KRĀSAINIE METĀLI: STRUKTŪRA, VEIDI, RAKSTURLIELUMI - ĶĪMIJA - 2025

The non - melnie metāli , ir tie, kas nav vai nelielu daudzumu dzelzs. Tos dažādās masas proporcijās izmanto, lai izveidotu sakausējumus, kuriem ir labākas fizikālās īpašības nekā atsevišķiem metāliem.

Tādējādi to kristāliskās struktūras un metāliskā mijiedarbība ir krāsaino sakausējumu pielietojuma stūrakmens. Tomēr šiem tīrajiem metāliem ir mazāk pielietojumu, jo tie ir ļoti jutīgi un reaģējoši. Šī iemesla dēļ tie vislabāk darbojas kā sakausējumu bāze un piedeva.

Bronza ir krāsaino metālu sakausējums; Tas galvenokārt sastāv no zelta un vara un alvas maisījuma (statuja attēlā iepriekš). Varš sakausējumā oksidējas un veido CuO - savienojumu, kas melno tā zeltaino virsmu. Mitrā vidē CuO hidratē un absorbē oglekļa dioksīdu un sāļus, veidojot zili zaļus savienojumus.

Piemēram, Brīvības statuju klāj vara karbonātu (CuCO ₃ ) slāņi, kas pazīstami kā patina. Kopumā visi metāli rūsē. Atkarībā no oksīdu stabilitātes tie mazākā vai lielākā mērā aizsargā sakausējumus pret koroziju un ārējiem faktoriem.

Uzbūve

Dzelzs ir tikai viens no visiem metāliem dabā, tāpēc krāsaino metālu struktūras un sakausējumi ir daudzveidīgāki.

Tomēr normālos apstākļos lielākajai daļai metālu ir trīs kristāliskas struktūras, ko nosaka to metāliskās saites: kompakts sešstūrains (hcp), kompakts kubiskais (ccp) un korpusa centrālais kubiskais (ccc).

Kompakts sešstūris (hcp)

No trim konstrukcijām šī ir vismazāk blīvā un kompaktā, vienlaikus būvējot ar vislielākajām tilpuma spraugām.

Tāpēc tas vieglāk uzņem mazas molekulas un atomus. Tāpat šajā kubā katru atomu ieskauj astoņi kaimiņi.

Piemēri

- vanādijs (V).

- Niobijs (Nb).

- hroms (Cr).

- sārmu metāli.

- volframs (W).

Turklāt ir arī citas struktūras, piemēram, vienkāršās kubiskās un citas sarežģītākās, kas sastāv no mazāk blīviem vai izkropļotiem pirmo trīs izkārtojumiem. Tomēr iepriekšminētās kristālu struktūras attiecas tikai uz tīriem metāliem.

Piemaisījumu, augsta spiediena un temperatūras apstākļos šie izkārtojumi ir izkropļoti, un, kad tie ir sakausējuma komponenti, tie mijiedarbojas ar citiem metāliem, veidojot jaunas metāliskas struktūras.

Faktiski precīzas zināšanas par šīm iekārtām un manipulācijas ar tām ļauj projektēt un izgatavot sakausējumus ar vēlamajām fizikālajām īpašībām konkrētam mērķim.

Veidi

Ļoti vispārīgi runājot, krāsainos metālus var iedalīt trīs veidos: smagie (svins), vieglie (varš un alumīnijs) un īpaši vieglie (magnijs). Tos, savukārt, iedala divās apakšklasēs: ar vidēju kušanas temperatūru un ar augstu kušanas temperatūru.

Citi krāsaino metālu veidi atbilst cēlmetāliem (vai dārgmetāliem). To piemēri ir metāli ar ccp struktūrām (izņemot alumīniju, niķeli un citus).

Līdzīgi retzemju metāli tiek uzskatīti par krāsaino metālu (cerijs, samārijs, skandijs, itrijs, tūlijs, gadolīnijs utt.). Visbeidzot, radioaktīvie metāli tiek uzskatīti arī par krāsaino metālu (polonijs, plutonijs, rādijs, francijs, astāts, radons utt.).

Raksturojums un īpašības

Lai arī metālu īpašības un īpašības tīrā stāvoklī un sakausējumos ir atšķirīgi, tomēr tie raksturo vispārīgumu, kas tos atšķir no melnajiem metāliem:

- Tie ir kaļami un lieliski elektrības un siltuma vadītāji.

- Termiskās apstrādes tos mazāk ietekmē.

- Viņiem ir lielāka izturība pret oksidēšanu un koroziju.

- Tajos nav tik daudz paramagnetisma, kas ļauj tos izmantot par materiāliem, ko izmanto elektroniskiem lietojumiem.

- Tā ražošanas procesi ir vieglāk, ieskaitot liešanu, metināšanu, kalšanu un velmēšanu.

