Легкі конструкційні метали - be, mg, al, ti
Для таких галузей промисловості, як літакобудування, суднобудування, автомобілебудування, виробництво космічної техніки потрібні матеріали, що володіють малою щільністю, але високою питомою міцністю і пластичністю.
Більшість легких металів характеризуються високою хімічною активністю, тому в якості конструкційних матеріалів використовують чотири металу Be, Mg, Al, Tiі сплави на іхоснове. Інші легкі метали (Li, Na, Ca, Sc) використовують як присадки.
Магній - використовується як активний відновник в металотермічних методі отримання металів.
Магній здатний корродировать у вологому повітрі, тому в чистому вигляді як конструкційний матеріал не використовується, тільки у вигляді сплавів: Mg-Al-Zn, Mg-Mn, Mg-Zn-Zr. Деталі з цих сплавів вимагають захисту від корозії, тому їх поверхні оксидируют або лакують. Сплав Mg-Al (4%) - Mn (0.7%) - Zn (3%) - стійкий до дії морської води, лугів, плавикової кислоти.
Берилій, алюміній - нерозчинні у воді навіть при нагріванні; розчиняються в лугах, а з розплавами лугів не взаємодіють (оксидні плівки). Алюміній на холоду пассивируется концентрованими сірчаної та азотної кислотами (концентровану азотну кислоту перевозять в алюмінієвих цистернах).
Берилій по міцності і корозійної стійкості не поступається легованої сталі. До найбільш важливим сплавів ставляться берилієві бронзи, що містять до 2,5% берилію, які не поступаються за властивостями пружинним сталям і немагнітних. Сплави з нікелем, що містять до 4% берилію, за властивостями можна порівняти з високоякісними нержавіючими сталями.
В атомній техніці берилій використовується як сповільнювач нейтронів. Оскільки пластинки берилію прозорі для рентгенівського випромінювання, вони використовуються в рентгенівських трубках в якості лучепропускающіх вікон.
Чистий алюміній, завдяки високій електричної провідності і пластичності використовується як цінний електротехнічний матеріал для виготовлення проводів, оболонок кабелів, обмоток роторів швидкохідних електромашин, тонкої фольги для виготовлення конденсаторів. Чистий алюміній використовується для плакирования стали з метою підвищення її стійкості до корозії, а також в металургії як відновник інших металів.
Алюмінієві сплави підрозділяються на деформуються і ливарні. Деформуємі сплави відрізняються високою пластичністю і механічною міцністю, наприклад, дуралюміни, що містять добавки Cu, Mg, Mn, Si, Fe. Однак, їх корозійна стійкість невелика. Ливарні сплави алюмінію використовують для виготовлення фасонних виливків. Ливарні сплави, що містять до 10% магнію, відрізняються високу корозійну стійкість. В даний час широко застосовуються матеріали з спеченого алюмінієвого порошку (САП), що відрізняються високою жароміцних. САП застосовується при виготовленні оболонок для уранових стрижнів, що використовуються в ядерних реакторах; оболонки захищають уран від швидкого руйнування в воді при підвищеній температурі.
Титан поєднує порівняно малу щільність, високу механічну і термічну міцність, корозійну стійкість в багатьох агресивних середовищах. Однак велика активність при високих температурах створює істотні труднощі в процесах термічної обробки (особливо плавки) титану. Сплави, що містять титан, використовують для виготовлення конструкцій, які працюють в напружених умовах (ударне навантаження) - вагонні колеса, рейки, сопла, клапани насосів і т.д.
TiO2 - основа титанових білил, що володіють високим ступенем хвороба, стійких до зміни температури, нетоксичних.
Використання інших металів в техніці.
Ванадій, ніобій, тантал.
Ванадій називають «автомобільним» металом. Сплави, що містять ванадій, мають міцність «на стирання», з них виготовляють вали, шестерні, гальмівні колодки.
Ніобій і тантал по корозійної стійкості подібні благородних металів. Тантал дуже пластичний, його можна прокатати в найтоншу плівку (як золото). У медицині тантал використовують для заміни ділянок пошкодженої кісткової тканини. Завдяки своїй здатності зрощуватися з живими кістковими тканинами, тантал не викликає ніяких хворобливих реакцій.
Хром, молібден, вольфрам.
Використовуються в якості легуючих компонентів сталей і сплавів кольорових металів, обеспепечівающіх нержавіючі властивості, жароміцність, твердість, зносостійкість.
Карбід вольфраму WC майже не поступається по твердості алмазу і використовується для отримання металокерамічних пластинок для ріжучого інструменту - різців, фрез, свердел. Матеріалом для виготовлення таких пластинок служить карбід вольфраму в вигляді тонкого кристалічного порошку, розподіленого в кобальті. Твердосплавний інструмент виготовляють також електродуговим наплавленням, використовуючи карбіди вольфраму, молібдену і хрому.
Оксид хрому Cr2 O3 використовують як матеріал для шліфування та полірування сталевих виробів.
Цирконій і сплави на його основі застосовують як конструкційний матеріал в енергетичних ядерних реакторах і в хімічному машинобудуванні.
Гафній дуже неуважний, власних мінералів не утворює, а супроводжує цирконію. При використанні цирконію в ядерних реакторах неприпустимо присутність гафнію, оскільки останній поглинає нейтрони в тисячу разів більше, ніж цирконій. Гафній необхідно ретельно відокремлювати від цирконію.
