Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.
Сплавы состоят из основы (одного или нескольких металлов), малых добавок специально вводимых в сплав легирующих и модифицирующих элементов, а также из неудалённых примесей (природных, технологических и случайных).
Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.
История
Медные сплавы Одним из первых металлов освоенных человеком является медь, обнаруженная ещё около 6000—10000 лет назад в огне древесного угля, горящего особенно сильно при добавлении воздуха. Самые древние медные изделия, а также шлак, напрямую свидетельствующий о выплавке её из руды, были найдены на территории Турции, при раскопках поселения Чатал-Гююк. Самыми распространёнными сплавами меди являются:
Латунь, сплав меди и цинка. Использовалась с бронзового века, начиная с 3000 года до н. э., в Вавилоне и Ассирии, а в Палестине — примерно с 1400 по 1000 годов до н. э. Благодаря своему золотистому блеску, зависящему от степени содержания цинка, она использовалась и до сих пор используется для изготовления ювелирных изделий и скульптур. Бронза, сплав меди и олово (однако могут использоваться смеси с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом).
Ртутные сплавы Сплавы на основе ртути, называемые амальгамами, выплавляли из киновари на протяжении тысячелетий. Амальгамы использовались в Китае с 200 года до н. э. в основном для золочения предметов, а древние римляне часто использовали ртутно-оловянные амальгамы для золочения своих доспехов.
Железные сплавы
Железо использовалось ещё в доисторические времена, однако его добыча велась исключительно за счёт упавших метеоритов, которые зачастую содержали в себе сплав метеоритного железа и никеля. Такое железо, из-за редкости которого шумеры называли его «небесным металлом», а древние египтяне — «чёрной медью с неба», ценилось больше золота и использовалось в основном в церемониях. Первые железные отливки, отличающиеся отсутствием никеля в составе, были найдено в Месопотамии, Анатолии и Египте, и датируются 3000-2000 годами до н.э, а первые сплавы — чугун и сталь — представляли собой смесь железа и углерода, причём первые выплавки стали были зафиксированы в Анатолии около 1800 года до н. э., а чугуна — в древнем Китае и прилегающих Дальневосточных территориях
Виды сплавов По способу изготовления сплавов различают литые и порошковые сплавы. Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов. Порошковые — прессованием смеси порошков с последующим спеканием при высокой температуре. Компонентами порошкового сплава могут быть не только порошки простых веществ, но и порошки химических соединений; например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана.
По способу получения заготовки (изделия) различают литейные (например, чугуны, силумины), деформируемые (например, стали) и порошковые сплавы.
В твёрдом агрегатном состоянии сплав может быть гомогенным (однородным, однофазным — состоит из кристаллитов одного типа) и гетерогенным (неоднородным, многофазным). Твёрдый раствор является основой сплава (матричная фаза). Фазовый состав гетерогенного сплава зависит от его химического состава. В сплаве могут присутствовать: твёрдые растворы внедрения, твёрдые растворы замещения, химических соединений (в том числе карбиды, нитриды, интерметаллиды) и кристаллиты простых веществ.
Свойства сплавов Свойства металлов и сплавов полностью определяются их структурой (кристаллической структурой фаз и микроструктурой). Макроскопические свойства сплавов определяются микроструктурой и всегда отличаются от свойств их фаз, которые зависят только от кристаллической структуры. Макроскопическая однородность многофазных (гетерогенных) сплавов достигается за счёт равномерного распределения фаз в металлической матрице. Сплавы проявляют металлические свойства, например: электропроводность и теплопроводность, отражательную способность (металлический блеск) и пластичность. Важнейшей характеристикой сплавов является свариваемость.
Сплавы, используемые в промышленности Сплавы различают по назначению: конструкционные, инструментальные и специальные.
Конструкционные сплавы: стали чугуны дюралюминий Конструкционные со специальными свойствами (например, искробезопасность, антифрикционные свойства): бронзы латуни Для заливки подшипников: баббит Для измерительной и электронагревательной аппаратуры: манганин нихром Для изготовления режущих инструментов: победит В промышленности также используются жаропрочные, легкоплавкие и коррозионностойкие сплавы, термоэлектрические и магнитные материалы, а также аморфные сплавы.
См. также Зейгерование Металлоконструкция Сталь Материаловедение Металловедение ASM International
Литература
Примечания
Ссылки
— статья из Химической энциклопедии — статья из Физической энциклопедии Сплавы — статья из Энциклопедии «Кругосвет».
Категория:Физика твёрдого тела