Dulliau ar gyfer cynhyrchu metelau. Mathau o aloeon. Paratoi metelau alcalïaidd

dyn modern yn ei bywyd bob dydd yn cael ei amgylchynu gan amrywiaeth o fetelau. Mae'r rhan fwyaf o eitemau a ddefnyddiwn, cemegau hyn yn bresennol. Digwyddodd y cyfan oherwydd bod pobl wedi dod o hyd i ffyrdd gwahanol i gynhyrchu metel.

Beth yn metel

Mae'r sylweddau gwerthfawr i bobl sy'n ymwneud â cemeg anorganig. Cael metelau yn caniatáu i berson i greu techneg yn fwy berffaith, yn gwella ein bywydau. Beth maent yn ei gynrychioli? Cyn i ni ystyried y dulliau cyffredin o gynhyrchu metelau, mae angen deall beth ydynt. Metelau yn grŵp o elfennau cemegol ar ffurf sylweddau syml gael eiddo nodweddiadol:

• thermol a dargludedd trydanol;

• hydwythedd uchel;

• hindda.

Gall dyn yn hawdd eu gwahaniaethu oddi wrth sylweddau eraill. Un o nodweddion nodweddiadol o'r holl fetelau yw presenoldeb ddisgleirio arbennig. Mae'n dod o adlewyrchiad pelydrau golau yn disgyn ar yr wyneb peidiwch â'u colli. Sglein - yn eiddo cyffredin pob metel, ond mae'n cael ei amlygu gliriaf mewn arian.

Heddiw, mae gwyddonwyr darganfod 96 o elfennau cemegol hyn, er nad yw pob un ohonynt yn cael eu cydnabod gan wyddoniaeth swyddogol. Maent yn cael eu rhannu'n grwpiau yn ôl eu priodweddau nodweddiadol cynhenid. Felly metelau yw'r canlynol:

• alcalinaidd - 6;

• alcalinaidd - 6;

• trosglwyddo - 38;

• Ysgafn - 11;

• semimetals - 7;

• lanthanides - 14;

• actinides - 14.

metelau cael

Er mwyn fabricate y aloi rhaid yn gyntaf dderbyn y metel o fwyn naturiol. elfennau Brodorol - mae'r rhain yn sylweddau sy'n cael eu gweld yn natur yn y wladwriaeth am ddim. Mae'r rhain yn cynnwys platinwm, aur, tun a mercwri. Maent yn cael eu gwahanu oddi wrth amhureddau fecanyddol neu drwy adweithyddion cemegol.

Mae'r metelau sy'n weddill yn cael eu tynnu gan driniaeth gyda'r cyfansoddion. Maent i'w cael mewn gwahanol fwynau. Mwyn - mae hyn yn mwynau a chreigiau, sy'n cynnwys cyfansoddion metel fel ocsidau, carbonadau, neu sulfides. Ar gyfer eu cynhyrchu gan ddefnyddio triniaeth gemegol.

Dulliau ar gyfer cael metelau:

• adfer ocsidau carbon;

• tun o garreg sy'n derbyn tun;

• cynhyrchu haearn bwrw o fwyn haearn ;

• llosgi cyfansoddion sylffwr mewn ffwrneisi arbennig.

Hwyluso metelau cael o greigiau mwynau yn cael eu hychwanegu atynt sylweddau amrywiol o'r enw fflycsau. Maent yn helpu i gael gwared amhureddau diangen megis clai, carreg galch, tywod. O ganlyniad i'r broses hon, cyfansoddion fusible a gynhyrchir o'r enw slag.

Ym mhresenoldeb symiau sylweddol o amhureddau cyn toddi mwyn metel cyfoethogi gan gael gwared ar gyfran fawr o gydrannau diangen. Mae'r dulliau a ddefnyddir yn fwyaf eang ar gyfer y driniaeth hon - arnofio, magnetig a dull disgyrchiant.

metelau alcalïaidd

Offeren yn derbyn metel alcali - yn broses gymhleth. Mae hyn oherwydd y ffaith eu bod yn cael eu gweld yn natur yn unig ar ffurf cyfansoddion cemegol. Gan eu bod yn lleihau asiantau, eu paratoi yng nghwmni chostau ynni uchel. Mae yna nifer o ffyrdd o gael metelau alcalïaidd:

• Gall fod yn barod Li o'i ocsid in vacuo neu drwy tawdd electrolysis ei clorid a ffurfiwyd yn ystod prosesu spodumene.

