мировые запасы медной руды, по различным оценкам, истощатся в ближайшие 10-30 лет.

Медь маркируют буквой М, после которой стоит цифра. Чем больше цифра, тем больше в ней примесей. Наивысшая марка М00 – 99,99% меди, М4 – 99% меди.

В таблице 1 содержится информация по маркам меди в зависимости от чистоты согласно ГОСТ 859-78.

Таблица 1

Марка меди в зависимости от чистоты

МаркаМВЧкM00М0MlМ2МЗ
99,99399,9999,9599,999,799,5

После обозначения марки указывают способ изготовления меди: к –катодная, б – бескислородная, р – раскисленная. Медь огневого рафинирования не обозначается.

М00к – технически чистая катодная медь, содержащая не менее 99,99% меди и серебра.

МЗ – технически чистая медь огневого рафинирования, содержит не менее 99,5% меди.

1.1 Сплавы меди

В технике применяют 2 большие группы медных сплавов: латуни и бронзы.

1.1.1 Латуни

Латуни – сплавы меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80). Медные сплавы, предназначенные для изготовления деталей методами литья, называют литейными, а сплавы, предназначенные для изготовления деталей пластическим деформированием – сплавами, обрабатываемыми давлением.

Латуни дешевле меди и превосходят ее по прочности, вязкости и коррозионной стойкости. Обладают хорошими литейными свойствами.

Латуни, применяются в основном для изготовления деталей штамповкой, вытяжкой, раскаткой, вальцовкой, т.е. процессами, требующими высокой пластичности материала заготовки. Из латуни изготавливаются гильзы различных боеприпасов.

В зависимости от числа компонентов различают простые (двойные) и специальные (многокомпонентные) латуни.

Простые латуни содержат только Cu и Zn.

Специальные латуни содержат от 1 до 8% различных легирующих элементов (Л.Э.), повышающих механические свойства и коррозионную стойкость.

Al, Mn, Ni повышают механические свойства и коррозионную стойкость латуней. Свинец улучшает обрабатываемость резанием. Кремнистые латуни обладают хорошей жидкотекучестью и свариваемостью.

1.1.2 Бронзы

Бронзы – это сплавы меди с оловом (4-33% Sn), свинцом (до 30% Pb), алюминием (5-11% AL), кремнием (4-5% Si), сурьмой, фосфором и другими элементами.

Бронзы – это всякий медный сплав, кроме латуни. Это сплавы меди, в которых цинк не является основным легирующим элементом.

Общей характеристикой бронз является высокая коррозионная стойкость и антифрикционность (от анти- и лат. frictio- трение). Бронзы отличаются высокой коррозионной устойчивостью и антифрикционными свойствами.

Из них изготавливают вкладыши подшипников скольжения, венцы червячных зубчатых колес и другие детали.

Высокие литейные свойства некоторых бронз позволяют использовать их для изготовления художественных изделий, памятников, колоколов.

По химическому составу делятся на оловянные бронзы и без оловянные (специальные).

Оловянные бронзы обладают высокими механическими, литейными, антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью, обрабатываемостью резанием, но имеют ограниченное применение из-за дефицитности и дороговизны олова.

Специальные бронзы не только служат заменителями оловянных бронз, но и в ряде случаев превосходят их по своим механическим, антикоррозионным и технологическим свойствам:

Алюминиевые бронзы – 5-11% алюминия. Имеют более высокие механические и антифрикционные свойства, чем у оловянных бронз, но литейные свойства – ниже. Для повышения механических и антикоррозионных свойств вводят железо, марганец, никель (например, БрАЖ9-4). Из этих бронз изготовляют различные втулки, направляющие, мелкие ответственные детали.

Бериллиевые бронзы содержат 1,8-2,3% бериллия отличаются высокой твердостью, износоустойчивостью и упругостью (например, БрБ2, БрБМН1,7). Их применяют для пружин в приборах, которые работают в агрессивной среде.

Кремнистые бронзы – 3-4% кремния, легированные никелем, марганцем, цинком по механическим свойствам приближаются к сталям.

Свинцовистые бронзы содержат 30% свинца, являются хорошими антифрикционными сплавами и идут на изготовление подшипников скольжения.

Медные сплавы обозначают начальными буквами их названия (Бр или Л), после чего следуют первые буквы названий основных элементов, образующих сплав, и цифры, указывающие количество элемента в процентах.

Примеры:

– БрА9Мц2Л – бронза, содержащая 9% алюминия, 2% Mn, остальное Cu («Л» указывает, что сплав литейный);

– ЛЦ40Мц3Ж – латунь, содержащая 40% Zn, 3% Mn, ~l% Fe, остальное Cu;

– Бр0Ф8,0-0,3 – бронза содержащая 8% олова и 0,3% фосфора;

– ЛАМш77-2-0,05 – латунь содержащая 77% Cu, 2% Al, 0,055 мышьяка, остальное Zn (в обозначении латуни, предназначенной для обработки давлением, первое число указывает на содержание меди).

В несложных по составу латунях указывают только содержание в сплаве меди:

– Л96 – латунь содержащая 96% Cu и ~4% Zn (томпак);

– Лб3 – латунь содержащая 63% Cu и 37% Zn.

Высокая стоимость меди и сплавов на ее основе привела в 20 веке к поиску материалов для их замены. В настоящее время их успешно заменяют пластиками, композиционными материалами.

2. Алюминий и его сплавы

Алюминий – металл серебристо-белого цвета. Температура плавления 650°С. Алюминий имеет кристаллическую ГЦК решетку. Алюминий обладает электрической проводимостью, составляющей 65% электрической проводимости меди. Алюминий занимает 3 место по распространению в земной коре после кислорода и кремния.

Алюминий устойчив против атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность – 2,7г/см3 против 7,8г/см3 для железа и 8,94г/см3 для меди. Имеет хорошую тепло- и электропроводность. Хорошо обрабатывается давлением.

Маркируется буквой А и цифрой, указывающей на содержание алюминия. Алюминий особой чистоты имеет марку А999 – содержание Al в этой марке 99,999%. Алюминий высокой чистоты – А99, А95 содержат Al 99,99% и 99,95% соответственно. Технический алюминий – А85, А8, А7 и др.

Применяется в электропромышленности для изготовления проводников тока, в пищевой и химической промышленности.

Алюминий не стоек в кислой и щелочной среде, поэтому алюминиевая посуда не используется для маринадов, солений, кисломолочных продуктов.

Применяется в качестве раскислителя при производстве стали, для алитирования деталей с целью повышения их жаростойкости. В чистом виде применяется редко из-за низкой прочности – 50 МПа.

2.1 Деформируемые алюминиевые сплавы

В зависимости от возможности термического упрочнения деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются на не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

К сплавам, неупрочняемым т/о относятся сплавы Al c Mn (АМц1), и сплавы Al c Mg (AМг 2, АМг3). Цифра – условный номер марки.

Эти сплавы хорошо свариваются, обладают высокими пластическими свойствами и коррозионной стойкостью, но невысокой прочностью, Упрочняются эти сплавы нагартовкой.

Сплавы данной группы нашли применение в качестве листового материала, используемого для изготовления сложных по форме изделий, получаемых холодной и горячей штамповкой и прокаткой.

Изделия, получаемые глубокой вытяжкой, заклепки, рамы и т.д.

Сплавы, упрочняемые т/о, широко применяются в машиностроении, особенно в самолетостроении, т.к. обладают малым удельным весом при достаточно высоких механических свойствах. К ним относятся:

Дуралюмины – основные легирующие компоненты – медь и магний:

Д1 – лопасти воздушных винтов, Д16 – обшивки, шпангоуты, лонжероны самолетов, Д17 – основной заклепочный сплав.

Высокопрочные сплавы – В95, В96 наряду с медью и магнием содержат еще значительное количество цинка. Применяют для высоконагруженных конструкций.

Сплавы повышенной пластичности и коррозионной стойкости – АВ, АД31, АД33. Лопасти вертолетов, штампованные и кованые детали сложной конфигурации.

2.2 Литейные алюминиевые сплавы

Наиболее широко распространены сплавы системы Al-Si- силумины.

Силумин имеет сочетание высоких литейных и механических свойств, малый удельный вес. Типичный силумин сплав АЛ2 (АК12) содержит 10-13% Si, Подвергается закалке и старению (АК7 (АЛ9), АК9 (АЛ4).

3. Цинк и его сплавы

Цинк – вязкий металл голубовато-серого цвета. Металл с небольшой температурой плавления (419 градусов С) и высокой плотностью (7,1 г/см3 ). Прочность цинка низкая (150 МПа) при высокой пластичности.

Цинк применяют для горячего и гальванического оцинкования стальных листов, в полиграфической промышленности, для изготовления гальванических элементов. Его используют как добавку в сплавы, в первую очередь в сплавы меди (латуни и т.д.), и как основу для цинковых сплавов, а также как типографский металл.

