Применение магния и магниевых сплавов.
Н.Н.Бекетов впервые применил магний для вытеснения с его помощью алюминия из расплавленного криолита. Способность порошка магния и тонкой магниевой ленты гореть ослепительно белым пламенем использовали как фотовспышку в фотографии. Магний вытесняет из расплавов многие металлы - магниетермия. Большая химическая активность магния по отношению к кислороду позволяет применять его в качестве раскислителя в производстве стали и цветного литья, а также (в порошкообразном виде) для обезвоживания органических веществ (спирта, анилина и др.). Важное значение в современной химической технологии получил синтез сложных веществ с помощью магнийорганических соединений. Магниевый порошок стали применять также в качестве высококалорийного горючего в современной ракетной технике. Введение небольшого количества металлического магния в чугун позволило значительно улучшить его механические (в частности, пластические) свойства.
Основное преимущество металлического магния – его легкость реализуется и в сплавах магния. Технически чистый магний обладает невысокой механической прочностью, однако введение в него в небольшом количестве других элементов (алюминия, цинка, марганца) может значительно улучшить его механические свойства почти без увеличения удельного веса. На основе этих свойств магния был создан сплав “Электрон”, содержащий, помимо магния, 6 % алюминия, 1 % цинка и 0,5 % марганца. Плотность этого сплава – 1,8 г/см3; прочность на разрыв – до 32 кг/мм2; твердость по Бринеллю составляет 40 – 55 кг/мм2. Этот, а также многие другие сплавы на основе магния широко применялись в авиа- и автостроении. Недостаток сплавов состоит в резком изменении механических свойств при повышении температуры, в виду чего сплавы далее не применялись. Создано множество новых сплавов, отличавшихся значительно лучшими механическими и антикоррозийными свойствами. В эти сплавы вводились небольшие добавки различных элементов – циркония, тория, цинка, серебра, меди, бериллия, титана и других. Подобного рода сплавы нашли широкое применение в авиации и ракетостроении. Кроме того, было создано большое количество разнообразных сплавов, в которых магний не является главной составной частью. Важнейшим из таких сплавов является «магналий» – сплав алюминия с 5 – 30 % магния. Магналий тверже и прочнее чистого алюминия, легче последнего обрабатывается и полируется. Как «магналий», так и «электрон» на воздухе покрываются защитной окисной пленкой, предохраняющей их от дальнейшего окисления. Введение 0,05 % Mg в чугун резко повышает его ковкость и сопротивление разрыву. Многие магниевые детали применяются в настоящее время в самых разных областях электротехники. Небольшой вес изделий, выполненных из магниевых сплавов, явился также важной причиной применения их для изготовления различных бытовых предметов и аппаратуры. Магниевые детали очень хорошо поглощают вибрацию. Их удельная вибрационная прочность почти в 100 раз больше, чем у лучших алюминиевых сплавов, и в 20 раз больше, чем у легированной стали. Это очень важное свойство при создании разнообразных транспортных средств. Магниевые сплавы превосходят сталь и алюминий по удельной жесткости и поэтому применяются для изготовления деталей, подвергающихся изгибающим нагрузкам (продольным и поперечным). Магниевые сплавы немагнитны, совершенно не дают искры при ударах и трении, легко обрабатываются резанием (в 6-7 раз легче, чем сталь, в 2-2,5 раза – чем алюминий). Магний и его сплавы обладают очень высокой хладостойкостью. Область возможного применения магния ограничивается его легкой воспламеняемостью. Магний совершенно устойчив к плавиковой кислоте и другим соединениям фтора, так как при контакте с ним образуется слой MgF2 – прочная сплошная пленка. На этом основано применение магния для изготовления тары и насосов для перекачки плавиковой кислоты. Магний стоек и при контакте с другими галогенами, причем, в отличие от алюминия, он спокойно переносит сухой хлор и стремительно разрушается во влажном.
|
|
|
|
|
|
Алюминий и его сплавы.
|
|
|
В период открытия алюминия – металл был дороже золота. Англичане за прочитанный курс лекций хотели почтить дорогим подарком великого русского химика Д. И. Менделеева. Ему подарили химические весы, в которых одна чашка была изготовлена из золота, другая из алюминия. Чашка из алюминия была дороже золотой. Полученное «серебро из глины» заинтересовало не только учёных, но и промышленников и даже императора Франции.
Во второй половине двадцатого века, в начале двадцать первого века по темпам роста производства и потребления алюминий не имеет себе равных среди других материалов. Разнообразные свойства алюминия и его сплав обусловили применение их в производстве более 500 тыс. различных изделий современной промышленности. Производственные мощности алюминиевых заводов и запасы алюминия во многом определяют мощь страны.
По распространенности в природе алюминий занимает первое место среди металлов. В свободном состоянии в природе не встречается из-за высокой химической активности. В природе алюминий в основном сосредоточен в бокситах, нефелинах, алунитах, каолинах и др. Наиболее ценной алюминиевой рудой являются бокситы, в которых содержится до 50 % окиси алюминия.
|
|
|
Наиболее характерным свойством чистого алюминия является его малый удельный вес 2,7г/см3 и низкая температура плавления 657 0С. По сравнению с железом, у которого удельный вес 7,8 г/см3, а температура плавления 1535 0С, алюминий имеет почти в три раза более низкий удельный вес, вследствие чего алюминий и его сплавы широко применяются в авиастроении. Несомненно, наиболее яркими свойствами алюминия является его хорошая пластичность и невысокая прочность.
Ввиду низкой прочности применение алюминия как конструкционного материала, испытывающего нагрузки, исключается, но алюминий является основой алюминиевых конструкционных сплавов.
Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах. Элементы Cu, Zn, Mg, Ni, Fe, Mn формируют упрочняющие зоны и фазы. Марганец одновременно повышает коррозионную стойкость. Кремний является основным легирующим элементом в ряде литейных алюминиевых сплавов (силуминов), поскольку он участвует в образовании эвтектики. Элементы Ni, Ti, Cr, Fe повышают жаропрочность сплавов, затормаживая процессы диффузии и образуя стабильные сложнолегированные упрочняющие фазы. Литий в сплавах способствует возрастанию их модуля упругости. Вместе с тем магний и марганец снижают тепло- и электропроводность алюминия, а железо повышает коррозионную стойкость.
Физико-химические свойства алюминия. Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокую теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению. Алюминий хорошо сваривается газовой, контактной и другими видами сварки. Решетка Алюминия кубическая гранецентрированная с параметром а = 4,0413 Å. Свойства Алюминия, как и всех металлов, в значит, степени зависят от его чистоты. Свойства Алюминия особой чистоты (99,996%): плотность (при 20 °С) 2698,9 кг/м3; tпл 660,24 °C; tкип около 2500°C; коэффициент термического расширения (от 20° до 100°С) 23,86·10-6; теплопроводность (при 190°С) 343 Вт/м·K [0,82 кал/(см·сек·°С)], удельная теплоемкость (при 100°С) 931,98 Дж/кг·К. [0,2226 кал/(г·°С)]; электропроводность по отношению к меди (при 20 °С) 65,5%. Алюминий обладает невысокой прочностью (предел прочности 50 – 60Мн/м2), твердостью (170Мн/м2 по Бринеллю) и высокой пластичностью (до 50%). При холодной прокатке предел прочности алюминия возрастает до 115Мн/м2, твердость - до 270Мн/м2, относительное удлинение снижается до 5% (1Мн/м2~ и 0,1 кгс/мм2). Алюминий хорошо полируется, анодируется и обладает высокой отражательной способностью, близкой к серебру (он отражает до 90% падающей световой энергии). Обладая большим сродством к кислороду, Алюминий на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной пленкой оксида Al2О3, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства. Прочность оксидной пленки и защитное действие ее сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др. Алюминий стоек к действию атмосферной коррозии, морской и пресной воды, практически не взаимодействует с концентрированной или сильно разбавленной азотной кислотой, с органических кислотами, пищевыми продуктами.
При накаливании мелкоизмельченный или порошкообразный алюминий энергично сгорает на воздухе. Сжиганием Алюминия в токе кислорода достигается температура, выше 3000°С. Свойством алюминия активно взаимодействовать с кислородом пользуются для восстановления металлов из их оксидов (алюминотермия).
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 450; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!