Применение сплавов металлов современной технике

Производство и использование металлов в промышленности постоянно растет. Область применения металлов определяется их индивидуальными физическими свойствами. При этом применение цветных и черных металлов в промышленности обеспечивает приблизительно 72-74% в общем объеме мировой продукции.

Области применения черных металлов

Более 90% от объема используемых в производстве металлов составляет железо и его сплавы с углеродом (чугун, сталь, ферросплавы) и другими элементами. Значение металлов в современной промышленности трудно переоценить. В настоящее время именно они являются основными конструкционными материалами и широко используются в различных сферах производства.

• Стали применяют в приборо- и машиностроении, строительстве для изготовления рессор, амортизаторов, пружин и прочих упругих элементов, а также проволоки, болтов и тому подобное.
• Чугун, в частности ковкий, благодаря высокой прочности и сопротивлению удару используется в автомобилестроении для изготовления всевозможных деталей: тормозных колодок, угольников, тройников и тому подобное.

В каких отраслях промышленности используют цветные металлы?

Цветная металлургия производит полный цикл производства цветных металлов и их сплавов, которые в дальнейшем используются в различных сферах. Особенно распространено применение металлов в пищевой промышленности и машиностроении. Попробуем разобраться, в каких отраслях промышленности используют цветные металлы чаще всего.

1. Медь применяется в:

• электротехнике – благодаря высокой электропроводимости широко используется для производства силовых кабелей и проводов, используемых в дальнейшем в обмотке электроприводов и трансформаторов;
• трубной промышленности – высокая прочность меди обеспечивает возможность создания бесшовных труб, используемых для газо- и водоснабжения, а также в системах кондиционирования и холодильных установках;
• ювелирной промышленности – в качестве сплавов с золотом, для улучшения прочности последнего;
• архитектуре – кровельные и фасадные материалы, произведенные из листовой меди, имеют крайне длительный срок эксплуатации (100-150 лет) без необходимости проведения ремонтных работ.

2. Свинец в виде химических соединений используется:

• в производстве взрывчатых веществ в качестве детонатора либо окислителя;
• в аккумуляторах и резервных источниках тока в качестве катодного материала;
• при обогащении руд;
• в химической промышленности, например, при производстве пигментов, инсектицидов;
• в медицинской промышленности – при приготовлении мазей, для защиты от радиации в рентгеновских установках.

3. Цинк применяется в:

• металлургии – при восстановлении драгметаллов, для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, которые не подвергаются постоянным механическим воздействиям, а также металлизация – для защиты мостов и металлических конструкций);
• медицине – как антисептик и противовоспалительное средство;
• полиграфии – цинковые пластины используются в качестве клише для тиражирования иллюстраций в изданиях;
• машиностроении – в виде сплава с алюминием и магнием применяется для точного литья разнообразной технической фурнитуры (например, ручек для автомобилей), корпусов карбюраторов, всевозможных уменьшенных моделей и миниатюр.

4. Олово в качестве сплавов используется:

• в качестве антикоррозионного покрытия – в припоях для электроники, трубопроводах, сплавов для изготовления подшипников;
• при производстве красок, используемых для имитации эффекта позолоты;
• в электротехнике для создания сверхпроводниковых проводов;
• при производстве посуды, тары для хранения пищевых продуктов, упаковочной фольги.

5. Никель используется:

• в химической промышленности в качестве катализатора и при производстве химреактивов;
• для получения жаропрочных сплавов, используемых в аэрокосмической промышленности;
• в медицине – для изготовления брекет-систем и протезов;
• для производства аккумуляторов в составе сплавов с железом, кадмием, цинком.

6. Алюминий применяется в следующих отраслях промышленности:

• авиационной и авиакосмической – в сплавах с добавлением меди или магния как конструкционный материал;
• пищевой – используется для изготовления кухонной посуды, пищевой фольги и упаковочных материалов;
• электротехнике – при производстве проводов и экранировании сигнальных кабелей;
• микроэлектронике – в процессе напыления проводников на микросхемы;
• строительной промышленности – в качестве газообразователя используются алюминиевые пасты и суспензии, используемые в производстве газобетона.

7. Титан является одним из важнейших конструктивных материалов в:

• ракето-, авиа- и кораблестроении;
• военной и автомобильной промышленности;
• производстве медицинских инструментов, ювелирных изделий, мобильных телефонов.

Сплавы титана используются в:

• химической промышленности – для производства белил и пластика, а также в роли отвердителя и катализатора при изготовлении лакокрасочной продукции;
• ювелирной промышленности – благодаря внешней схожести с золотом для создания бижутерии.

Роль металлов в промышленности крайне важна. Практически невозможно найти хотя бы одну промышленную область, которая бы обходилась без использования металлов, их сплавов и химических соединений. В связи с повышенным спросом на продукцию металлургических предприятий многие из них предлагают услуги по добыче металлов в Казахстане, а также мониторинг полезных ископаемых.