• Sodiwm a dynnwyd drwy rostio gyda lludw glo yng crucibles selio neu clorid electrolysis y toddi gyda ychwanegiad o galsiwm. Y dull cyntaf yw'r mwyaf amser-cymryd llawer o.

• Potasiwm a gafwyd electrolysis tawdd neu ei halwynau, sodiwm anwedd pasio trwy ei clorid. Hefyd, mae'n cael ei ffurfio drwy adweithio â hydrocsid potasiwm tawdd a sodiwm hylifol ar dymheredd o 440 ° C.

• caesiwm a rwbidiwm hechdynnu trwy adfer eu calsiwm clorid ar 700-800 ° C neu zirconium ar 650 ° C. Paratoi'r metel alcali yn y modd hwn egni iawn ddwys ac yn gostus.

Gwahaniaethau rhwng y metelau ac aloion

Mewn egwyddor, mae ffin glir rhwng metelau a'u aloion bron nad ydynt yn bodoli, gan fod hyd yn oed y sylweddau mwyaf pur, yn syml yn ffracsiwn o amhureddau. Felly beth yw'r gwahaniaeth rhyngddynt? Mae bron pob metel a ddefnyddir mewn diwydiant ac mewn canghennau eraill o'r economi, yn cael eu defnyddio ar ffurf aloeon a gafwyd drwy ychwanegu bwrpasol i'r prif elfen gemegol gydrannau eraill.

aloiau

Mae angen Technoleg amrywiaeth o ddeunyddiau metel. Yn yr achos hwn, nid yw elfennau cemegol pur yn cael eu defnyddio yn ymarferol oherwydd nad oes ganddynt y nodweddion angenrheidiol i bobl. Ar gyfer eu hanghenion, rydym wedi dyfeisio dulliau amrywiol ar gyfer cynhyrchu aloion. Mae'r term hwn yn cyfeirio at ddeunydd macroscopically homogenaidd, sy'n cynnwys dau neu fwy o elfennau cemegol. Wherein cydrannau metelig yn bennaf yn y aloi. Mae hyn yn sylwedd ei strwythur ei hun. Yn aloion gwahaniaethu rhwng y cydrannau canlynol:

• y sylfaen, sy'n cynnwys un neu fwy o fetelau;

• ychwanegiadau bach o addasu a alloying elfennau;

• amhureddau undeleted (proses, naturiol, ar hap).

Bod aloion metel yw'r prif ddeunydd strwythurol. Mewn technoleg, mae mwy na 5,000.

math o aloeon

Er gwaethaf yr amrywiaeth hwn o aloeon, rhan fwyaf o bobl yn chwarae werth ar gyfer y rhai sy'n seiliedig ar haearn ac alwminiwm. Y nhw sydd yn fwyaf aml i'w cael mewn bywyd bob dydd. Mathau o aloeon yn wahanol. Ar ben hynny, maent yn cael eu rhannu yn ôl nifer o feini prawf. Gan fod gwahanol ddulliau ar gyfer cynhyrchu aloion. Yn ôl y maen prawf hwn, maent yn cael eu rhannu yn:

• aloi, sydd yn cael eu drwy crystallization y cydrannau doddi cymysg.

• Powdwr, drwy ddefnyddio cywasgu y cymysgedd o powdrau a sintro dilynol ar dymheredd uchel. Ac yn aml yn elfennau o aloion o'r fath nid yn unig yn elfennau cemegol syml, ond mae eu gwahanol cyfansoddion fel carbides o titaniwm neu twngsten aloion yn y solid. eu hychwanegu mewn gwahanol feintiau yn newid priodweddau metelig deunyddiau.