В зависимости от чистоты цинк делится на марки ЦВ00 (99,997% Zn), ЦВ0 (99,995% Zn), ЦВ (99,99% Zn), Ц0А (99,98% Zn), Ц0 (99,975% Zn), Ц1 (99,95% Zn), Ц2 (98,7% Zn), ЦЗ (97,5% Zn).

Цинковые сплавы широко применяются в машиностроении и разделяются на сплавы для литья под давлением, в кокиль, для центробежного литья и на антифрикционные сплавы. Основными легирующими компонентами цинковых сплавов являются алюминий, медь и магний. Отливки из цинковых сплавов легко полируются и воспринимают гальванические покрытия.

Состав, свойства и применение некоторых цинковых сплавов:

– ЦА4 содержит 3.9-4.3%Al, 0,03-0,06% Mg, временное сопротивление 250-300 МПа, пластичность 3-6%, твердость 70-90HB). Применяется при литье под давлением деталей, к которым предъявляются требования стабильности размеров и механических свойств.

– ЦАМ10-5Л содержит 9,0-12,4%Al, 4,0-5,5% Cu, 0,03-0,06% Mg, временное сопротивление не менее 250 МПа, пластичность не менее 0,4%, твердость – не менее 100HB. Из сплава изготавливают подшипники и втулки металлообрабатывающих станков, прессов, работающих под давлением до 200-10000 Па.

– ЦАМ9-1.5 содержит 9,0-11,0%Al, 1,0-2,0%Cu, 0,03-0,06% Mg, временное сопротивление не менее 250 МПа, пластичность не менее 1%, твердость не менее 90HB. Сплав применяют для изготовления разных узлов трения и подшипников подвижного состава.

4. Магний и его сплавы

Магний – металл серебристо-белого цвета. Температура плавления магния 650°С. Кристаллическая решетка гексагональная. Отличается низкой плотностью (1,74 г/см3 ), хорошей обрабатываемостью резанием, способностью воспринимать ударные и гасить вибрационные нагрузки.

В зависимости от содержания примесей установлены следующие марки магния: Мг96 (99,96% Mg), Мг95 (99,95% Mg), Мг90 (99,90% Mg), магний высокой чистоты (99,9999% Mg).

Магний химически активный металл, легко окисляется на воздухе.

Чистый магний из-за низких механических свойств (временное сопротивление 100-190 МПа, относительное удлинение 6-17%, твердость 30-40НВ) как конструкционный материал практически не применяют.

Его используют в пиротехнике, в химической промышленности для синтеза органических соединений, в металлургии различных металлов и сплавов как раскислитель, восстановитель и легирующий элемент.

4.1 Сплавы на основе магния

Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная прочность. Предел прочности магниевых сплавов достигает 250-400 МПа при плотности менее 2 грамм на кубический сантиметр.

Сплавы в горячем состоянии хорошо куются, прокатываются и прессуются. Магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием (лучше, чем стали, алюминиевые и медные сплавы), хорошо шлифуются и полируются.

Удовлетворительно свариваются контактной и дуговой сваркой в среде защитных газов.

К недостаткам магниевых сплавов наряду с низкой коррозионной стойкостью и малым модулем упругости следует отнести плохие литейные свойства, склонность к газонасыщению, окислению и воспламенению при их приготовлении.

По механическим свойствам магниевые сплавы подразделяют на сплавы невысокой и средней прочности, высокопрочные и жаропрочные, по склонности к упрочнению с помощью термической обработки – на упрочняемые и неупрочняемые.

Деформируемые магниевые сплавы. В сплавах МА1 и МА8 основным легирующим элементом является марганец. Термической обработкой эти сплавы не упрочняются, обладают хорошей коррозионной стойкостью и свариваемостью. Сплавы МА2-1 и МА5 относятся к системе Mg-Al-Zn-Mn.

Алюминий и цинк повышают прочность сплавов, придают хорошую технологическую пластичность, что позволяет изготовлять из них кованные и штампованные детали сложной формы (крыльчатки и жалюзи капота самолета). Сплавы системы Mg-Zn, дополнительно легированные цирконием (МА14), кадмием, редкоземельными металлами (МА15, МА19 и др.) относят к высокопрочным магниевым сплавам.

Их применяют для несвариваемых сильно нагруженных деталей (обшивки самолетов, деталей грузоподъемных машин, автомобилей, ткацких станков и др.).

Литейные магниевые сплавы. Наибольшее применение нашли сплавы системы Mg-Al-Zn (МЛ5, МЛ6). Они широко применяются в самолетостроении (корпуса приборов, насосов, коробок передач, фонари и двери кабин и т.д.

), ракетной технике (корпуса ракет, обтекатели, топливные и кислородные баки, стабилизаторы), конструкциях автомобилей, особенно гоночных (корпуса, колеса, помпы и др.), в приборостроении (корпуса и детали приборов).

Вследствие малой способности к поглощению тепловых нейтронов магниевые сплавы используют в атомной технике, а благодаря высокой демпфирующей способности – при производстве кожухов для электронной аппаратуры.

Более высокими технологическими и механическими свойствами обладают сплавы магния с цинком и цирконием (МЛ 12), а также сплавы, дополнительно легированные кадмием (МЛ8), редкоземельными металлами (МЛ9, МЛ10). Данные сплавы применяют для нагруженных деталей самолетов и авиадвигателей (корпусов компрессоров, картеров, ферм шасси, колонок управления и др.).

Магниевые сплавы подвергаются следующим видам термической обработки: Т1 – старение, Т2 – отжиг, Т4 – гомогенизация и закалка на воздухе, Т6 – гомогенизация, закалка на воздухе и старение, Т61 – гомогенизация, закалка в воду и старение.

Заключение

Цветные металлы и их сплавы нашли широкое применение в строительстве благодаря своей прочности, легкости, высокой антикоррозийной стойкости. Они подразделяются на легкие (в большинстве своем на основе алюминия) и тяжелые (на основе меди, латуни, олова и т.п.).

Цветная металлургия является одной из наиболее конкурентоспособных отраслей промышленности России, причем российские компании в ряде подотраслей (алюминиевой, никелевой, титановой) входят в группу мировых лидеров. Достижения участников рынка в мировом масштабе стало возможным благодаря активной инвестиционной политике предприятий отрасли.

Так, например, объем инвестиций в 2006 году по сравнению с показателями 2000 года увеличился в 2,5 раза, и составляет 80 млрд. руб., а объем иностранных инвестиций вырос почти в 10 раз, достигнув 4,5 млрд. долл. При этом суммарный объем инвестиций в строительство и реконструкцию металлургических мощностей составляет в 2007-2010 гг. более 220 млрд.

руб.

Список использованных источников

1. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1981. – 416 с.

2. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений / Б.Н. Арзамасов, И.И.Сидорин, Г.Ф.Косолапов и др.; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. // 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1986. – 384 с.

3. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986. – 544 с.

4. Материалы будущего: Пер. с нем./ Под ред. А. Неймана. – Л.: Химия, 1985. – 240 с.

5. Венецкий С.И. Рассказы о металлах. – М.: Металлургия, 1985. – 240с.

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-147278.html

Методическая разработка по предмету: Материаловедение. Тема: Цветные металлы и их сплавы

Доклад на тему Цветные металлы

Л.С.Саух,

Преподаватель,

ГБОУ СПО ЛНР «Луганский колледж информационных технологий и предпринимательства»

Методическая разработка по предмету: Материаловедение. Тема: Цветные металлы и их сплавы

Цели :

– обучающие:

Обобщить и систематизировать знания обучающихся по темам «Лёгкие металлы», «Легкоплавкие металлы», «Тугоплавкие металлы», «Благородные металлы», «Коррозия металлов»; закрепить полученные знания;

– развивающие:

формировать умения анализировать, сравнивать, самостоятельно делать умозаключения и выводы; формировать коммуникативную культуру.

 – воспитательные:

развивать интерес к своей профессии, воспитывать у обучающихся стремление как можно лучше овладеть ею; формировать активную жизненную позицию, воспитать настойчивость, ответственность и культуру общения.

Тип занятия: обобщения и систематизация знаний.

Вид занятия: соревнование

Методы обучения:

–  словесные (беседа, доклад-презентация, «Разминка», метод кооперативного обучения).

–  наглядные (доклад-презентация).

практические (заполнение мини-конспектов, выполнение практического исследования, расшифровка маркировки у доски, тестирование)

Межпредметные связи:

–  01.02. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей.

–  производственное обучение.

Материально-техническое обеспечение занятия:

–   мультимедийная установка,

–   микроскопы

Дидактическое обеспечение занятия:

–  мини-конспект,

–  презентация с докладом

– расшифровка маркировки по карточкам-заданиям

Литература:

–        Латунь // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

        –        Материаловедение: учебное пособие / Ю.П. Егоров, Ю.М. Лозинский, Е.И. Марр и др.; Под ред. А.Г. Багинского; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. – 100 с.