Курс валют «Национальный банк Республики Казахстан»

• 1 USD — 416.51 KZT
• 1 EUR — 504.27 KZT
• 1 RUB — 5.57 KZT

* информация актуальна на 23.02.2020

Биржевые котировки LME

* Котировки по драгоценным металлам даны за тройскую

Источник

Применение сплавов металлов современной технике

Металлы применяются во всех отраслях промышленности и хотя современная техника немыслима без использования не металлических материалов, всё равно металлы являются основной составляющей. В обиходе считается, что есть чёрные металлы и цветные. К чёрным относятся железо и его сплавы. Эти продукты являются важнейшими и основными конструкционными материалами в технике и в промышленном производстве. Остальные металлы относят к цветным.

Физические свойства металлов обуславливают применения их в различных технических устройствах и оборудовании. Металлы, обладающие высокой электропроводностью – серебро, медь, алюминий используют в электротехнической промышленности. Лёгкие и прочные металлы незаменимы в самолётостроении и авто строении. Автомобили, самолёты и другая транспортная техника не мыслима без титана и алюминия. Для улучшения потребительских свойств техники разрабатывают и применяют сплавы металлов. В частности, дюралюминий – сплав алюминия с медью, магнием и марганцем. Современные самолёты на 75-80% состоят из дюралюминия. Дюралюминий, обладающий лёгкостью алюминия и, благодаря добавкам, большой прочностью, сделал настоящею революцию в производстве самолётной технике. Строительство самолётов не обходится без других металлов и многие из них также представляют собой сплавы с улучшенными свойствам.

Чёрные металлы применяют в технике, подверженной длительным и тяжёлым нагрузкам. Это в первую очередь железнодорожная и сельскохозяйственная техника. Тяжёлая и постоянная нагрузка в железнодорожном транспорте требует использования самой прочных и недорогих материалов. По этим показателям лучшим считается чугун. Чугун используют при производстве вагонных колёс. Чтобы повысить долговечность работы пары колесо-рельс, соприкасающиеся детали делают из металлов с различными свойствами. Если колесо чугунное, с содержанием углерода не менее 2,14%, то рельсы – стальные с небольшим содержанием углерода, с добавками повышающими пластичность и вязкость металла.

Сельскохозяйственная техника работает не просто в полевых условиях, а в тяжёлых и напряжённых условиях. Металлы, используемые в сельхозтехнике должны быть прочными и долговечными. Здесь, конечно, незаменимы чугун и конструкционная сталь.

В чистом виде металлы, за исключением некоторых, в технике применяются редко. Современная химия и металлургия делают сплавы с улучшенными, чем у основы, свойствами, а главное свойства имеют узконаправленное действие – большую прочность, лучшую защиту от коррозии, более высокую электропроводимость и т.д.

В строительстве, в подавляющем большинстве случаев , используют чёрный металл. Несущий металлопрокат — трубы, швеллер, балки, делают из конструкционной стали. Этот материал применяют во всех сферах строительной индустрии. Особую популярность, в первую очередь при строительстве малоэтажных сооружений, приобрели в последнее время профильные трубы и оцинкованные лёгкие, тонкостенные конструкции.

Лестница из нержавеющей стали

Часто при строительстве даже небольших объектов используют целый спектр различных материалов. К примеру, при сооружении лестницы на металлокаркасе, сам каркас делают из конструкционной стали. Ограждения лестницы – из нержавеющей стали. Стойки, опоры, столбы лестниц, а также элементы холодной ковки делают из чугуна. Крепёжные элементы лестниц защищают цинком. Поручни и декоративные узлы лестниц хромируют и никелируют. Как видно, даже для небольшого строения – лестница, применяют достаточно большую номенклатуру металла.

Источник

Применение металлов и их сплавов

О том, что свойства металлов меняются при их сплавлении, стало известно ещё в древности. 5 тысяч лет тому назад наши предки научились делать бронзу — смесь олова с медью. Бронза по твёрдости превосходит оба металла, входящие в её состав.

Свойства чистых металлов, как правило, не соответствуют необходимым требованиям, поэтому практически во всех сферах человеческой деятельности используют не чистые металлы, а их сплавы. Это материал, который образуется в результате затвердения расплава двух или нескольких отдельных веществ. В их состав, кроме металлов могут входить также неметаллы, например, такие как углерод или кремний.

Добавляя в определённом количестве примеси других металлов и неметаллов, можно получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих смесь элементов. Сплав по сравнению с исходным металлом может быть механически прочнее и твёрже, со значительно более высокой или низкой температурой плавления, устойчивее к коррозии, устойчивее к высоким температурам,практически не менять своих размеров при нагревании или охлаждении и т. д.