Dulliau ar gyfer paratoi aloion ar ffurf erthygl gorffenedig neu workpiece cael ei wahanu yn:

• castio (silumin, haearn bwrw);

• deformable (dur);

• powdwr (twngsten titaniwm).

mathau o aloeon

Dulliau ar gyfer cynhyrchu metelau yn wahanol, ac felly cynhyrchu yn ddyledus iddynt ddefnyddiau briodweddau gwahanol. Yn y aloion cyflwr solet yw:

• homogenaidd (gwisg), sy'n cynnwys grisialau o'r un math. Maent yn aml cyfeirir ato fel un-cam.

• Heterogenaidd (heterogenaidd), y cyfeirir ato fel aml-gam. Pan fyddant yn cael eu derbyn yn y sylfaen y aloi yn cael ei gymryd fel ateb solet (cam matrics). Cyfansoddiad sylweddau heterogenaidd o'r math hwn yn dibynnu ar gyfansoddiad ei elfennau cemegol. Gall aloion o'r fath gynnwys yr elfennau canlynol: atebion solid gwagleol ac substitutional, cyfansoddion cemegol (carbides, cyfansoddion intermetallic, nitrides), crystallites sylweddau syml.

eiddo aloi

Ni waeth pa ddulliau o gynhyrchu metelau ac aloion yn cael eu defnyddio, eu heiddo yn cael eu penderfynu yn gyfan gwbl gan y strwythur grisial y cyfnodau a microstrwythur o'r deunyddiau hyn. Mae pob un ohonynt yn wahanol. Mae'r eiddo macrosgopig o aloeon yn dibynnu ar eu microstrwythur. Maent mewn unrhyw achos nodedig gan eu nodweddion cyfnod yn ddibynnol ar strwythur grisial y deunydd yn unig. cydrywiaeth macrosgopig o aloeon heterogenaidd (amlwedd) a geir drwy ddosbarthiad unffurf o gyfnodau yn y matrics metel.

Mae'r eiddo pwysicaf y aloi yn cael ei ystyried i nodweddion weldiadwy. Fel arall, maent yn union yr un fath metelau. Felly, mae'r aloeon yn cael dargludedd thermol a thrydanol, hydwythedd a adlewyrchedd (sglein).

aloion amrywiaethau

dulliau amrywiol ar gyfer cynhyrchu aloion wedi caniatáu i berson i ddyfeisio nifer fawr o ddeunyddiau metelaidd cael gwahanol briodweddau a nodweddion. Yn ôl y pwrpas maent yn cael eu rhannu yn y grwpiau canlynol:

• Strwythurol (dur, dwralwmin, haearn). Mae'r grŵp hwn yn cynnwys, aloion gydag eiddo arbennig. Felly, maent yn gwahaniaethu eiddo gynhenid ddiogel neu'n gwrth-ffrithiant. Mae'r rhain yn cynnwys pres ac efydd.

• I lenwi'r Bearings (BABBITT).

• Ar gyfer gwresogi trydan ac offer mesur (nichrome, manganin).

• Ar gyfer cynhyrchu offer torri (ennill).

Yn y cynhyrchiad o bobl yn defnyddio mathau eraill o ddeunyddiau metelaidd megis isel toddi, gwrthsefyll gwres, yn anghyrydol ac aloion amorffaidd. Hefyd yn eang magnetau a thermodrydanol (selenide teluridy a bismwth, plwm, antimoni ac eraill) a ddefnyddir.

ferroalloy

Mae bron pob un o'r haearn fwyndoddi yn y byd yn cael ei gyfeirio at gynhyrchu syml a dur aloi. Fe'i defnyddir hefyd wrth gynhyrchu haearn crai. Enillodd aloion haearn ei phoblogrwydd oherwydd y ffaith bod yn meddu ar eiddo buddiol i bobl. Cawsant eu cael drwy ychwanegu at yr elfen gemegol syml y gwahanol gydrannau. Felly, er gwaethaf y ffaith bod amryw o aloion haearn a gynhyrchwyd ar sail un sylwedd, dur a heyrn cast briodweddau gwahanol. Oherwydd hyn, maent yn wahanol cylchoedd o gais. Mae'r rhan fwyaf duroedd galetach na haearn. dulliau amrywiol ar gyfer paratoi metelau hyn yn caniatáu i gael graddau gwahanol (gradd) o'r aloion haearn hyn.