–        Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986.

–        Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990.

–        Материаловедение / Под. общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.

Ход занятия

1. Организационный момент2 мин

Здравствуйте. Староста, доложи явку по группе; Прежде чем приступить к занятию, хотелось зачитать эпиграф: «Не стыдно не знать, стыдно не учиться» (Русская пословица).

2.Мотивация и сообщение темы и цели занятия2 мин

Итак, ребята!

Тема нашего занятия «Цветные металлы и их сплавы».Запишите тему в свои мини-конспекты.

Цель занятия: обобщить, систематизировать и обеспечить повторение по темам «Лёгкие металлы», «Легкоплавкие металлы», «Тугоплавкие металлы», «Благородные металлы», «Коррозия металлов», с которыми обучающиеся познакомились на предыдущих занятиях Сегодня мы проведём занятие материаловедения в виде соревнования. В каждых соревнованиях есть жюри и участники. Наше не исключение. Хочу всем представить наше уважаемое жюри, которое будет оценивать конкурсы и подсчитывать набранные баллы.

1 –мастер производственного обучения Учунжан Артём Михайлович;

2- заведущий автомастерской нашего колледжа Бородаенко Виктор Викторович;

3-  старший мастер Ерёмин Валерий Николаевич.

И наши команды: Команда «Форсаж» и команда «Ягуар». В каждой команде есть капитан.

Капитаны представляются.

Желаю командам успеха -мы начинаем.

3. Воспроизведение и коррекция знаний12 мин

Итак первый конкурс «Разминка».Во время «Разминки» мы повторим пройденный материал. На экран будут высвечиваться вопросы по очереди для каждой команды. За каждый правильный ответ команда получает 1 бал. Если команда даёт неправильный ответ, то вторая команда имеет право ответить на этот же вопрос и получить дополнительный балл.

                                            Вопросы:

1.Что называется металлом? (Металлами называют простые вещества, которые при обычных условиях твердые (только ртуть находится в жидком состоянии) и отличаются характерным металлическим блеском и непрозрачностью, ковкостью и свариваемостью, тягучестью, электропроводностью и теплопроводностью, высокой истинной плотностью,)

  1. Что относится к механическим свойствам металла?( К основным механичес­ким свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, хрупкость)
  2. Что относится к физическим свойствам металла? (К физическим свойствам материалов относится плотность, тем­пература плавления, электропроводность, теплопроводность, магнит­ные свойства,)
  3. Перечислить лёгкие металлы? ( алюминий, бериллий, магний, титан и литий)
  4. Перечислить легкоплавкие металлы? (Цинк,галлий, олово, свинец).
  5. Перечислить тугоплавкие металлы?( ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам)
  6. Перечислить благородные металлы? (Золото, серебро, платина, палладий, осмий).
  7. Что называется коррозией? (Разрушение металла под воздействием окружающей среды).
  8. Что называется микроанализом? (Изучение металла с помощью микроскопа).

10.Что называется макроанализом? (Изучение металла невооружённым глазом или с помощью лупы).

Жюри, подведите итог первого конкурса «Разминка»______________________.

Второй конкурс – это «Конкурс капитанов».  Каждый капитан команды подготовил доклад-презентацию. В  этом докладе описал физические, механические свойства, применение в автомобиле одного цветного металла. Пока капитаны будут презентовать свои металлы, остальные учащиеся заполняют таблицы в своих мини-конспектах.

Регламент выступления до 4 минут. После выступлений двух капитанов наше уважаемое жюри оценит выступление и поставит баллы. Оценивание ведётся по трём критериям : первое оценивается  презентация максимум 3 бала, второе оценивается  доклад капитана до трёх балов и  третье  вывод или итог, который сделал выступающий до 3 балов.

Максимум капитан может набрать 9 баллов.

Выступление капитана команды «Ягуар».

Жюри, у вас есть вопросы к капитану?

Вопрос от жюри.

Выступление капитана команды «Форсаж».

Жюри, у вас есть вопросы к капитану?

Вопрос от жюри.

Остальные проверьте пожалуйста заполнение таблицы. (на экран высвечивается таблица).

МеталлФизические свойстваМеханические свойстваПрименение в автомобилях
Алюминий
Медь

Жюри, вы готовы озвучить  баллы за «Конкурс капитанов» и подвести итог за два конкурса?

Жюри объявляет баллы.

4. Обобщение и систематизация учебного материала16 мин

Следующий конкурс исследовательский называется «Угадай металл».

Перед каждой командой находятся по три металла. Команды с помощью микроанализа и макроанализа должны исследовать металл и  установить, какие металлы у них на столе.

Записывают себе в конспект результаты исследований. Время на практическое задание 5минут, если команда выполнила задание раньше установленного времени, то капитан поднимает руку.

За каждый правильно угаданный металл команда получит балл. Время пошло.

Обучающиеся начинают исследовать металлы с помощью микроскопа .

После окончания установленного времени капитаны команд объявляют результаты исследований.

А теперь  внимание на экране правильные варианты ответов.

Первый металл________, второй _________, третий_________.

Жюри, объявите результаты  конкурса  «Угадай металл» и итог за три конкурса.

Жюри объявляет результаты.

Мы переходим к четвёртому конкурсу «Автомобильный пазл». Мы все в детстве любили собирать картинки из пазлов. Мы видим как наш автомобиль на экране распался на несколько частей. На каждой части изображен какое-либо устройство автомобиля. Если вы ответите из какого металла изготовлена данная деталь, то этот пазл соединяется в основную картинку. Отвечает тот кто первый поднял руку.

Вопросы:

  1. Из какого металла изготовлен радиатор? (Алюминий ).
  2. Из какого металла рулевая рейка?(Алюминий).
  3. Из какого металла диски? (титан и алюминий).
  4. Из какого металла электропроводка? (Медь).
  5. Из какого металла аккумулятор? ( Свинец).
  6. В задних фонарях находятся лампы. Какой металл в лампе? (Вольфрам).
  7. Из какого металла кузов автомобиля? (Алюминий).
  8. Из какого металла крепление зеркала? (Алюминий).

Мы собрали автомобиль и он готов в путь!!!!(звучит звук мотора).

Теперь подсчитаем результаты за четвёртый конкурс.

И подведём общий итог.

Пятый конкурс называется «Расшифруй маркировку». Внимание задание- представитель от каждой команды подходит к столу преподавателя и выбирает карточку с заданием, на которой записана маркировка сплава. У доски расшифровует маркировку и объясняет выполнение задания. За правильный ответ получает балл. Обучающиеся  в это время записывают маркировку в свои мини-конспекты.

Представители от каждой команды расшифровуют маркировку у доски.

ЛАЖМц66-6-3-2 (латунь, в которой содержится 66 % меди Cu, 6 %  алюминия Al, 3 % железа Fe и 2 %  марганца Mn, цинка в ней 100 – (66+6+3+2)=23 %.).

БрОЦС6-6-3 (бронза, в которой содержит 6% олова Sn, 6% цинка Zn и 3%  свинца Pb, Сu – 6+6+3=15 , поэтому 100-15= 75% меди.).

ЛЦ25С2 ( латунь 25% цинка Zn , 2% свинца   Pb, Сu- 25+2=27 100-27= 73%) .

БрОЦС5-6-5 (бронза содержит 5% олова Sn , 6% цинка Zn , 5% свинца Pb и 84% меди Сu).

.

5. Закрепление материала 8 мин

Вот и время пришло для последнего задания, а именно проведению тестирования. В ваших мини-конспектах необходимо ответить на 10 тестовых вопросов. Время на выполнение заданий 4 минуты.

Тесты:

  1. Что из перечисленного не относится к механическим свойствам металла?

А) Прочность  Б) Твёрдость В) Плотность  Г) Упругость

  1. Какой из металлов тугоплавкий?

А) Вольфрам  Б) Олово  В) Титан  Г) Медь

  1. Явление разрушения металлов под действием окружающей среды, называется:

     А) Жаростойкостью Б).Жаропрочностью В) .Коррозией Г) Износостойкостью

А) золото платина медь алюминий

Б) никель серебро олово

В) серебро палладий платина

Г) золото осмий  молибден

А) медь никель кремний

Б) алюминий медь кремний

В) алюминий медь марганец магний

Г) медь алюминий никель

  1. Какой металл применяется для изготовления электропроводов в автомобилях?

А) Медь   Б) Свинец   В) Титан  Г) Олово

  1. Сплав меди прочный, но легко обрабатываемый металл золотисто-желтого цвета, он меньше, чем медь, окисляется, обладает большей прочностью, но и меньшей пластичностью?

А) Бронза  Б) Латунь  В) Мельхиор

  1. Маркировка ЛАНМц59 – 3 – 2 – 2

А) Латунь Cu – 59%, Al – 3%, Ni – 2%, Mn – 2%, Zn – остальное – 34%.     