Применение в качестве конструкционных материалов

Сплавы, используемые для изготовления различных конструкций, должны быть прочными и легко обрабатываемыми. В строительстве и в машиностроении наиболее широко используются смеси железа и алюминия. Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать.

Чугуны используют для изготовления массивных и очень прочных деталей. Например, раньше из чугуна отливали радиаторы центрального отопления, канализационные трубы, до сих пор изготавливают котлы, перила и опоры мостов. Изделия из чугуна изготавливаются с применением литья.

Сплавы алюминия, используемые в конструкциях, наряду с прочностью должны отличаться лёгкостью. Дюралюминий, силумин — соединения алюминия, они незаменимы в самолёто-, вагоно- и кораблестроении. В некоторых узлах самолётов используются смеси магния, очень лёгкие и жароустойчивые.

В ракетостроении применяют лёгкие и термостойкие соединения на основе титана. Для улучшения ударопрочности, коррозионной стойкости, износоустойчивости сплавы легируют — вводят специальные добавки. Добавка марганца делает сталь ударопрочной. Чтобы получить нержавеющую сталь, в состав смеси вводят хром.

Инструментальные сплавы

Предназначены для изготовления режущих инструментов, штампов и деталей точных механизмов. Такие соединения должны быть износостойкими и прочными, причём при разогревании их прочность не должна существенно уменьшаться. Таким требованиям отвечают, например, нержавеющие стали, которые прошли специальную обработку (закалку).

Добавление к сплавам веществ, улучшающих их свойства, называют легированием. Для придания необходимых свойств инструментальные стали, как правило, легируют вольфрамом, ванадием или хромом.

Применение в электротехнической промышленности, электронике и приборостроении

Сплавы служат незаменимым материалом при изготовлении особо чувствительных и высокоточных приборов, различного рода датчиков и преобразователей энергии. Например, на изготовление сердечников трансформаторов и деталей реле идёт смесь никеля. Отдельные детали электромоторов изготавливаются из соединений кобальта. Сплав никеля с хромом — нихром, отличающийся высоким сопротивлением — используется для изготовления нагревательных элементов печей и бытовых электроприборов.

Из сеодинений меди в электротехнической промышленности и в приборостроении наиболее широкое применение находят латуни и бронзы. Латуни незаменимы при изготовлении приборов, деталью которых являются запорные краны. Такие приборы используются в сетях подачи газа и воды. Бронзы идут на изготовление пружин и пружинящих контактов.

Применение легкоплавких сплавов

Главным востребованным свойством является заданная низкая температура плавления. Это свойство, в частности, используется для пайки микросхем. Кроме того, эти соединения должны иметь определённую плотность, прочность на разрыв, химическую инертность, теплопроводность.

Легкоплавкие смеси производят из висмута, свинца, кадмия, олова и других металлов. Такие сплавы используют в термодатчиках, термометрах, пожарной сигнализации, например, сплав Вуда. А также в литейном деле для производства выплавляемых моделей, для фиксации костей и протезирования в медицине. Соединение натрия с калием (температура плавления –12,5 °С) используется как теплоноситель для охлаждения ядерных реакторов. Легкоплавкие смеси используются в литейном деле, незаменимы в датчиках пожарной сигнализации

Применение в ювелирном деле

Применение в чистом виде драгоценных металлов в ювелирном деле не всегда оправдано и целесообразно из-за их дороговизны, физических и химических особенностей. Для придания ювелирным изделиям из золота большей твёрдости и износостойкости используются сплавы с другими металлами. Самая лучшая добавка — это серебро (понижает температуру плавления) и медь (повышает твёрдость). Чистое золото используют очень редко, так как оно слишком мягкое, легко деформируется и царапается.

Из смеси золота с 10–30 % других благородных металлов (платины или палладия) изготавливают форсунки лабораторных приборов, а из соединений с 25–30 % серебра — ювелирные изделия и электрические контакты.

Сплавы в искусстве

Оловянная бронза (смесь меди с оловом) — один из первых освоенных человеком соединений металлов. Она обладает большей, по сравнению с чистой медью, твёрдостью, прочностью и более легкоплавка. Бронзы успешно применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литьё. Классической маркой бронзы является колокольная бронза.

Одно из новых направлений в искусстве — производство художественных литых изделий из чугуна. Литые изделия из чугуна существенно превосходят по качеству кованые изделия. Чугун — металл гораздо более хрупкий и не такой ковкий, как сталь. Но даже из такого, казалось бы, грубого материала можно получать настоящие произведения литейного искусства способом литья, например, такие как литые лестницы или решётки на окна. Такие изделия подвержены лишь поверхностной коррозии и не требуют тщательного ухода.

Источник