Сплавы металлов

При сплавлении чистых металлов изменяется их строение: узлы кристаллической решётки либо сближаются, либо раздвигаются. При этом появляются дополнительные напряжения, которые создают дополнительные силы между атомами в металле. Именно поэтому сплавы металлов значительно прочнее и твёрже чистых металлов. У сплавов бывают такие магнитные и механические свойства, каких не было у чистых металлов. Например, самые лучшие постоянные магниты делают из сплавов магния, никеля и кобальта, из алюминия, никеля и кобальта или сплава кобальта с редкоземельным металлом самарием (Sm).

Чугун - это сплав чистого железа с углеродом, в котором углерода от 2,14% до 4 %. Чугун твёрже железа, но более хрупкий, имеет отличные литейные свойства (намного лучше, чем чистое железо).

Сталь - это тоже сплав железа с углеродом, но углерода здесь до 2,14%. Из стали (считается чистое железо) изготавливают трубы, боты, гвозди, скрепки, инструмент. Имеется большое количество разновидностей сталей, у которых в состав кроме углерода входят другие чистые металлы (легирующие элементы), придающие им различные прочностные свойства.

К самым распространённым цветным сплавам относятся:

-бронза - сплав на основе меди с добавкой до 20% олова;

-латунь - медный сплав, содержащий от 10 до 50% цинка;

-мельхиор - сплав 80% меди и 20% никеля;

-дюралюминий - сплав на основе алюминия с добавкой 2% магния, 2-5 % меди, 1% марганца и никеля.

Твёрдые растворы

При охлаждении жидких растворов из них могут кристаллизоваться твёрдые растворы. Их природа различна и зависит от компонентов, составляющих твёрдый раствор. Образующиеся твёрдые растворы состоят из кристаллов, в узлах кристаллических решёток которых расположены ионы, атомы, молекулы веществ, из которых состоит твёрдый раствор.

Если размеры и форма кристаллических решёток составляющих компонентов близки, то эти такие компоненты могут растворяться друг в друге в неограниченных количествах и образовывать твёрдые растворы.

Виды твёрдых растворов

С помощью Рентгенографического исследования обнаружили, что твёрдые растворы делятся на 2 вида:

- твёрдые растворы замещения

- твёрдые растворы внедрения

В твёрдых растворах замещения ионы или атомы одного вещества замещают ионы или атомы в кристаллической решётке другого вещества без существенного изменения формы кристалла. существуют так называемые изоморфные твёрдые растворы замещения, то есть состоящие из простых веществ, сходных по параметрам кристаллической решётки и имеющую неограниченную растворимость друг в друге.

Твёрдые растворы внедрения - образуются, когда атомы или ионы одного вещества внедряются (или располагаются между) атомами или ионами другого вещества.

Свойства твёрдых растворов

Свойства твёрдых растворов существенно отличаются от свойств составляющих компонентов. Твёрдые растворы являются технически более ценными, чем чистые компоненты. Они обладают большей твёрдостью, меньшей электрической проводимостью, чем сами металлы - компоненты их составляющие.

В твёрдых растворах различают растворитель и растворённое вещество: растворителем считается вещество, которое сохраняет свою кристаллическую решётку, причём этого вещества (растворителя) должно быть не менее определённого значения.