Всі теми даного розділу:
ЕНЕРГЕТИКА ХІМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ
Будь-яке хімічне перетворення речовин пов'язано з перебудовою електронних структур атомів, іонів і молекул, яка супроводжується різними енергетичними ефектами - виокрем
Залежить від шляху процесу, тобто від числа і характеру проміжних стадій.
ПРИКЛАД. Освіта діоксиду вуглецю СО2 з графіту і кисню можна розглядати або як одностадійний процес: С (графіт) + О2 = СО2
Можливість і спрямованість процесу. Ентропія. Вільна енергія Гіббса.
При будь-якої хімічної реакції молекули вихідних речовин руйнуються, що вимагає определнной витрати енергії. При утворенні нових молекул (нових хімічних зв'язків) енергія виділяє
Ентропія чистого досконалого кристала при абсолютному нулі дорівнює нулю (третій закон термодинаміки).
Ентропія будь-якої речовини при стандартних умовах називається стандартною ентропією, її значення наведено в довіднику: S0298 [Дж / (К.моль)]. П
ХІМІЧНА КІНЕТИКА І РІВНОВАГА
Про принципову здійсненності процесу судять за значенням зміни енергії Гіббса системи. Однак, воно нічого не говорить про реальну можливість протікання реакції в даних конкретних
ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОЗЧИНІВ
Розчином називається гомогенна однорідна дисперсна система, що складається не менше ніж з двох компонентів - розчинника і розчиненої речовини. розчинник
Концентрації розчиненого речовини і не залежать від природи речовини.
DТкіп = Е × сm DTзам = К × сm. де сm - моляльна концентрація розчиненої речовини, [моль / кг розчинника],
Величина постійна при даній температурі.
Чим менше ПР, тим менше розчинна сіль. Значення ПР при стандартних умовах наводяться в довідниках. ЗАВДАННЯ. Розрахувати розчинність (L) солі AgCl в в
ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ
Гідроліз - взаємодія солі з водою, в результаті якого змінюється рН розчину. Гідролізу піддаються солі, що містять в своєму складі: 1) аніон слабкої кислоти; 2)
БУДОВА АТОМА І систематики ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ
До середини Х1Х століття було відкрито понад 60 елементів, визначено їх атомні ваги, накопичений великий експериментальний матеріал по вивченню їх фізичних і хімічних властивостей. важнейш
Електрон в поле ядра може рухатися тільки по певним стаціонарним кругових орбітах без випромінювання енергії.
2. Енергія поглащается або виділяється при переміщенні електрона з однієї орбіти на іншу у вигляді кванта електромагнітного випромінювання. Рис.6. Ілюстрація теорії Бора
Зміна властивостей елементів в світлі Періодичного закону Д. І. Менделєєва
Зі збільшенням заряду ядра атомів спостерігається закономірна зміна в їх електронну структуру, що призводить до закономірного зміни хімічних і тих фізичних властивостей атомів еле
ХІМІЧНИЙ ЗВ'ЯЗОК І БУДОВА МОЛЕКУЛ
При взаємодії атомів утворюються молекули, кристали, полімерні структури і т.д. - все вешества. Ця взаємодія супроводжується зміною електронної щільності, т.
ТИПИ граток
Залежно від типу хімічного зв'язку розрізняють чотири основні типи кристалічних решіток. Атомная.В вузлах атоми, пов'язані міцними ковалентними неполярними (прості
електрохімічні процеси
1. Процеси перетворення енергії хімічної реакції в електричну - це процеси, що протікають в гальванічних і паливних елементах. 2. Процеси перетворення електричної енергії в хімічних
Найбільшим потенціалом.
ПРИКЛАД. У водному розчині перебувають катіони Сu2 +. K +, Zn2 +, середа нейтральна. конкуруючи
Розкладання води з виділенням кисню.
ПРИКЛАД. Розглянемо анодні процеси, що протікають при електролізі розчину NaCl. якщо анод а) з Pt, б) вугільний, в) цинковий (середа нейтральна). А) Конкуруючі
Окислювально-ВІДНОВЛЮВАЛЬНІ РЕАКЦІЇ
Реакції, що протікають зі зміною ступенів окислення беруть участь в реакції елементів, називаються окисно-відновними реакціями (ОВ-реакції). Як мінімум, два елем
Властивості р-ЕЛЕМЕНТІВ
Прості речовини. ______________________________________________________________________________________ Група IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA s2p1
По групі За періодом
½ Число електронних шарів -, ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾® frac1
солі солі
Нітрити нітрати 14444444444444424444444444444443 142443 ОВ - подвійність Тільки окислить. Властивості Азотна кислота. получени
МЕТАЛИ
До металів належать s-елементи (крім H, He), все d-елементи, все f-елементи і деякі р-елементи: Al Ga In Tl Pb Sn Bi Po Tпл. 0С 660 30 156 304 327 232 271 254
Хімічні властивості
Атоми більшості металів мають на зовнішньому шарі всього 1 або 2 електрони (s1, s2), які порівняно легко «віддають» при хімічній взаємодії. Тому все метали - тип
Металотермічних відновлення.
Ti, Zr TiCl4 (г) + 2Mg (ж) = Ti (губка) + 2MgCl2 (ж) - магніетермія Cr, V, Mn Cr2O3 + 2Al = 2C
комплесного З'ЄДНАННЯ
Серед складних речовин, утворених з трьох або більше різних атомів, особливу групу складають комплексні сполуки. Вони утворюються з простіших валентнонасищенних З'єднання
Лантаніди І актинидов
Загальна характеристика f - елементів Ці елементи займають особливе становище в ПТЕ. Так, в 6 періоді за елементом La (№ 57), який знаходиться в 3 групі побічні