Б)  Латунь Cu – 59%, Al – 3%, Nа – 2%, Mn – 2%, Zn – остальное – 34%.    

В)  Латунь Cu – 59%, Al – 3%, Nа – 2%, Mо – 2%, Zn – остальное – 34%.    

Г)  Латунь Cu – 59%, Al – 3%, Ni – 2%, Mn – 2%, Zn – остальное – 44%.                      

  1. Какие сплавы применяются для ходовой части автомобиля?

А) Алюминиевые сплавы   Б) Титановые сплавы  В) Сплавы меди

  1. Из каких сплавов изготавливают корпус карбюратора, топливного насоса, корпуса автомобильных сигналов, различных ручек, корпусов измерительных приборов?

А) Цинковый сплав

Б) Алюминиевый  сплав

В) Медные сплавы

Теперь передайте свой мини-конспект соседу слева, сделайте взаимопроверку тестов,. За каждый правильный ответ получаете балл. Максимум вы можете набрать 10 баллов.

Преподаватель называет правильные ответы  теста.

№ вопросаПравильный вариант ответа
1В
2А
3В
4В
5В
6А
7Б
8А
9Б
10А

6. Подведение итогов занятия  и оценивание обучающихся                            3 мин

Теперь капитаны складывают полученные баллы всей команды. Полученный балл

записывают на оценочном листе и передают членом жюри.

Ребята, пока жюри подводит итог всех конкурсов давайте каждый выскажет, что понравилось и запомнилось вам, что нового и интересного узнали.

Ответы учащихся.

Жюри объявляет результаты конкурса. Вручает «Грамоту» победителям и «Похвальный лист» за II место.

Выставление оценок за урок.

7. Домашнее задание2 мин

Домашнее задание: составить кроссворд по теме «Цветные металлы и их сплавы», реферат «Самый главный цветной металл».

Спасибо за работу.

Приложение

Луганский колледж информационных технологий и предпринимательства

МИНИ-КОНСПЕКТ

Тема:___________________________

                                                    

Группа № ___ по профессии «Автомеханик.»

Ф.И.О          ._____________________________________                                       

   Разработал преподаватель Саух Л.С

                                                                                                                                               

Луганск, 2018

ЦЕЛИ:

Обобщить и систематизировать знания обучающихся по темам «Лёгкие металлы», «Легкоплавкие металлы», «Тугоплавкие металл», «Благородные металлы», «Коррозия металлов»;

– Закрепить полученные знания;

ПЛАН УРОКА:

  1. Повторение тем: «Лёгкие металлы», «Легкоплавкие металлы», «Тугоплавкие металлы», «Благородные металлы», «Коррозия металлов»;
  2. Этапы соревнования: «Разминка», «Конкурс капитанов», «Угадай металл», «Автомобильный пазл», «Расшифруй маркировку», «Тестирование».
  3. Подведение итогов, оценивание.
  4. Домашние задание.

«Конкурс капитанов»

«Угадай металл» практическое задание.

Металл №1___________________________________________________

Вывод:_______________________________________________________

Металл №2___________________________________________________

Вывод:_______________________________________________________

Металл №3___________________________________________________

Вывод:____________________________________________________

                        «Расшифруй маркировку» ЛАЖМц66-6-3-2  ____________________________________________________________________________________________________________________________________

БрОЦС6-6-3 ____________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛЦ25С
____________________________________________________________________________________________________________________________________
БрОЦС5-6-5
________________________________________________________________________________________________________________________________

Тесты:

  1. Что из перечисленного не относится к механическим свойствам металла?

А) Прочность  Б) Твёрдость В) Плотность  Г) Упругость

  1. Какой из металлов тугоплавкий?

А) Вольфрам  Б) Олово  В) Титан  Г) Медь

  1. Явление разрушения металлов под действием окружающей среды, называется:

А) Жаростойкостью Б). Жаропрочностью В). Коррозией Г) Износостойкостью

А) золото платина медь алюминий

Б) никель серебро олово

В) серебро палладий платина

Г) золото осмий молибден

А) медь никель кремний

Б) алюминий медь кремний

В) алюминий медь марганец магний

Г) медь алюминий никель

  1. Какой металл применяется для изготовления электропроводов в автомобилях?

А) Медь   Б) Свинец   В) Титан  Г) Олово

  1. Сплав меди прочный, но легко обрабатываемый металл золотисто-желтого цвета, он меньше, чем медь, окисляется, обладает большей прочностью, но и меньшей пластичностью?

А) Бронза  Б) Латунь  В) Мельхиор

  1. Маркировка ЛАНМц59 – 3 – 2 – 2

А) Латунь Cu – 59%, Al – 3%, Ni – 2%, Mn – 2%, Zn – остальное – 34%.    

Б)  Латунь Cu – 59%, Al – 3%, Nа – 2%, Mn – 2%, Zn – остальное – 34%.    

 В)  Латунь Cu – 59%, Al – 3%, Nа – 2%, Mо – 2%, Zn – остальное – 34%.    

 Г)  Латунь Cu – 59%, Al – 3%, Ni – 2%, Mn – 2%, Zn – остальное – 44%.                     

  1. Какие сплавы применяются для ходовой части автомобиля?

А) Алюминиевые сплавы   Б) Титановые сплавы  В) Сплавы меди

  1. Из каких сплавов изготавливают корпус карбюратора, топливного насоса, корпуса автомобильных сигналов, различных ручек, корпусов измерительных приборов?

А) Цинковый сплав

Б) Алюминиевый  сплав

В) Медные сплавы

№ вопросаПравильный вариант ответа
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Количество набранных баллов

Домашние задание: составить кроссворд по теме «Цветные металлы и их сплавы», реферат «Самый главный цветной металл».

“,”author”:”Автор: Админ”,”date_published”:”2020-01-24T04:31:00.000Z”,”lead_image_url”:”https://3.bp.blogspot.com/-XzQ4auRT5p8/XGv0ToRb-jI/AAAAAAAACGY/1J2xffLSZKYXwf7tVdr1emYIExpdxN8xwCEwYBhgL/w1200-h630-p-k-no-nu/image1.jpeg”,”dek”:null,”next_page_url”:null,”url”:”http://pedagogic-express.blogspot.com/2019/02/blog-post_5.html”,”domain”:”pedagogic-express.blogspot.com”,”excerpt”:”Блог для профессионального общения педагогов Луганской Народной Республики”,”word_count”:1926,”direction”:”ltr”,”total_pages”:1,”rendered_pages”:1}

Источник: http://pedagogic-express.blogspot.com/2019/02/blog-post_5.html

Однойко Юлия Сергеевна

Доклад на тему Цветные металлы

Классифицирование – распределение объектов, явлений, понятий по классам, отделам, разрядам и другим структурным уровням на основе учета их общих признаков.

Классифицирование и систематизирование представляют собой важные этапы упорядоченного обозначения и описания совокупности объектов, образующих некоторую область знаний или техники. Необходимость классифицирования объектов возникает во всех сложных сферах деятельности: в науке, технике, производстве, сельском хозяйстве, медицине, строительстве и конечно же в металлургии.

Основная цель процессов классифицирования

Основная цель процессов классифицирования и систематизации заключается в выявлении законов развития техники и разработке на этой основе принципов построения классификаций.

В результате длительного опыта систематизации сведений в различных областях знаний (ботаника, биология, химия, кристаллография и др.

) сформулированы определённые требования к создаваемой классификации, она должна быть:

  1. Иерархической и по возможности многорядной, т.е. построенной по нескольким основным признакам, (функциональное назначение, принцип действия структуры, параметры и др.);
  2. Отражать упорядоченное соотношение и системную соподчиненность объектов разного уровня;
  3. Определять единственное место в классификации принятых устойчивых характеристик объектов (признаки, свойств, функции и т.п.), т.е. характеристики объектов не должны пересекаться друг с другом;
  4. Охватывать все объекты, находящиеся в сфере исследования и анализа;
  5. Обеспечивать удобное ориентирование в перечне объектов, т.е. по признакам и свойствам объекта определять его место, а по положению объекта находить его признаки и свойства;
  6. Обладать предсказательными функциями, т.е. давать возможность прогнозировать появление новых критериев оценки, свойств и признаков объекта, что в итоге может дать импульс к появлению перспективных идей и решений.

Классификация дала миру биологическую систематику, периодическую систему химических элементов, систему пространственных групп симметрии Е.С. Федорова, систематику элементарных частиц.

Без классификации объектов и средств деятельности невозможно и шага сделать в сфере практики.

Такая роль классификации в науке и жизни обусловлена тем, что ее базисом служит объективно-реальная иерархия качественных уровней (типов, видов, родов, классов), пронизывающая все “этажи” материи.