- Viņiem ir pievilcīgākas krāsas, tāpēc tās izmanto kā dekoratīvus elementus; turklāt tie ir mazāk blīvi.

Daži no tā trūkumiem, salīdzinot ar melnajiem metāliem, ir: zema izturība, augstas izmaksas, zemākas prasības un mazāks minerālu daudzums.

Piemēri

Metalurģijas nozarē krāsaino metālu un sakausējumu ražošanā ir daudz iespēju; visizplatītākās ir: varš, alumīnijs, cinks, magnijs, titāns un supersakausējumi uz niķeļa bāzes.

Vara

Varš ir izmantots ļoti dažādiem lietojumiem, pateicoties tā labvēlīgajām īpašībām, piemēram, tā augstajai siltuma un elektriskajai vadītspējai.

Tas ir stiprs, kaļams un kaļams, tāpēc no tā var iegūt daudz praktisku dizainu: no caurulēm līdz burciņām līdz monētām. Tas ir ticis izmantots arī kuģu ķīļa nostiprināšanai, un tas ir daudz izmantojams elektriskajā rūpniecībā.

Lai arī tīrā stāvoklī tas ir ļoti mīksts, tā sakausējumi (starp šiem misiņa un bronzas) ir izturīgāki un ir aizsargāti ar Cu ₂ O (sarkanīga oksīda) slāņiem .

Alumīnijs

Tas ir metāls, kuru mazā blīvuma dēļ uzskata par vieglu; tam ir augsta siltuma un elektriskā vadītspēja, un tas ir izturīgs pret koroziju, pateicoties Al ₂ O ₃ slānim, kas aizsargā tā virsmu.

Ņemot vērā tā īpašības, tas ir ideāls metāls, it īpaši aeronautikā, automobiļu un būvniecības nozarē.

Cinks un magnijs

Cinka sakausējumus (piemēram, KAYEM, ar 4% alumīnija un 3% vara) izmanto sarežģītu lējumu ražošanai. Tas paredzēts celtniecības un inženiertehniskajiem darbiem.

Magnija gadījumā tā sakausējumi ir pielietojami gan arhitektūrā, gan velosipēdu apvalkos, tiltu parapetos un metinātās konstrukcijās.

To var izmantot arī aviācijas un kosmosa rūpniecībā, ātrgaitas mašīnās un transporta aprīkojumā.

Titāns

Titāns veido nedaudz vieglus sakausējumus. Tie ir īpaši izturīgi un ir aizsargāti pret koroziju ar TiO ₂ slāni . Tā ekstrakcija ir dārga, un tās kristāliskā struktūra ir ccc, kas pārsniedz 882 ºC.

Turklāt tas ir bioloģiski saderīgs, tāpēc to var izmantot kā materiālu medicīniskām protēzēm un implantiem. Turklāt titāns un tā sakausējumi atrodas mašīnās, jūrās, reaktīvo iekārtu komponentos un ķīmiskajos reaktoros.

Supersakausējumi

Supersakausējumi ir ļoti spēcīgas cietās fāzes, kas sastāv no niķeļa (kā parastā metāla) vai kobalta.

Tos izmanto kā lāpstiņu lidmašīnu turbīnās un motoros, reaktoru materiālos, kas atbalsta agresīvas ķīmiskās reakcijas, un siltummaiņa iekārtās.

Atsauces

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Krāsaino metālu un sakausējumu ražošanas teorija. Ostravas Tehniskā universitāte.
2. Dr C. Ergun. Krāsainie sakausējumi. Saņemts 2018. gada 21. aprīlī no vietnes: users.fs.cvut.cz
3. Adana zinātne un tehnoloģija. Krāsainie metāli. Saņemts 2018. gada 21. aprīlī no vietnes: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Materiālu tehnoloģija. Redakcijas Trillas SA (1. izdevums, Meksika). 282.-297.lpp.
5. Melnie materiāli un krāsainie metāli un sakausējumi. . Saņemts 2018. gada 21. aprīlī no vietnes ikbooks.com
6. Atšķirība starp melno un krāsaino metālu. (2015. gads, 23. septembris). Saņemts 2018. gada 21. aprīlī no vietnes metalsupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Kāpēc brīvības statuja ir zaļa? Saņemts 2018. gada 21. aprīlī no: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (2014. gada 31. maijs). Metālu kristāliskā struktūra. Iegūts 2018. gada 21. aprīlī no: researchgate.net
9. Tonijs Hisgets. (2009. gada 18. marts). Vara veidgabali. . Saņemts 2018. gada 22. aprīlī no: flickr.com
10. Brendons Baunachs. (2007. gada 22. februāris). sešu iepakojumu papīra svars. Saņemts 2018. gada 22. aprīlī no: flickr.com