שיטות לייצור מתכות. סוגי סגסוגות. הכנה של מתכות אלקליות

האדם המודרני בחיי היום יום שלו מוקף במגוון של מתכות. רוב הפריטים שאנו משתמשים, כימיקלים אלה נוכחים. הכל קרה בגלל אנשים מצאו דרכים שונות כדי לייצר מתכת.

מהו מתכת

חומרים יקרי ערך אלה לאנשים העוסקים בכימיה אורגנית. קבלת מתכות מאפשרת לאדם ליצור טכניקה מושלמת יותר, משפר את חיינו. מה הם מייצגים? לפני שנתייחס השיטות הנפוצות של הפקת מתכות, יש צורך להבין מה הם. מתכות הן קבוצה של יסודות כימיים בצורת חומרים פשוטים בעלי תכונות אופייניות:

• תרמית ומוליכות חשמלית;

• משייכות גבוהות;

• לזרוח.

אדם יכול להבחין בקלות בינם לבין חומרים אחרים. מאפיין של כל המתכות הוא הנוכחות של ברק מיוחד. הוא בא מן ההשתקפות של קרני האור נופל על פני השטח לא מתגעגע אליהם. גלוס - הוא הרכוש המשותף של כל המתכות, אבל זה בא לידי ביטוי בצורה הברורה ביותר כסף.

היום, מדענים גילו 96 של היסודות הכימיים הללו, אם כי לא כולם מוכרים על ידי מדע רשמי. הם מחולקים לקבוצות בהתאם המאפיינים מאפיין הטבוע בהם. לפיכך מתכות הן הבאות:

• אלקליין - 6;

• אלקליין - 6;

• מעבר - 38;

• קל משקל - 11;

• Semimetals - 7;

• lanthanides - 14;

אקטינידים • - 14.

מתכות קבלה

כדי לפברק את סגסוגת צריך קודם לקבל את המתכת מן העפרות טבעיות. אלמנטים Native - אלה הם חומרים המצויים בטבע במצב חופשי. אלה כוללים פלטינה, זהב, בדיל וכספי. הם מופרדים מן הטומאות מכאניות או על ידי כימיקלים.

המתכות הנותרות מחולץ ידי טיפול עם התרכובות. הם נמצאים מינרלים שונים. Ore - מינרלים וסלעים זו, אשר מכילים תרכובות מתכת כמו תחמוצות, קרבונטים, או סולפידים. עבור הייצור שלהם באמצעות טיפול כימי.

שיטות להשגת מתכות:

• התאוששות של תחמוצות פחמן;

• פח מאבן מקבל פח;

• ייצור של ברזל יצוק מן עפרות ברזל ;

• שריפת תרכובות גופרית בתוך תנורים מיוחדים.

כדי להקל מתכות קבלה מסלעי עפרות מתווספים אליהם חומרים שונים שנקראים ונתיבים. הם עוזרים להסיר זיהומים רצויים כגון חימר, גיר, חול. כתוצאה מתהליך זה תרכובות בטנות פיק שנקראות סיגים.

בנוכחות כמויות משמעותיות של זיהומים לפני להתכת מתכת עפרות המועשרות על ידי הסרת חלק גדול של רכיבים מיותרים. השיטות המקובלות ביותר לטיפול זה - ההנפקה, מגנטי ושיטה הכבידה.

מתכות אלקליות

Mass קבלת מתכת אלקלית - תהליך מורכב. זאת בשל העובדה שהם נמצאים בטבע רק בצורה של תרכובות כימיות. מאז הם צמצום סוכנים, ההכנה שלהם בליווי עלויות אנרגיה גבוהה. ישנן מספר דרכים להשיג מתכות אלקליות:

• Li ניתן להכין מ תחמוצת שלה בריק או על ידי להמיס אלקטרוליזה כלוריד שלה נוצרו במהלך spodumene עיבוד.

• נתרן שחולץ על ידי צלייה עם אפר פחם כורי היתוך אטום או אלקטרוליזה כלוריד של להמס עם תוספת של סידן. השיטה הראשונה היא הכי שגוזל הזמן.

• אשלגן שהושג אלקטרוליזה להמיס או מלחים שלה, אדי נתרן כלוריד עובר דרך שלה. כמו כן הוא נוצר על ידי מגיבי הידרוקסיד אשלגן מותך ונתרן נוזלי בטמפרטורה של 440 מעלות צלסיוס

• צסיום ו רובידיום שחולצו על ידי שחזור כלוריד סידן שלהם 700-800 מעלות צלזיוס או זירקוניום ב 650 ° C. הכנת מתכת אלקלית בדרך זו היא מאוד עתירה אנרגיה ויקרה.