Классификация включает в себя элемент деления понятий (т.е. дедуктивный процесс), но не сводится к нему. Конечно, классификация может быть и сравнительно простой операцией (если мы имеем дело с хорошо знакомыми объектами и классифицируем по произвольно выбранным признакам).

Но если понимать ее как способ осмысления, постижения реальности, как форму научного познания, научной оценки, то мы должны признать, что это может быть весьма сложная форма мыслительной деятельности, опосредствованная другими формами и методами деятельности. Глубина и сложность классифицирования зависит от того, кто классифицирует, с какой целью и что классифицирует.

Ситуация здесь такая же, как и в случае пользования аналогией. Могут быть пустые, вздорные, поверхностные аналогии, а могут быть глубокие, серьезные, научно или практически значимые аналогии. Может быть пустое, произвольное классифицирование, игра в классифицирование, а может быть классифицирование, которое опирается на всю сумму знаний — теоретических и эмпирических.

Таким классифицированием как раз и занимался Д.И. Менделеев, когда распределял химические элементы по рядам и периодам, расставлял их по определенным местам в системе.

Последние 100-150 лет ознаменовались эпохальными достижениями метода классификации. Триумфальное шествие он начал с открытия периодической системы химических элементов.

Ученые явственно осознали громадное эвристическое значение метода. 3атем, как верстовые столбы, появились теория пространственных групп симметрии Е.С.

Федорова, периодическая система атомов, теория унитарной симметрии и развившаяся на ее основе теория кварков.

Эти достижения метода классификации не случайны.

Они обусловлены как раз фундаментальной ролью категории качества, лежащей в основе метода, и тем, что из всех качественных методов он наиболее полно выражает суть категории.

В самом деле, что такое иерархия качественных уровней как не реально существующая классификационная система, которую ученые не совсем точно называют естественной классификацией.

Метод классификации следует отличать от системного подхода. Их нередко рассматривают под общей шапкой “системных исследований”. Путаницу вносят также термины “систематика” и “систематизация”, которые часто употребляются как синонимы классификации и классифицирования.

Порой и ученые, открыватели классификационных систем, именуют их просто системами. Менделеев, например, называл свою периодическую систему “естественной системой химических элементов”.

Ясно, однако, что периодическая система химических элементов является классификационной системой, а не системой в смысле упорядоченного объединения взаимодействующих элементов.

Системный подход основывается на категории “система”, определяемой в рамках подсистемы “система-структура-элементы”. Метод классификации имеет дело с иерархией качественных уровней, для обозначения которой нет какого-то одного устоявшегося термина.

Ее называют то естественной клас-сификацией, то систематикой, то классификационной системой, то просто системой. Чтобы устранить разнобой в терминологии и не смешивать два различных подхода (классификацию и системный подход), предлагаем называть объекты классифицирования специальным термином — «классема».

По-скольку “классы”, “типы”, “роды”, “виды” являются по сути подразделениями классемы, ее можно определить как упорядоченную совокупность разных уровней общности классов, типов, родов, видов и подобных им понятий. Короче говоря, классема есть иерархия качественных уровней.

Если мы еще не познали, не открыли классему, то, значит, качество предстает перед нами как эмпирическая, фиксируемая в чувственном созерцании определенность предмета. Классема есть именно иерархия качественных уровней — от специфического и частного до самого общего.

3амыкание накоротко самого частного и самого общего уровней не является еще познанием классемы. Например, химики задолго до Менделеева знали, что железо — металл и более того, что оно принадлежит к классу химических элементов. Однако, от этого знания до классемы Менделеева — дистанция огромного размера.

Нужно было установить все звенья, все подразделения классемы, чтобы действи-тельно познать ее, не как формальнологическую родовидовую иерархию, а как естественно упорядоченную совокупность подразделений, иерархию качественных уровней.

Введение специального термина для обозначения объекта (результата) классификации решает также проблему разграничения метода, процесса классификации объекта, результата классификации.

Стараясь проводить различие между тем и другим, ученые не нашли ничего лучшего как употреблять слово “классификация” в смысле “классификационная система”, прибавляя при этом эпитеты “естественная” или “искусственная”. А для обозначения самого метода, процесса классификации они стали употреблять громоздкое слово “классифицирование”.

В этом слове какое-то нагромождение суффиксов и окончаний. Ведь слово “классификация” и означает буквально “делание классов”, “распределение по классам”.

Вот для того, чтобы классификацию не называть классифицированием, и предлагается естественную или искусственную “классификацию” (классификационную систему) называть специальным термином — классемой. Тогда термин “классификации” можно будет использовать исключительно по своему назначению, как распределение по классам, т.е. как метод, процесс классификации.

Применение процесса классифицирования

Классификация в настоящее время широко используется в самых различных сферах человеческой деятельности. Прежде всего она существует как род познавательной деятельности. Ее целью и результатом в этом случае является открытие естественной классификационной системы (классемы).

В отдельных случаях в качестве вспомогательного познавательного средства применяется искусственная классификационная система. Такой системой в свое время была классификационная система растений Карла Линнея.

Сам Линней хорошо понимал искусственность своей системы, но считал, что “искусственные системы необходимы, если нет естественной”. Линней всю жизнь работал, чтобы найти естественные классы вместо искусственных: “Искусственная система служит только, пока не найдется естественная.

Первая учит только распознавать растения, — говорил он, — вторая научит нас самой природе растения». Естественная система должна строиться на “естественном методе” — таков был научный замысел Линнея.

Задачи ботаников, полагал он, найти естественные классы, естественные порядки, то есть такие группировки растений, которые создала сама природа.

Классификация существует и как род практической деятельности. Ее результатом является создание классификационной системы, служащей целям ориентирования в условиях многообразия. Такая система является либо целиком искусственной, либо смешанной — искусственно-естественной. Примером практической классификационной системы является классификатор промышленной и сельскохозяйственной продукции.

На базе общей идеи классификации формируются различные частные направления: таксономии, типология, районирование, периодизация, сортировка и т.д.

Общая характеристика металлов и сплавов

Металлы и их сплавы повсеместно используются для изготовления конструкций машин, оборудования, инструмента и т. д. Несмотря на широкий круг искусственно созданных материалов (керамики, клеев), металлы служат основным конструкционным материалом и в обозримом будущем по-прежнему будут доминировать.

В природе металлы встречаются как в чистом виде, так и в рудах, оксидах и солях. В чистом виде встречаются химически устойчивые элементы (Pt, Au, Ag, Cu). Масса наибольшего самородка меди составляет 420 т, серебра — 13,5 т, золота — 112 кг. Из 111 открытых элементов, представленных в Периодической системе элементов Д. И.

Менделеева, 76 являются металлами, Si, Ge, As, Se, Te — промежуточными между металлами и неметаллами, иногда их называют полуметаллами. Все элементы, расположенные левее мысленной линии, проведенной от бора до астата (от № 5 до № 85) относятся к металлам, а правее — в основном, к неметаллам.

Эта граница недостаточно четко выражена, так как среди элементов, расположенных вблизи границы, находятся и полуметаллы.

Металлические материалы обычно делятся на две большие группы: железо и сплавы железа (сталь и чугун) называют черными металлами, а остальные металлы и их сплавы — цветными. Кроме того, все цветные металлы, применяемые в технике, в свою очередь, делятся на следующие группы:

  1. легкие металлы Mg, Be, Al, Ti с плотностью до 5 г/см3;
  2. тяжелые металлы Pb, Mo, Ag, Au, Pt, W, Та, Ir, Os с плотностью, превышающей 10 г/см3;
  3. легкоплавкие металлы Sn, Pb, Zn с температурой плавления 232; 327; 410 °С соответственно;
  4. тугоплавкие металлы W, Mo, Та, Nb с температурой плавления выше, чем у железа (> 1536 °С);
  5. благородные металлы Au, Ag, Pt с высокой устойчивостью против коррозии;
  6. урановые металлы или актиноиды, используемые в атомной технике;
  7. редкоземельные металлы (РЗМ) — лантаноиды, применяемые для модифицирования стали;
  8. – щелочные и щелочноземельные металлы Na, К, Li, Ca в свободном состоянии применяются в качестве жидкометаллических теплоносителей в атомных реакторах; натрий также используется в качестве катализатора в производстве искусственного каучука, а литий — для легирования легких и прочных алюминиевых сплавов, применяемых в самолетостроении.

Свойства металлов разнообразны. Ртуть замерзает при температуре минус 38,8 °С, вольфрам выдерживает рабочую температуру до 2000 °С (Тпл = = 3420 °С), литий, натрий, калий легче воды, а иридий и осмий — в 42 раза тяжелее лития. Электропроводность серебра в 130 раз выше, чем у марганца. Вместе с тем металлы имеют характерные общие свойства. К ним относятся:

  1. высокая пластичность;
  2. высокие тепло- и электропроводность;
  3. положительный температурный коэффициент электрического сопро-тивления, означающий рост сопротивления с повышением температуры и сверхпроводимость многих металлов (около 30) при температурах, близких к абсолютному нулю;
  4. хорошая отражательная способность (металлы непрозрачны и имеют характерный металлический блеск);
  5. термоэлектронная эмиссия, т. е. способность к испусканию электронов при нагреве;
  6. кристаллическое строение в твердом состоянии.
  7. Общее свойство металлов и сплавов — их кристаллическое строение, характеризующееся определенным закономерным расположением атомов в пространстве. Для описания атомно-кристаллической структуры используют понятие кристаллической решетки, являющейся воображаемой пространственной сеткой с ионами (атомами) в узлах.

    Атомно-кристаллическая структура может быть представлена не рядом периодически повторяющихся объемов, а одной элементарной ячейкой. Так называется ячейка, повторяющаяся во всех трех измерениях. Трансляцией этого наименьшего объема можно полностью воспроизвести структуру кристалла (рис. 1.1).

    Аппаратурно-оптимальная реализация автоматов Мура требует совместного применения результатов абстрактной и структурной теории автоматов: минимизации количества состояний (уменьшение мощности множества состояний автомата и, как следствие, разрядности двоичного кода состояния), эффективного кодирования состояний (снижение уровня затрат при реализации функций следующего состояния), адаптации логической схемы к используемому базису (качественное распределение ресурсов кристалла за счет использования встроенных блоков памяти и особенностей организации внутренних модулей).

    В кристалле элементарные частицы (атомы, ионы) сближены до соприкосновения. Для упрощения пространственное изображение принято заменять схемами, где центры тяжести частиц представлены точками.

    В точках пересечения прямых линий располагаются атомы; они называются узлами решетки. Расстояния a, b и c между центрами атомов, находящихся в соседних узлах решетки, называют параметрами, или периодами решетки.

    Величина их в металлах порядка 0,1–0,7 нм, размеры элементарных ячеек — 0,2–0,3 нм.

    Рисунок 1.1 Кристаллическая решетка

    Для однозначного описания элементарной ячейки кристаллической решетки необходимо знание величин параметров a, b, c и углов между ними.

    В 1848 г. французский ученый Бравэ показал, что изученные трансляционные структуры и элементы симметрии позволяют выделить 14 типов кристаллических решеток двоичного кодирования состояний

    На рис. 1.2 показаны три типа элементарных ячеек кристаллических решеток, наиболее характерные для металлов: объемноцентрированная кубическая (ОЦК); гранецентрированная кубическая (ГЦК) и гексагональная плотноупакованная (ГП), а также схемы упаковки в них атомов.

    В кубической гранецентрированной решетке (ГЦК; А1) атомы расположены в вершинах куба и в центре каждой грани (рис. 1.2, б).

    В кубической объемноцентрированной решетке (ОЦК; А2) атомы расположены в вершинах куба, а один атом — в центре его объема (рис. 1.2, а).

    В гексагональной плотноупакованной решетке (ГП; А3) атомы расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы, а три атома — в средней плоскости призмы (рис. 1.2, в).

    Для характеристики кристаллических решеток вводят понятия координационного числа и коэффициента компактности. Координационным числом Iк называется число атомов, находящихся на наиболее близком и равном расстоянии от данного атома.

    Для ОЦК решетки координационное число равно 8, для решеток ГЦК и ГП оно составляет 12. Из этого следует, что решетка ОЦК менее компактна, чем решетки ГЦК и ГП.

    В решетке ОЦК каждый атом имеет всего 8 ближайших соседей, а в решетках ГЦК и ГП их 12.

    Рисунок 1.2 Типы элементарных ячеек кристаллических решеток металлов и схемы упаковки в них атомов:

      (а – гранецентрированная кубическая (ГЦК); б – объемноцентрированная кубическая (ОЦК); в – гексагональная плотноупакованная (ГП) решетка).

    Типы кристаллических решеток важнейших металлических элементов приведены в табл. 1.1.

    Таблица 1.1. Типы кристаллических решеток важнейших металлических элементов А. Металлы с одним типом решетки

    Тип решетки Координационное число Коэффициент компактности Металл ГЦК 12 74 Ag,Au,Pt, Cu,Al,Pb,Ni ОЦК 8 68 Na, K,V,Nb, Cr, Mo, W ГП 12 74 Be,Mg,Zn,Cd

    Б. Металлы с полиморфным превращением

    Металл Тип решетки Температура превращения, °С Ca ГЦК ГП 450 Ce ГП ГЦК 477 Zr ГП ОЦК 882 Ti ГП ОЦК 882 Fe ОЦК ГЦК ОЦК 911, 1 392

    Свойства материалов зависят от природы атомов, из которых они состоят, и силы взаимодействия между ними. Аморфные материалы характеризуются хаотическим расположением атомов. Поэтому свойства их в различных направлениях одинаковы, или, другими словами, аморфные материалы изотропны.

    В кристаллических материалах расстояния между атомами в разных кристаллографических направлениях различны. Например, в ОЦК решетке в кристаллографической плоскости, проходящей через грань куба, находится всего один атом, так как четыре атома в вершинах одновременно принадлежат четырем соседним элементарным ячейкам: (1/4) 4 = 1 атом.

    В то же время в плоскости, проходящей через диагональ куба, будут находиться два атома: 1 + (1/4) 4 = 2.

    Из-за неодинаковой плотности атомов в различных направлениях кристалла наблюдаются разные свойства. Различие свойств в кристалле в зависимости от направления испытания называется анизотропией.

    Разница в физико-химических и механических свойствах в разных направлениях может быть весьма существенной. При измерении в двух взаимно перпендикулярных направлениях кристалла цинка значения температурного коэффициента линейного расширения различаются в 3–4 раза, а прочности кристалла железа — более, чем в два раза.

    Анизотропия свойств характерна для одиночных кристаллов или для так называемых монокристаллов. Большинство же технических литых металлов, затвердевших в обычных условиях, имеют поликристаллическое строение.

    Они состоят из большого числа кристаллов или зерен. При этом каждое отдельное зерно анизотропно.

    Различная ориентировка отдельных зерен приводит к тому, что в целом свойства поликристаллического металла являются усредненными.

    Поликристаллическое тело характеризуется квазиизотропностью — кажущейся независимостью свойств от направления испытания.

    Квазиизотропность сохраняется в литом состоянии, а при обработке давлением (прокатке, ковке), особенно, если она ведется без нагрева, большинство зерен металла приобретает примерно одинаковую ориентировку — так называемую текстуру, после чего металл становится анизотропным.

    Свойства деформированного металла вдоль и поперек направления главной деформации могут существенно различаться. Анизотропия может приводить к дефектам металла (расслою, волнистости листа). Анизотропию необходимо учитывать при конструировании и разработке технологии получения деталей.

    Выводы

    Классификация в металлургии на сегодняшний момент не однозначна и требует доработок в этом направлении. Над чем мы и работали в данной магистерской работе.

    Многие исследования, на момент написания этой статьи, еще находятся в стадии разработки.

    Примечание

    При написании данного реферата, магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2013 г. Полный текст и материалы по теме могут быть получены у автора и его руководителя после указанной даты.

    Список источников

    1. Варакута С.А. Управление качеством продукции: Учебное пособие. – М.: ИНФРА-М, 2001.
    2. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учеб-ник. – М.: ЮНИТИ, 2000.
    3. Лифиц И.М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации: Учеб-ник. – М.: Юрайт, 2000.
    4. Чижикова Т.М. Стандартизация, сертификация, метрология: Учебное пособие. – М.: Колос, 2002.
    5. Металлургия цветных металлов / Г.А.Колобов, В.Н.Бредихин, Н.А.Маняк, А.И.Шевелев – Донецк: Издательский дом «Кальмиус», 2007.
    6. Металургія кольорових металів : Ч.1. Сировинні ресурси і виробництво / В.І. Пожуєв, В.І. Іващенко, І.Ф. Червоний, В.П. Грицай. – Запоріжжя: ЗДІА, 2008.
    7. 1.Карел С., Zeitlon B. Metall, 1981, Bd, №35,№5, p. 417-421
    8. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Войткун Ф. Материаловедение: Учебник для вузов. – М.: МИСИС, 1999. – 600 с. – УДК 669.017
    9. Промышленная классификация металлов и сплавов (автор не указан) // Мир металлов и сплавов [Электронный ресурс], 2010 – Режим доступа: http://allmetalls.ru/, свободный.
    10. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1977. – УДК669.0(075.8)

Источник: http://masters.donntu.org/2013/fmf/odnoiko/diss/index.htm

Цветные металлы. Их свойства и применение

Доклад на тему Цветные металлы

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспертизы и управления недвижимостью

Реферат по предмету

Технология конструкционных материалов

По теме:

«Цветные металлы. Их свойства и применение»

Краснодар 2011

fЦветные металлы: особенности применения и обработки

На сегодняшний день цветные металлы имеют огромное значение для производства любого типа техники. Металл является химически простым веществом, обладающим такими характеристиками, как ковкость, теплопроводность, электропроводность; внешне отличается особым блеском. Существует несколько классификаций металлов, основными группами металлов являются следующие:

· Черные металлы (железо и его сплавы);

· Цветные металлы (все остальные металлы и сплавы, за исключением железа);

· Благородные или драгоценные металлы (серебро, золото, платина и остальные металлы платиновой группы);

· Легкие металлы (имеющие низкую плотность);

· Тяжелые металлы (цветные металлы, обладающие плотностью выше, чем железо).

