Fremgangsmåter for fremstilling av metaller. Typer legeringer. Fremstilling av alkalimetaller

Det moderne mennesket i sitt daglige liv er omgitt av en rekke metaller. De fleste elementene som vi bruker, disse kjemikaliene er til stede. Det hele skjedde fordi folk har funnet ulike måter å produsere metall.

Hva er et metall

Disse verdifulle stoffer for personer engasjert i uorganisk kjemi. Innhenting av metaller tillater en person å skape en mer perfekt teknikk, forbedrer våre liv. Hva representerer de? Før vi vurdere de vanligste metodene for å produsere metaller, er det nødvendig å forstå hva de er. Metaller er en gruppe av kjemiske elementer i form av enkle stoffer som har karakteristiske egenskaper:

• termisk og elektrisk ledeevne;

• høy duktilitet;

• glans.

En mann kan lett å skille dem fra andre stoffer. Et karakteristisk trekk ved alle metaller er tilstedeværelsen av en spesiell glans. Han kommer fra refleksjon av lysstråler som faller på overflaten ikke gå glipp av dem. Gloss - er felles eiendom av alle metaller, men det er mest tydelig manifestert i sølv.

I dag, oppdaget forskerne 96 av disse kjemiske elementer, men ikke alle av dem er anerkjent av offisielle vitenskap. De er inndelt i grupper, avhengig av deres iboende karakteristiske egenskaper. Således metaller er de følgende:

• alkalisk - 6;

• alkalisk - 6;

• overgangs - 38;

• Lett - 11;

• semimetals - 7;

• lanthanides - 14;

• oktinidene - 14.

innhenting av metaller

For å fremstille legeringen må først mottar metallet fra naturlige malm. Native elementer - dette er stoffer som finnes i naturen i fri tilstand. Disse omfatter platina, gull, tinn og kvikksølv. De er atskilt fra forurensninger mekanisk eller ved hjelp av kjemiske reagenser.

De resterende metallene ekstraheres ved behandling med forbindelsene. De finnes i forskjellige mineraler. Ore - denne mineraler og bergarter, som inneholder metallforbindelser som oksyder, karbonater eller sulfider. For deres fremstilling ved bruk av kjemisk behandling.

Metoder for å oppnå metaller:

• gjenvinning av karbonoksyder;

• tinn fra tinn mottaker stein;

• produksjon av jern fra jernmalm ;

• brenning av svovelforbindelser i spesielle ovner.

For å lette innhenting av metaller fra malm bergarter er lagt inn i dem forskjellige stoffer som kalles flussmidler. De hjelper til å fjerne uønskede urenheter, slik som leire, kalkstein, sand. Som et resultat av denne prosessen fremstilte smeltbare forbindelser kalt slagg.

I nærvær av betydelige mengder av urenheter før metallmalm smelting anriket ved fjerning av en stor del av unødvendige komponenter. De mest anvendte fremgangsmåter for behandling - flotasjon, magnetiske og gravitasjons metode.

alkalimetaller

Masse mottak av alkalimetall - en kompleks prosess. Dette skyldes det faktum at de er funnet i naturen kun i form av kjemiske forbindelser. Siden de er reduksjonsmidler, deres forberedelser ledsaget av høye energikostnader. Det er flere måter å skaffe alkalimetaller:

• Li kan fremstilles fra dets oksyd i vakuum, eller ved å smelte elektrolyse dets kloridet som dannes under behandlingen spodumen.

• Natrium ekstrahert ved røsting med kullaske i lukkede digler eller klorid elektrolyse av smelten med tilsetning av kalsium. Den første metoden er den mest tidskrevende.

• Kalium oppnådde smelteelektrolyse eller dets salter, natriumdamp som passerer gjennom dets klorid. Også den er dannet ved omsetning av en smeltet kaliumhydroksyd og flytende natrium ved en temperatur på 440 ° C.

• cesium og rubidium ekstrahert ved å gjenopprette deres kalsiumklorid ved 700-800 ° C eller zirkonium ved 650 ° C. Fremstilling av alkalimetall på denne måte er meget energikrevende og kostbare.

