Используя Интернет, страница 154 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

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

Условие.

Используя Интернет, подготовьте электронные презентации (на выбор) о сплавах по характерным свойствам (тугоплавкие, легкоплавкие, жаропрочные, высокопрочные, твёрдые, коррозионно-устойчивые).

Решение 2.

Тугоплавкие сплавы

Тугоплавкими называют сплавы, температура плавления которых значительно выше, чем у железа ($T_{пл} > 1538$ °C), и которые сохраняют свои механические свойства (прочность, твёрдость) при очень высоких температурах. Основой таких сплавов служат тугоплавкие металлы, такие как вольфрам (W), молибден (Mo), ниобий (Nb), тантал (Ta) и рений (Re).

Ключевые свойства тугоплавких сплавов — это чрезвычайно высокая температура плавления, высокая жаропрочность (сопротивление ползучести при высоких температурах) и стойкость к износу. Например, вольфрамовые сплавы являются одними из самых тугоплавких.

Примеры и применение:

• Сплавы на основе вольфрама (например, с рением или торием) используются для изготовления нитей накаливания в лампах, электродов для сварки, деталей ракетных двигателей и тепловых экранов.
• Сплавы на основе молибдена (например, сплав ТЦМ, легированный титаном и цирконием) применяются в аэрокосмической технике и для создания высокотемпературных печей.
• Сплавы на основе ниобия находят применение в конструкциях ядерных реакторов и сверхпроводящей технике.

Эти материалы незаменимы в отраслях, где рабочие температуры достигают тысяч градусов Цельсия. Ответ:

Легкоплавкие сплавы

Легкоплавкими называют сплавы с низкой температурой плавления, как правило, ниже температуры плавления олова (232 °C). Некоторые из них плавятся при температуре ниже точки кипения воды. Основными компонентами таких сплавов являются висмут (Bi), свинец (Pb), олово (Sn), кадмий (Cd), индий (In) и галлий (Ga).

Главная особенность этих сплавов — их способность переходить в жидкое состояние при относительно небольшом нагреве.

Примеры и применение:

• Припои (например, сплавы олова со свинцом или серебром) используются для пайки — соединения металлических деталей в электронике и радиотехнике.
• Сплав Вуда (висмут, свинец, олово, кадмий) имеет температуру плавления около 70 °C. Он используется в качестве плавких предохранителей в электротехнике и в головках систем автоматического пожаротушения (спринклерах). При повышении температуры вставка из сплава плавится, и система активирует подачу воды.
• Сплав Розе (висмут, свинец, олово) плавится при температуре около 94 °C и также применяется в предохранительных устройствах.

Легкоплавкие сплавы играют ключевую роль в системах безопасности и в технологиях точного соединения деталей. Ответ:

Жаропрочные сплавы

Жаропрочные сплавы (также известные как суперсплавы) — это материалы, способные работать под механической нагрузкой при очень высоких температурах (свыше 550 °C) в течение длительного времени, не разрушаясь и не деформируясь. Они также обладают высокой стойкостью к окислению и газовой коррозии. Основой для таких сплавов чаще всего служат никель (Ni), кобальт (Co) или железо (Fe).

Их уникальные свойства достигаются за счет сложного легирования такими элементами, как хром (Cr), алюминий (Al), титан (Ti), молибден (Mo), вольфрам (W), которые формируют в структуре сплава упрочняющие фазы.

Примеры и применение:

• Никелевые сплавы (например, Инконель, Нимоник) — основной материал для изготовления лопаток турбин, дисков и камер сгорания в авиационных и газотурбинных двигателях.
• Кобальтовые сплавы (например, стеллиты) применяются там, где требуется высокая износостойкость при высоких температурах, например, в клапанах двигателей.
• Железоникелевые сплавы используются для менее нагруженных, но также высокотемпературных деталей.

Без жаропрочных сплавов была бы невозможна работа современных реактивных двигателей, энергетических установок и многих химических реакторов. Ответ:

Высокопрочные сплавы

Высокопрочными называют сплавы, обладающие высокими значениями предела прочности и предела текучести, то есть способные выдерживать огромные механические нагрузки без разрушения и пластической деформации. Часто такие сплавы также характеризуются хорошей вязкостью и высоким отношением прочности к весу.

Примеры и применение:

• Титановые сплавы (например, Ti-6Al-4V) обладают уникальным сочетанием высокой прочности, низкой плотности и отличной коррозионной стойкости. Они широко применяются в авиастроении (элементы конструкции самолетов, шасси), ракетостроении и для изготовления медицинских имплантов.
• Высокопрочные стали (например, мартенситно-стареющие стали) имеют предел прочности, превышающий 2000 МПа. Их используют для изготовления деталей, подверженных экстремальным нагрузкам: валов, корпусов ракет, брони.
• Высокопрочные алюминиевые сплавы (дюралюмины, сплавы 7000-й серии) применяются в авиации для создания лёгких и прочных элементов фюзеляжа и крыльев.

Эти материалы являются основой для создания лёгких, надёжных и долговечных конструкций в самых ответственных областях техники. Ответ:

Твёрдые сплавы

Твёрдые сплавы — это композиционные материалы, состоящие из очень твёрдых частиц карбидов тугоплавких металлов (например, карбида вольфрама WC, карбида титана TiC), сцементированных пластичной металлической связкой, чаще всего кобальтом (Co) или никелем (Ni). Они сочетают в себе чрезвычайную твёрдость и износостойкость керамической фазы с вязкостью и прочностью металлической связки.

Твёрдость этих материалов приближается к твёрдости алмаза, при этом они способны сохранять свои режущие свойства при нагреве до 800–1000 °C (красностойкость).

Примеры и применение:

• Сплавы на основе карбида вольфрама и кобальта (группа ВК) — самый распространённый вид. Из них изготавливают режущие пластины для токарных резцов и фрез, буровые коронки для горнодобывающей промышленности, волоки для протяжки проволоки.
• Керметы (металлокерамика) — сплавы, где в качестве твёрдой фазы выступают карбиды титана и тантала. Они используются для чистовой обработки металлов на высоких скоростях.

Твёрдые сплавы произвели революцию в металлообработке, позволив многократно увеличить скорость и производительность резания. Ответ:

Коррозионно-устойчивые сплавы

Коррозионно-устойчивые (или нержавеющие) сплавы — это сплавы, способные сопротивляться разрушению в результате химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой (коррозии). Их стойкость обычно обусловлена способностью формировать на поверхности тонкую, плотную и прочную оксидную пленку (пассивный слой), которая защищает основной металл от контакта с агрессивной средой.

Примеры и применение:

• Нержавеющие стали — самое известное семейство таких сплавов. Это сплавы железа с хромом (не менее 10.5%), часто с добавлением никеля, молибдена и других элементов. Применяются повсеместно: от столовых приборов и кухонной посуды до химических реакторов, медицинских инструментов и архитектурных конструкций.
• Бронзы (сплавы меди с оловом) и латуни (сплавы меди с цинком) обладают высокой стойкостью к атмосферной и морской коррозии. Используются для изготовления сантехники, корабельных винтов, фитингов.
• Никелевые сплавы (например, Монель-металл — сплав никеля с медью) устойчивы ко многим кислотам, щелочам и морской воде. Применяются в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
• Титановые сплавы обладают исключительной коррозионной стойкостью и биосовместимостью, что делает их незаменимыми для медицинских имплантов и оборудования для работы с морской водой.

Эти сплавы позволяют создавать долговечные изделия, работающие в агрессивных средах, от морской воды до химических реагентов. Ответ: