Номер 5, страница 96, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Как вы думаете, какой тугоплавкий металл придает сплавам жаропрочность?

5. Как вы думаете, какой тугоплавкий металл придает сплавам жаропрочность?

Жаропрочность — это способность материалов сохранять свои механические свойства и сопротивляться окислению при высоких температурах. Это свойство придают сплавам легирующие элементы, среди которых ключевую роль играют тугоплавкие металлы. Не существует одного-единственного металла, так как требуемый эффект обычно достигается комплексным легированием, но можно выделить несколько наиболее важных.

Ключевыми тугоплавкими металлами, придающими жаропрочность, являются:

• Вольфрам (W) и Молибден (Mo). Эти металлы обладают очень высокими температурами плавления (вольфрам — $3422^{\circ}C$, молибден — $2623^{\circ}C$). Их добавление в сплавы (например, на основе никеля или железа) значительно повышает прочность и сопротивление ползучести (медленной деформации под нагрузкой) при высоких температурах. Механизм упрочнения заключается в том, что крупные атомы вольфрама и молибдена искажают кристаллическую решетку основного металла (твердорастворное упрочнение) и образуют тугоплавкие карбиды, которые препятствуют движению дислокаций.

• Хром (Cr). Хотя его температура плавления ($1907^{\circ}C$) ниже, чем у вольфрама или молибдена, хром является одним из важнейших компонентов жаропрочных сплавов, включая нержавеющие стали и суперсплавы (например, Инконель). Его главная функция — обеспечение жаростойкости, то есть сопротивления газовой коррозии (окислению). На поверхности сплава хром образует тонкую, плотную и очень стабильную оксидную пленку $Cr_2O_3$, которая защищает материал от дальнейшего окисления при высоких температурах. Также хром вносит вклад в твердорастворное упрочнение.

• Ниобий (Nb) и Тантал (Ta). Эти металлы используются для упрочнения жаропрочных сплавов, в основном на никелевой основе. Они способствуют образованию мелкодисперсных стабильных фаз, таких как карбиды (NbC, TaC) и интерметаллидные соединения (например, фаза $\gamma''$ - $Ni_3Nb$ в знаменитом сплаве Inconel 718). Эти частицы эффективно блокируют движение дислокаций, что обеспечивает высокую прочность сплава при рабочих температурах до $650-700^{\circ}C$.

• Рений (Re). Один из самых тугоплавких ($3186^{\circ}C$) и редких металлов. Его добавление (несколько процентов) в современные монокристаллические никелевые суперсплавы, используемые для изготовления лопаток турбин реактивных двигателей, кардинально повышает их долговечность и сопротивление ползучести при экстремально высоких температурах.

Таким образом, жаропрочность — это комплексное свойство, достигаемое введением целого ряда тугоплавких металлов, каждый из которых выполняет свою уникальную функцию.

Ответ: Жаропрочность сплавам придают различные тугоплавкие металлы, в первую очередь хром (для сопротивления окислению), а также вольфрам, молибден, ниобий и рений (для повышения механической прочности при высоких температурах).