הבדלים בין מתכות וסגסוגות

באופן עקרוני, גבול ברור בין מתכות וסגסוגות שלהם למעשה לא קיימות, שכן אפילו חומרים הטהורים ביותר, פשוט הם שבריר של זיהומים. אז מה ההבדל ביניהם? כמעט כל מתכות המשמשות בתעשייה ובענפים אחרים של הכלכלה, משמשות בצורה של סגסוגות מתקבלת על ידי הוספת בכוונה לרכיבים אחרים יסוד כימי ראשיים.

סגסוגות

טכנולוגיה צריכה מגוון של חומרי מתכת. במקרה זה, יסודות כימיים טהורים אינם משמשים למעשה כי אין להם את התכונות הדרושות לאנשים. עבור צרכיהם המצאנו שיטות שונות להפקת סגסוגות. מונח זה מתייחס חומר הומוגני מאקרוסקופית, אשר מורכב של שניים או יותר יסודות כימיים. שבה המרכיבים המתכתיים יש להן משקל מכריע הסגסוגת. חומר זה מבנה משלה. בסגסוגות להבחין את הרכיבים הבאים:

• קרן, מורכב מתכות אחד או יותר;

• תוספות קטנות של שינוי ו נתוך אלמנטים;

• זיהומים שלא נמחקו (תהליך, טבעי, אקראי).

סגסוגות מתכת כי הם החומר המבני העיקרי. בתחום הטכנולוגיה, יש יותר מ 5000.

מיני סגסוגות

למרות מגוון זה של סגסוגות, רוב האנשים לשחק ערך עבור אלה אשר מבוססים על ברזל ואלומיניום. זה הוא אלו לרוב נמצאים בחיי היומיום. סוגי סגסוגות שונים. יתר על כן, הם מחולקים על פי מספר קריטריונים. מאז יש שיטות שונות להפקת סגסוגות. על פי הקריטריון הזה, הם מחולקים:

• סגסוגת, אשר מתקבלות על ידי התגבשות של רכיבי מעורבב נמס.

• אבקה, באמצעות הדחיסה של התערובת של אבקות sintering עוקבת בטמפרטורה גבוהה. ולעתים קרובות רכיבים של סגסוגות כאלה אינם רק יסודות כימיים פשוטים, אך התרכובות השונות שלהם כגון קרבידים של סגסוגות טיטניום או טונגסטן ב מוצק. הוספת אותם בכמויות שונות לשנות תכונות של מתכת וחומרים.

שיטות להכנת סגסוגות בצורת מאמר מוגמר או לחומר מתחלק:

• יציקה (Silumin, ברזל יצוק);

• ובר-עיוות (פלדה);

• אבקה (טונגסטן טיטניום).

סוגים של סגסוגות

שיטות לייצור מתכות שונות, ובכך יוצר המגיעים להם יש חומרים מאפיינים שונה. ב סגסוגות המצב המוצקות הם:

• הומוגנית (אחיד), מורכב גבישים מאותו הסוג. הם מכונים לעתים קרובות כמו חד פאזיים.

• הטרוגניות (הטרוגנית), המכונה פאזי רב. כאשר הם מתקבלים על הבסיס של סגסוגת נלקח כפתרון מוצק (שלב מטריקס). חומרים הטרוגנית רכב מסוג זה תלויים בהרכב של היסודות הכימיים שלה. סגסוגות כאלה עשויות לכלול את המרכיבים הבאים: ביניים תמורתי פתרונות מוצקים, תרכובות כימיות (קרבידים, תרכובות intermetallic, nitrides), גבישים של חומרים פשוטים.

מאפייני סגסוגת

לא משנה מה שיטות הפקת מתכות וסגסוגות משמשים, המאפיינים שלהם נקבעים לחלוטין על ידי המבנה הגבישי של שלבים מיקרו של חומרים אלה. כל אחד מהם שונים. המאפיינים מקרוסקופית של סגסוגות תלוי מיקרו שלהם. הם ממילא מאופיינים מאפייני השלב שלהם תלויים אך ורק על המבנה הגבישי של החומר. הומוגניות מקרוסקופית של סגסוגות הטרוגנית (שלבית) מתקבלת על ידי פיזור אחיד של שלבים במטריצת המתכת.

המאפיינים החשובים ביותר של סגסוגת נחשב רְתִיכוּת. אחרת, הם מתכות זהות. לפיכך, יש סגסוגות חשמל מוליכות תרמית, משיכות רפלקטיביות (מבריק).

סגסוגות זנים

שיטות שונות להפקת סגסוגות אפשרו לאדם לתכנן מספר רב של חומרים מתכתיים בעלי תכונות ומאפיינים שונים. על פי התכלית הם מחולקים לקבוצות הבאות:

• מבני (פלדה, duralumin, ברזל). קבוצה זו כוללת, סגסוגות עם תכונות מיוחדות. אז הם נבדלים באופן מהותי בנכסים בטוחים או אנטי-חיכוך. אלה כוללים נחושת וברונזה.

• כדי למלא את המסבים (בביט).

• עבור חימום חשמלי וציוד מדידה (nichrome, Manganin).