Forskjeller mellom de metaller og legeringer

I prinsippet er en klar grense mellom metaller og legeringer praktisk talt ikke-eksisterende, ettersom selv de mest rene, enkle stoffer er en brøkdel av urenheter. Så hva er forskjellen mellom dem? Nesten alle metaller som brukes i industrien og i andre grener av økonomien, anvendes i form av legeringer som oppnås ved å tilsette målrettet til hoved kjemisk substans andre komponenter.

legeringer

Teknologi trenger en rekke metalliske materialer. I dette tilfellet er rene kjemiske elementer ikke er praktisk brukt fordi de ikke har de nødvendige egenskaper til mennesker. For deres behov har vi oppfunnet ulike metoder for å produsere legeringer. Dette begrepet refererer til en makroskopisk homogent materiale, som består av to eller flere kjemiske elementer. Karakterisert ved at de metalliske bestanddeler er overveiende i legeringen. Dette stoffet har sin egen struktur. I legeringer skille mellom følgende bestanddeler:

• fundamentet, bestående av ett eller flere metaller;

• små tilsetninger for modifisering og legeringselementer;

• gjenopprettede forurensninger (prosess, naturlig, tilfeldig).

At metallegeringer er de viktigste strukturelle materialet. I teknologi, er det mer enn 5.000.

typer legeringer

Til tross for dette rekke legeringer, de fleste spille verdi for de som er basert på jern og aluminium. Det er de som er oftest funnet i hverdagen. Typer legeringer er forskjellige. Videre er de delt i henhold til flere kriterier. Siden det er forskjellige metoder for fremstilling av legeringer. Ifølge dette kriteriet, er de delt inn i:

• legering, som ble oppnådd ved krystallisasjon av de smelteblandede komponenter.

• pulver, ved hjelp av sammenpressing av pulverblandingen og etterfølgende sintring ved høy temperatur. Og ofte komponenter av slike legeringer er ikke bare enkle kjemiske elementer, men de forskjellige forbindelser, slik som karbider av titan eller wolframlegeringer i det faste stoff. Å legge dem i forskjellige mengder forandre egenskapene for metalliske materialer.

Fremgangsmåter for fremstilling av legeringer i form av en ferdig artikkel, eller arbeidsstykket er delt opp i:

• støping (silumin, støpejern);

• deformerbar (stål);

• pulver (titan wolfram).

typer legeringer

Fremgangsmåter for fremstilling av metallene er forskjellige, og således fremstilles på grunn av de materialer som har forskjellige egenskaper. I fast tilstand legeringer er:

• homogent (enhetlig), som består av krystaller av samme type. De er ofte referert til som single-fase.

• rogen (heterogene), referert til som flerfaset. Når de er mottatt i bunnen av legeringen blir tatt som en fast oppløsning (matriksfase). Sammensetningsheterogene substanser av denne type er avhengig av sammensetningen av de kjemiske elementer. Slike legeringer kan omfatte følgende komponenter: interstitiell og substitusjons faste oppløsninger, kjemiske forbindelser (karbider, intermetalliske forbindelser, nitrider), krystallitter av enkle stoffer.

legering egenskaper

Uansett hvilke metoder for fremstilling av metaller og legeringer brukes, blir deres egenskaper fullstendig bestemt av krystallstrukturen av fasene og mikrostrukturen av disse materialene. Hver av dem er forskjellige. De makroskopiske egenskaper av legeringene avhenger av deres mikrostruktur. De er i ethvert tilfelle utmerker seg ved deres fasekarakteristikk avhengig utelukkende på krystallstrukturen til materialet. Makroskopisk homogeniteten av heterogene (flerfase) legeringene som oppnås ved ensartet fordeling av fasene i metallmatrisen.

De viktigste egenskaper ved legeringen anses å sveisbarhet. Ellers er de identiske metaller. Således har legeringene termisk og elektrisk ledningsevne, duktilitet og reflektivitet (glans).

varianter legeringer

Forskjellige metoder for fremstilling av legeringer som har tillatt en person for å tenke ut et stort antall metalliske materialer som har forskjellige egenskaper og karakteristika. I henhold til formålet de er delt inn i følgende grupper:

• Strukturelle (stål, duraluminium, jern). Denne gruppen omfatter, legeringer med spesielle egenskaper. Så de forskjellige egensikker eller anti-friksjonsegenskaper. Disse inkluderer messing og bronse.

• For å fylle lagrene (Babbitt).

• For elektrisk oppvarming og måleutstyr (nichrome, manganin).

• For produksjon av skjærende verktøy (seier).