Цветные металлы — техническое название всех металлов и их сплавов (кроме железа и его сплавов, называемых черными металлами). Термин в русском языке соответствует термину в европейских языках. Во многих других языках цветные металлы называются термином

В науке принята условная классификация цветных металлов, по которой они разделены по различным признакам, характерным для той или иной группы:

· легкие металлы (алюминий, титан, магний),

· тяжелые цветные металлы (медь, свинец, цинк, олово, никель),

· благородные металлы (в т. ч. платиновые металлы),

· тугоплавкие металлы,

· рассеянные металлы,

· редкоземельные металлы,

· радиоактивные металлы.

Цветные металлы весьма востребованы в нашей стране, их производство широко распространено во всех регионах.

Цветная металлургия — отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. Различают металлургию легких металлов и металлургию тяжелых металлов.

На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии легких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжелых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).

Классификация цветных металлов:

1. Легкие металлы – это металлы, которые обладают малой плотностью, широко распространены в природе. Получают методом металлотермии или электротермии. Используют для производства легких сплавов. Самыми основными являются: бериллий, алюминий, литий, магний и титан.

2. Тяжелые металлы – это металлы, которые включают в себя Cu, Ni, Со, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg. Получают методом цементации и электролиза. Используют в простом состоянии, а также в виде различных сплавов с железом и цветными металлами.

3. Тугоплавкие металлы – это металлы, которые плавятся при температуре 1650-1700 °С. Тугоплавкие металлы включают в себя: Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re.

Получают этот вид металла из рудных концентратов в виде ферросплавов для введения в стали с целью легирования; молибденовые концентраты при этом предварительно обжигают.

В чистом виде тугоплавкие металла получают из рудных концентратов по сложной технологии в 3 стадии: вскрытие концентрата, выделение и очистка химических соединений, восстановление и рафинирование металла. Используют для материалов в машиностроении, судостроении, химической промышленности, электронной.

4. Благородные металлы – это золото, серебро, платина и металлы платиновой группы (иридий, родий, осмий, рутений, палладий), которые получили название благодаря высокой химической стойкости и красивому внешнему виду в изделиях.

Добывают следующими методами: бактериальным выщелачиванием, аффинажем, флотацией, дражным способом и т.д.

Широко используют благородные металлы в медицине для изготовления различных инструментов, деталей, приборов, протезов, а также препаратов, которые на основе серебра.

5. Радиоактивные металлы – это химические элементы, изотопы которых являются радиоактивными. К таким металлам относятся: технеций (атомный номер 43), прометий (61), полоний (84) и все последующие элементы в периодической системе Менделеева. Существуют природные и искусственные радиоактивные металлы. Используют как делящийся материал в ядерном оружии и ядерных реакторах.

6. Редкие металлы – это новый вид металлов, их количество больше 50. В рудном сырье этих металлов мало, таким образом, сырьё является сложным и комплексным процессом. Огромное значение в технологии извлечения редких металлов имеют обогащение руд и химические процессы выделения, разделения и очистки соединений этих металлов.

Краткая история

Первые свидетельства того, что человек занимался металлургией, относятся к 5-6 тысячелетиям до н. э. и были найдены в Майданпеке, Плочнике[3]и других местах в Сербии (в том числе медный топор 5500 лет до н. э.

, относящийся к культуре Винча)[4], Болгарии (5000 лет до н. э.), Палмеле(Португалия), Испании, Стоунхендже (Великобритания).

Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён.

В культуре ранних времён присутствуют серебро, медь, олово и метеоритное железо, позволявшие вести ограниченную металлообработку. Так, высоко ценились «Небесные кинжалы» — египетское оружие, созданное из метеоритного железа 3000 лет до н. э. Но, научившись добывать медь и олово из горной породы и получать сплав, названный бронзой, люди в 3500 годы до н. э. вступили в Бронзовый век.

Получение железа из руды и выплавка металла было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века. Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором могущества филистимлян.

Следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях.

Сюда входят древние и средневековые королевства и империи Среднего Востока и Ближнего Востока, древний Египет и Анатолия (Турция), Карфаген, греки и римляне античной и средневековой Европы, Китай, Индия, Японияи т. д.

Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретядоменные печи, чугун, сталь, гидромолоты и т. п.).

Тем не менее, последние исследования свидетельствуют о том, что технологии римлян были гораздо более продвинутыми, чем предполагалось ранее, особенно в области горной добычи и ковки.

Свойства основных цветных металлов и сплавов

Алюминий

Алюминий — это цветной металл, который обладает высокой электропроводностью, хорошей пластичностью, но имеет низкие механические свойства. Различают алюминий первичный и вторичный. Алюминий – металл серебристо-белого цвета. Температура плавления 650°С. Алюминий имеет кристаллическую ГЦК решетку. Алюминий обладает электрической проводимостью, составляющей 65% электрической проводимости меди. Алюминий занимает 3 место по распространению в земной коре после кислорода и кремния. Алюминий устойчив против атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность – 2,7г/см3 против 7,8г/см3 для железа и 8,94г/см3 для меди. Имеет хорошую тепло- и электропроводность. Хорошо обрабатывается давлением

Эти сплавы хорошо свариваются, обладают высокими пластическими свойствами и коррозионной стойкостью, но невысокой прочностью, Упрочняются эти сплавы нагартовкой.

Сплавы данной группы нашли применение в качестве листового материала, используемого для изготовления сложных по форме изделий, получаемых холодной и горячей штамповкой и прокаткой.

Изделия, получаемые глубокой вытяжкой, заклепки, рамы и т.д.

Сплавы, упрочняемые т/о, широко применяются в машиностроении, особенно в самолетостроении, т.к. обладают малым удельным весом при достаточно высоких механических свойствах. К ним относятся:

Дуралюмины – основные легирующие компоненты – медь и магний:

Д1 – лопасти воздушных винтов, Д16 – обшивки, шпангоуты, лонжероны самолетов, Д17 – основной заклепочный сплав.

Высокопрочные сплавы – В95, В96 наряду с медью и магнием содержат еще значительное количество цинка. Применяют для высоконагруженных конструкций.

Сплавы повышенной пластичности и коррозионной стойкости – АВ, АД31, АД33. Лопасти вертолетов, штампованные и кованые детали сложной конфигурации.

Медь

Медь — это металл, который является наиболее распространенным среди цветных, обладающим высокой пластичностью, электропроводностью и теплопроводностью. Медь хорошо сплавляется со многими металлами, образуя сплавы, которые широко используются в машиностроении. Медь – металл красного, в изломе розового цвета. Медь относится к металлам, известным с глубокой древности

Латуни дешевле меди и превосходят ее по прочности, вязкости и коррозионной стойкости. Обладают хорошими литейными свойствами.

Бронзы – это всякий медный сплав, кроме латуни. Это сплавы меди, в которых цинк не является основным легирующим элементом. Общей характеристикой бронз является высокая коррозионная стойкость и антифрикционность (от анти- и лат. frictio- трение). Бронзы отличаются высокой коррозионной устойчивостью и антифрикционными свойствами. Из них изготавливают вкладыши подшипников скольжения, венцы червячных зубчатых колес и другие детали

Высокие литейные свойства некоторых бронз позволяют использовать их для изготовления художественных изделий, памятников, колоколов.

Магний – металл серебристо-белого цвета. Температура плавления магния 650°С. Кристаллическая решетка гексагональная. Отличается низкой плотностью (1,74 г/см3), хорошей обрабатываемостью резанием, способностью воспринимать ударные и гасить вибрационные нагрузки

В зависимости от содержания примесей установлены следующие марки магния: Мг96 (99,96% Mg), Мг95 (99,95% Mg), Мг90 (99,90% Mg), магний высокой чистоты (99,9999% Mg).

Магний химически активный металл, легко окисляется на воздухе.

Чистый магний из-за низких механических свойств (временное сопротивление 100-190 МПа, относительное удлинение 6-17%, твердость 30-40НВ) как конструкционный материал практически не применяют.

Его используют в пиротехнике, в химической промышленности для синтеза органических соединений, в металлургии различных металлов и сплавов как раскислитель, восстановитель и легирующий элемент.

