Номер 2, страница 154 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 33. Сплавы металлов. Глава VI. Металлы - номер 2, страница 154.

Условие.

2. Назовите важнейшие сплавы цветных металлов, их примерный состав, свойства и применение.

Решение.

Решение 2.

Что такое сплавы и как их классифицируют.

Сплавы — это макроскопически однородные металлические материалы, состоящие из двух или более химических элементов, из которых как минимум один является металлом. Сплавы получают в основном путем сплавления компонентов в жидком состоянии с последующим охлаждением, но также могут быть созданы методами порошковой металлургии, диффузионного насыщения и другими способами. Свойства сплавов (такие как прочность, твердость, коррозионная стойкость, пластичность) обычно значительно отличаются от свойств их составляющих чистых металлов, что позволяет создавать материалы с заранее заданными характеристиками.

Классификация сплавов проводится по различным признакам:

• По основному металлу:
  • Черные сплавы (на основе железа): стали (содержание углерода до $2,14\%$) и чугуны (содержание углерода более $2,14\%$).
  • Цветные сплавы (на основе цветных металлов): медные (латуни, бронзы), алюминиевые (дюралюминий, силумин), титановые, магниевые, никелевые и другие.
• По количеству компонентов:
  • Двойные (бинарные) — состоят из двух компонентов.
  • Тройные — из трех компонентов.
  • Многокомпонентные — из четырех и более компонентов.
• По структуре в твердом состоянии (согласно диаграммам состояния):
  • Твердые растворы — сплавы, в которых атомы одного компонента размещаются в кристаллической решетке другого.
  • Механические смеси — состоят из кристаллов отдельных компонентов (например, эвтектические сплавы).
  • Химические соединения (интерметаллиды) — компоненты образуют соединения с постоянным соотношением атомов и собственной кристаллической решеткой.
• По технологии производства и обработки:
  • Литейные — предназначенные для получения фасонных отливок. Обладают хорошей жидкотекучестью.
  • Деформируемые — предназначенные для обработки давлением (ковка, штамповка, прокатка). Обладают высокой пластичностью.
• По назначению и свойствам:
  • Конструкционные — для изготовления деталей машин и строительных конструкций.
  • Инструментальные — для режущих, измерительных и штамповых инструментов.
  • Жаропрочные и жаростойкие — работающие при высоких температурах.
  • Коррозионно-стойкие (нержавеющие).
  • Сплавы с особыми физическими свойствами (например, магнитные, антифрикционные, с низким коэффициентом теплового расширения).

Ответ: Сплавы — это материалы на металлической основе, состоящие из двух или более элементов. Их классифицируют по основному металлу (черные и цветные), количеству компонентов, структуре, технологии производства и назначению.

2. Назовите важнейшие сплавы цветных металлов, их примерный состав, свойства и применение.

К важнейшим сплавам цветных металлов относятся сплавы на основе меди, алюминия, титана и магния.

Медные сплавы

• Латуни — сплавы меди с цинком в качестве основного легирующего элемента.
  • Примерный состав: Медь ($Cu$) — основа; цинк ($Zn$) — от 5% до 45%. Могут содержать также свинец ($Pb$), олово ($Sn$), алюминий ($Al$) для улучшения свойств.
  • Свойства: Хорошая коррозионная стойкость, высокая пластичность, хорошая обрабатываемость резанием и давлением, красивый золотистый цвет. Прочнее меди.
  • Применение: Детали машин (втулки, шестерни), сантехническая арматура, музыкальные инструменты (духовые), патронные гильзы, радиаторы, конденсаторные трубки.
• Бронзы — сплавы меди с различными элементами (оловом, алюминием, кремнием, бериллием и др.), кроме цинка и никеля.
  • Примерный состав (оловянная бронза): Медь ($Cu$) — основа; олово ($Sn$) — 4-10%.
  • Примерный состав (алюминиевая бронза): Медь ($Cu$) — основа; алюминий ($Al$) — 5-11%.
  • Свойства: Высокие прочностные и антифрикционные свойства (хорошо работают в парах трения), высокая коррозионная стойкость, хорошие литейные качества.
  • Применение: Подшипники скольжения, втулки, червячные колеса, арматура, художественное литье (памятники, статуи), пружины, мембраны.

Алюминиевые сплавы

• Дюралюминий (Дюраль) — деформируемый сплав алюминия.
  • Примерный состав: Алюминий ($Al$) — основа (около 93-94%); медь ($Cu$) — 3.8–4.9%; магний ($Mg$) — 1.2–1.8%; марганец ($Mn$) — 0.3–0.9%.
  • Свойства: Низкая плотность, высокая удельная прочность (особенно после термообработки — закалки и старения), удовлетворительная коррозионная стойкость (часто плакируется чистым алюминием для защиты).
  • Применение: Авиастроение (обшивка, силовые элементы каркаса самолетов), ракетостроение, скоростной транспорт, строительство.
• Силумины — литейные сплавы алюминия с кремнием.
  • Примерный состав: Алюминий ($Al$) — основа; кремний ($Si$) — от 4% до 13% (иногда до 22%).
  • Свойства: Отличные литейные свойства (хорошая жидкотекучесть, малая усадка), высокая герметичность, хорошая коррозионная стойкость.
  • Применение: Изготовление сложных по форме отливок — блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, картеры, корпуса насосов, детали бытовой техники.

Титановые сплавы

• Примерный состав (сплав ВТ6): Титан ($Ti$) — основа; алюминий ($Al$) — 5.3–6.8%; ванадий ($V$) — 3.5–5.3%.
• Свойства: Уникальное сочетание высокой прочности, низкой плотности (в 1.7 раза легче стали), превосходной коррозионной стойкости (в том числе в морской воде) и жаропрочности (сохраняют прочность до $400–500 °C$).
• Применение: Авиационная и ракетно-космическая техника (детали двигателей, обшивка, шасси), судостроение (гребные винты, корпуса подводных лодок), химическая промышленность, медицина (имплантаты, хирургический инструмент).

Ответ: Важнейшими сплавами цветных металлов являются латуни и бронзы (на основе меди), дюралюминий и силумины (на основе алюминия), а также титановые сплавы. Они отличаются по составу, обладают уникальными свойствами (легкость, прочность, коррозионная стойкость) и широко применяются в авиации, машиностроении, судостроении и других отраслях.