Ved fremstilling av mennesker bruker andre typer av metalliske materialer, slik som lavtsmeltende, varmebestandig, korrosjonsbestandig og amorfe legeringer. Også er mye brukt magneter og termo (teluridy selenid og vismut, bly, antimon og andre).

ferrolegeringer

Nesten alle av smeltet jern i verden er rettet mot fremstilling av enkle og stållegeringer. Det er også brukt ved fremstilling av råjern. jernlegeringer fått sin popularitet på grunn av det faktum at har gode egenskaper for mennesker. De ble oppnådd ved å tilsette til den enkle kjemiske element av de forskjellige komponenter. Således, til tross for det faktum at forskjellige jernlegeringer fremstilt på basis av et enkelt stoff, stål og støpejern har forskjellige egenskaper. På grunn av dette er de ulike sfærer av søknaden. De fleste stål hardere enn jern. Forskjellige fremgangsmåter for fremstilling av disse metallene tillater å oppnå forskjellige grader (grade) av disse jernlegeringer.

Forbedrede egenskaper for legeringene

Gjennom legeringsmetaller og noen andre elementer kan oppnå materialer med forbedrede egenskaper. For eksempel kan den konvensjonelle flytegrense er av ren aluminium 35 MPa. Ved fremstilling av metall-legering med kobber (1,6%), Zn (5,6%), magnesium (2,5%) indeksoverstiger 500 MPa.

På grunn av sammensatte forskjellige forhold av forskjellige kjemiske stoffer som kan oppnås metalliske materialer med forbedrede magnetiske, termiske og elektriske egenskaper. Den viktigste rolle i denne prosessen er at legeringen struktur som representerer en fordeling av sine krystaller og typen av bindinger mellom atomer.

Stål og jern

Disse legeringer fremstilles av forbindelser av jern og karbon (2%). Ved fremstilling av legerte materialer tilsatt til dem en nikkel, krom, vanadium. Alle de vanlige typer stål er delt inn i:

• med lavt karboninnhold (0,25% carbon) brukes til fremstilling av forskjellige konstruksjoner;

• høyt karboninnhold (mer enn 0,55%) er beregnet for fremstilling av skjæreverktøy.

Forskjellige merker av legert stål er brukt i maskinteknikk, og andre produkter.

en legering av jern med karbon, som er prosentandelen av 2-4% kalles råjern. Sammensetningen av dette materialet omfatter silisium. Av de ulike støpejern produkter har gode mekaniske egenskaper.

Ikke-jernholdige metaller

I tillegg til jern, og andre elementer som brukes til å lage en rekke forskjellige metalliske materialer. Som et resultat av deres forbindelser er ikke-jernholdige legeringer. I livet, folk har funnet de største søknaden materialer på grunnlag av:

• Kobber, messing kalt. De inneholder 5-45% sink. Dersom innholdet er 5-20%, messing kalt rødt, og hvis 20-36% - gul. Det er kobberlegeringer med silisium, tinn, beryllium, aluminium. De er kalt bronse. Det finnes flere typer av disse legeringer.

• Lede representerer en vanlig loddetinn (tretnik). I denne legeringen, til en del av den kjemiske pripadaet 2 deler tinn. Ved fremstilling av den lagrene benyttes Babbitt, som er en legering av bly, tinn, arsen og antimon.

• aluminium, titan, magnesium og beryllium, som er lette ikke-jernholdige legeringer som har høy styrke og utmerkede mekaniske egenskaper.

Fremgangsmåter for fremstillingen

De viktigste metoder for å skaffe metaller og legeringer:

• støperi hvor størkning av en homogen blanding av forskjellige smeltede komponenter. For-legeringer ved hjelp av pyrometallurgiske metoder for oppnåelse og elektrometallurgiske metaller. Den første utførelsesformen brukes til oppvarming av rå termisk energi som resulterer i løpet av forbrenningsprosessen. Oppnås ved pyro stål i åpen ovner og jern i masovner. Når elektrometallurgisk prosess råstoff oppvarmes i den elektriske lysbue eller induksjonsovner. I dette tilfellet, råvaren rasslavlyaetsya svært raskt.

• pulver, karakterisert ved at pulverne i dets komponenter som brukes for å fremstille en legering. På grunn av å trykke på dem for å gi en viss form, og deretter sintret i spesielle ovner.