• עבור לייצור כלי חיתוך (לנצח).

בשנת הייצור של אנשים להשתמש בסוגים אחרים של חומרים מתכתיים כגון התכה נמוכה, עמיד בחום, אל חלודתיות סגסוגות אמורפי. כמו כן נמצאים בשימוש נרחב מגנטים thermoelectrics (selenide teluridy ו ביסמוט, עופרת, אנטימון ועוד).

ferroalloy

כמעט כל ברזל הריח בעולם מופנה לייצור פשוט פלדות סגסוגת. כמו כן הוא משמש בייצור של ברזל. סגסוגות ברזל לפופולריות שלה בשל העובדה כי בעלי תכונות מועילות לבני אדם. הם התקבלו על ידי הוספת האלמנט הכימי פשוט של הרכיבים השונים. לפיכך, על אף העובדה כי סגסוגות ברזל שונות המיוצרות על בסיס חומר יחיד, פלדות מגהצות יצוק בעלי תכונות שונות. בשל כך הם שונים ומגוונים של יישום. רוב הפלדות חזקות מברזל. שיטות שונות להכנת מתכות אלה מאפשרים להשיג ציונים שונים (כיתה) של סגסוגות ברזל אלה.

תכונות משופרות של סגסוגות

באמצעות מתכות תתווכנה וכמה אלמנטים אחרים יכול להשיג חומרים עם תכונות משופרות. לדוגמה, את עוצמת התשואות של אלומיניום טהור הוא 35 מגפ"ס. בשנת הכנת סגסוגת מתכת עם נחושת (1.6%), Zn (5.6%), מגנזיום (2.5%) במדד עולה 500 מגפ"ס.

בשל יחסים שונים במתחם של חומרים כימיים שונים ניתן להשיג חומרים מתכתיים עם תכונות מגנטיות, תרמית או חשמל משופרים. תפקידה העיקרי בתהליך זה הוא המבנה סגסוגת מייצג חלוקת גבישיו וסוג קשרים בין האטומים.

פלדה וברזל

סגסוגות אלו מיוצרות על ידי תרכובות של ברזל ופחמן (2%). בשנת הייצור של חומרי alloyed שנוספו להם ניקל, כרום, ונדיום. כל הסוגים הרגילים של פלדה מחולקת:

• פחמן נמוך (פחמן 0.25%) המשמש לייצור מבנים שונים;

• פחמן גבוה (יותר מ 0.55%) מיועד לייצור כלי חיתוך.

מותגים שונים של פלדות סגסוגת משמשים בהנדסת מכונות, ומוצרים אחרים.

נתך של ברזל עם פחמן, המהווה את אחוז 2-4% נקרא חזיר ברזל. רכב החומר הזה כולל סיליקון. מבין מוצרי ברזל יצוק שונים בעלי תכונות מכניות טובות.

מתכות אל ברזליות

בנוסף ברזל, ורכיבים אחרים המשמשים לייצור מגוון של חומרי מתכת. כתוצאת התרכובות שלהם הם סגסוגות ברזליות. בחיים, אנשים מצאו את חומרי היישום הגדולים ביותר על הבסיס:

• נחושת, פליז שנקרא. הם מכילים אבץ 5-45%. אם התוכן הוא 5-20%, הנחושת נקרא אדום, ואם 20-36% - צהוב. ישנן סגסוגות נחושת עם סיליקון, פח, בריליום, אלומיניום. הם ארד בשם. ישנם מספר סוגים של סגסוגות אלה.

• עופרת מייצג הלחמה קונבנציונלית (tretnik). בשנת סגסוגת זו, כדי 1 חלק פח החלקים הכימי pripadaet 2. בשנת הייצור של בביט מסבים בשימוש המהווה סגסוגת של עופרת, בדיל, אנטימון ארסן.

• אלומיניום, טיטניום, מגנזיום בריליום, אשר הם סגסוגות קלים ברזליות בעל חוזק גבוה תכונות מכאניות מעולות.

שיטות להכנה

השיטות העיקריות של קבלת מתכות וסגסוגות:

• יציקה שבו המיצוק של תערובת הומוגנית של רכיבים מותכים שונים. עבור סגסוגות בשיטות pyrometallurgical לקבלת ומתכות electrometallurgical. ההתגלמות הראשונה משמשת לחימום אנרגיה תרמית גלם וכתוצאה במהלך תהליך הבעירה. מתקבל על ידי פלדת pyrometallurgical בכבשנים פתוח אח וברזל תנורי פיצוץ. כאשר זינה תהליך electrometallurgical מחומם תנורי קשת או אינדוקציה חשמלית. במקרה זה, rasslavlyaetsya חומר גלם מאוד מהר.

• אבקה, שבה אבקות מרכיביו המשמשות לייצור ניתך. בשל לחיצה עליהם לתת צורה מסוימת, ולאחר מכן sintered תנורים מיוחדים.