Литейные магниевые сплавы. Наибольшее применение нашли сплавы системы Mg-Al-Zn (МЛ5, МЛ6). Они широко применяются в самолетостроении (корпуса приборов, насосов, коробок передач, фонари и двери кабин и т.д.), ракетной технике (корпуса ракет, обтекатели, топливные и кислородные баки, стабилизаторы), конструкциях автомобилей, особенно гоночных (корпуса, колеса, помпы и др.), в приборостроении (корпуса и детали приборов). Вследствие малой способности к поглощению тепловых нейтронов магниевые сплавы используют в атомной технике, а благодаря высокой демпфирующей способности – при производстве кожухов для электронной аппаратуры

Цинк

Цинк — это цветной металл, который при обыкновенной температуре хрупок, но при нагреве до 100-150 градусов хорошо куется и прокатывается. Цинк устойчив против коррозии, однако разрушается под действием кислот и щелочей. Температура плавления — 419 градусов.

Применение цветных металлов

В современной технике объем применения цветных металлов и сплавов на их основе непрерывно растет. В связи с бурным развитием авиастроения, ракетной и атомной техники, химической промышленности в качестве конструкционных материалов в настоящее время стали применять такие металлы (и сплавы на их основе), как титан, цирконий, никель, молибден и даже ниобий, гафний и др.

Области применения отдельных цветных металлов и сплавов на их основе весьма разнообразны.

Медь и ее сплавы широко используют в химическом машиностроении, для изготовления трубопроводов самого различного назначения, емкостей, различных сосудов в криогенной технике и т. п.

Алюминий и его сплавы применяют для изготовления различных емкостей в химической и пищевой промышленности. Сплавы на основе алюминия широко применяют для самолетов, ракет, судов, в строительстве и т. п. в связи с их сравнительно высокой прочностью при малой плотности, высокой коррозионной стойкостью в некоторых агрессивных средах и высокими механическими свойствами при низких температурах.

Получение цветных металлов

Добыча и получение цветных металлов имеют огромное народнохозяйственное значение. Ведь в ряде случаев цветные металлы просто незаменимы. Алюминий – “король воздуха” – основной материал в самолетостроении. Его главный помощник в сверхзвуковой авиации – титан.

 Титановые сплавы несколько тяжелее алюминиевых, но зато прочнее их и выдерживают вдвое более высокую рабочую температуру. Чистый титан отлично работает в растворах солей и кислот. Из него поэтому делают насосы, трубы, краны для гидрометаллургических цехов.

Как и черные металлы, цветные получают из рудного концентрата: предварительно обогащенной руды. Но здесь процесс обогащения сложнее, поскольку в рудах всегда присутствуют и «посторонние» элементы, от которых необходимо избавляться. В первую очередь это сера, железо и кислород.

Сначала из руды путем «обмена» удаляют серу: место серы временно должен занять другой элемент. Обычно «заменителем» оказывается кислород. Делают это при обжиге руды: при высокой температуре металлы «соглашаются» расстаться с серой и принять на ее место кислород.

Теперь перед металлургами новое соединение — оксид: соединение металла с кислородом. Иногда серу вытесняют не кислородом, а хлором. Тогда концентрат не обжигают, а хлорируют. Затем необходимо освободить металл от кислорода или хлора.

С этим процессом — восстановлением металла — вы можете познакомиться в статье Доменная печь. При высоких температурах в расплав вводят углерод, водород или кремний. Кислород покидает металл и соединяется с этими элементами.

Также и для хлора подбирают элементы, которые он «любит»: например, титан или цирконий освобождают от хлора с помощью магния.

Сложность получения цветных металлов хорошо видна на примере меди. Ее плавят в печах, напоминающих мартеновские (см. Мартеновская печь). Но выходит из печей не чистая медь, а так называемый штейн — сплав меди с железом, серой, серебром, золотом, цинком и другими элементами. Этих примесей в штейне 70–80%.

Затем штейн заливают в конвертор и продувают через него воздух, в результате чего выжигаются остатки серы и удаляется железо. Занимает этот процесс часы, а не минуты, как в конверторе для переработки чугуна. Штейн превращается в черновую медь, которая содержит всего 1–2% примесей. Но и это слишком много.

Следующая стадия — очистка меди от примесей — огневое рафинирование. Выжигаются последние остатки серы и некоторых других элементов. Зато часть меди вновь окисляется.

Чтобы освободить медь от кислорода, в ванну с расплавом погружают деревянные жерди, словно «дразнят» медь. Расплав при этом бурлит и фыркает. Эта операция так и называется — дразнение.

Потом в печь забрасывают древесный уголь, который окончательно отбирает от меди кислород. Теперь примесей уже только десятые доли процента, и среди них золото и серебро.

С этим можно было бы мириться. Но электротехнике нужна очень чистая медь. Поэтому в дело вступает электролиз (см. Электрохимические методы обработки).

Пластину очищаемой меди — анод — помещают в электролитическую ванну с раствором серной кислоты и медного купороса. Катодом служит лист чистой меди. Электрический ток переносит на катод только медь.

Золото, платина и серебро опускаются на дно ванны, а другие примеси остаются в растворе. С помощью электролиза получают и многие другие цветные металлы. В первую очередь алюминий.

Получать алюминий тоже очень сложно. Его рудный концентрат — глинозем (оксид алюминия) плавится при 2050° С (это почти в 2 раза выше температуры плавления меди), да еще не отдает кислород углероду.

Поэтому, чтобы снизить температуру плавки, приходится растворять глинозем в расплавленном криолите — минерале, в состав которого входят алюминий, натрий и фтор.

Точка плавления этого раствора ниже 1000° С, а с такой температурой уже можно работать.

В электролитической ванне молекулы глинозема распадаются на составные части — ионы алюминия и кислорода. Электрический ток разносит их в разные стороны. Алюминий осаждается на катод, которым является угольное дно самой ванны. Отсюда его потом и собирают.

Так же с помощью электролиза получают титан, магний, кальций, бериллий и другие металлы, разлагая их соединения с хлором. Хлористые соли этих металлов нагревают до 500–700° С и заливают в ванну с электролитом.

Однако цветные металлы можно получать и без нагрева — с помощью жидкости. Есть целая отрасль — гидрометаллургия. Металл переводят в раствор с помощью химического растворителя — воды или растворов кислот, щелочей и солей.

Из раствора чистый металл извлекают разными способами. В одних случаях с помощью электролиза, в других прибегают к обменным химическим реакциям, но тоже в электролизной ванне. Суть их в том, что анодом служит какой-либо другой металл, который отдает в раствор свои ионы. А из раствора извлекают ионы нужного металла. Так получают, например, цинк.

Особенности цветных металлов

1. Некоторые металлы (медь, магний, алюминий) обладают сравнительно высокими теплопроводностью и удельной теплоемкостью, что способствует быстрому охлаждению места сварки, требует применения более мощных источников теплоты при сварке, а в ряде случаев предварительного подогрева детали.

2. Для некоторых металлов (медь, алюминий, магний) и их сплавов наблюдается довольно резкое снижение механических свойств при нагреве, в результате чего в этом интервале температур металл легко разрушается от ударов, либо сварочная ванна даже проваливается под действием собственного веса (алюминий, бронза).

3. Все цветные сплавы при нагреве в значительно больших объемах, чем черные металлы, растворяют газы окружающей атмосферы и химически взаимодействуют со всеми газами, кроме инертных.

Особенно активные в этом смысле более тугоплавкие и химически более активные металлы: титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден.

Эту группу металлов часто выделяют в группу тугоплавких, химически активных металлов.

Особенности обработки цветных металлов

Цветные металлы прочны и долговечны, способны переносить высокие температуры. Недостаток только один — способность корродировать и разрушаться под воздействием кислорода .

Одним из самых эффективных методов защиты цветного металла от атмосферной коррозии считается нанесение защитных лакокрасочных материалов. Существуют три группы средств для защиты металлических поверхностей: грунтовки, краски и универсальные препараты «три в одном».

Грунтовка — незаменимое средство борьбы с атмосферным окислением, одно- или двухслойное грунтование производится перед окрашиванием, помимо защитных свойств сообщая финишному покрытию лучшую адгезию к основанию.

При выборе состава важно знать, что для разных металлов используются разные грунтовки

Для алюминиевых оснований используют специальные грунтовки на цинковой основе либо уретановые краски.

Медь, латунь и бронзу обычно не красят — эти металлы поставляются на рынок с заводской обработкой, защищающей поверхность и подчеркивающей ее красоту.

Если же целостность такого «фирменного» покрытия со временем нарушается , его лучше полностью удалить с помощью растворителя , после чего основание следует отполировать и покрыть эпоксидным или полиуретановым лаком

Виды обработки металлов

Размещено на http://www.allbest.ru

Источник: https://revolution.allbest.ru/manufacture/00260141_0.html

Referat-i-doklad
Добавить комментарий