Gwell priodweddau'r aloeon

Trwy alloying metelau a rhai elfennau eraill a all gael deunyddiau gyda gwell nodweddion. Er enghraifft, mae'r cryfder cynnyrch o alwminiwm pur yw 35 ACM. Yn y broses o baratoi'r aloi metel gyda copr (1.6%), Zn (5.6%), magnesiwm (2.5%) yn y mynegai yn fwy na 500 ACM.

Oherwydd gwahanol cymarebau cyfansawdd o wahanol sylweddau cemegol Gellir cael deunyddiau metalig gyda gwell nodweddion magnetig, thermol neu drydanol. Prif rôl yn y broses hon yw strwythur aloi cynrychioli dosbarthiad ei crisialau a'r math o bondiau rhwng yr atomau.

Steel a haearn

Mae'r rhain aloion cael eu cynhyrchu gan gyfansoddion o haearn a charbon (2%). Yn cynhyrchu deunyddiau alloyed hychwanegu atynt nicel, cromiwm, fanadiwm. Mae pob un o'r mathau arferol o ddur wedi ei rannu'n:

• carbon isel (0.25% carbon) a ddefnyddir ar gyfer cynhyrchu cystrawennau amrywiol;

• carbon uchel (mwy na 0.55%) bwriedir ar gyfer cynhyrchu offer torri.

brandiau gwahanol o ddur aloi yn cael eu defnyddio mewn peirianneg fecanyddol, a chynhyrchion eraill.

Gelwir aloi o haearn gyda charbon, sef y ganran o 2-4% yn cael ei haearn crai. Mae cyfansoddiad y deunydd hwn yn cynnwys silicon. O'r cynhyrchion haearn bwrw amrywiol gael eiddo mecanyddol da.

metelau anfferrus

Yn ogystal â haearn, ac elfennau eraill a ddefnyddir i wneud amrywiaeth o ddeunyddiau metel. O ganlyniad i'w cyfansoddion yn aloiau anfferrus. Mewn bywyd, mae pobl wedi dod o hyd i'r deunyddiau cais mwyaf ar y sail:

• copr, pres a elwir. Maent yn cynnwys 5-45% sinc. Os bydd y cynnwys yn 5-20%, y pres a elwir yn goch, ac os 20-36% - melyn. Mae aloion copr gyda silicon, tun, beryliwm, alwminiwm. Maent yn elwir efydd. Mae sawl math o aloion hyn.

• Arwain cynrychioli solder confensiynol (tretnik). Yn y aloi hwn, i 1 rhan y cemegol pripadaet 2 ran tun. Yn y broses o gynhyrchu'r Bearings BABBITT ddefnyddir sydd yn aloi o blwm, tun, arsenig ac antimoni.

• alwminiwm, titaniwm, magnesiwm a beryliwm, sydd yn aloiau anfferrus ysgafn cael cryfder uchel ac eiddo mecanyddol rhagorol.

Dulliau ar gyfer paratoi

Y prif ddulliau o gael metelau ac aloion:

• ffowndri lle mae'r galedu o gymysgedd homogenaidd o wahanol gydrannau tawdd. Ar gyfer aloion ddefnyddio dulliau pyrometallurgical ar gyfer cael a metelau electrometallurgical. Ymgorfforiad cyntaf yn cael ei ddefnyddio i wresogi ynni thermol amrwd gan arwain yn ystod y broses hylosgi. Enillwyd gan ddur pyrometallurgical mewn ffwrneisi aelwyd agored a haearn mewn ffwrneisi chwyth. Pan fydd porthiant broses electrometallurgical cael ei gynhesu yn y arc neu sefydlu ffwrneisi trydan. Yn yr achos hwn, mae'r rasslavlyaetsya deunydd crai yn gyflym iawn.

• Powdwr, yn yr hwn y powdr o'r prif gydrannau a ddefnyddir ar gyfer cynhyrchu aloi. Oherwydd eu gwasgu i roi siâp penodol, ac yna sintered mewn ffwrneisi arbennig.