Металлы и сплавы, их свойства и применение в радиоэлектронной аппаратуре аппаратуре Подготовил: учащийся гр.7/8 профессия « Радиомеханик » ФУРИН Павел Руководитель: преподаватель химии КАРАСЕВА Е. А год ОГБОУ НПО Профессиональный лицей 17

Из 118 химических элементов, открытых на данный момент, к металлам относят: 6 элементов в группе щелочных металлов 6 в группе щелочноземельных 38 в группе переходных металлов 11 в группе легких металлов 7 в группе полуметаллов 14 в группе лантаноиды и лантан 14 в группе актиноиды и актиний, вне определённых групп бериллий и магний. Таким образом, к металлам возможно относятся 96 элементов из всех открытых.

Металлический блеск Хорошая электропроводность Возможность легкой механической обработки Высокая плотность Высокая температура плавления Большая теплопроводность Все металлы при нормальных условиях находятся Все металлы при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью.

Металлы Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.). Электронагревательный элемент Медные катушки

Металлы и их сплавы Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика. Так же, для изготовления таких инструментов, как щипцы, кусачки, пинцеты необходимые для ремонта радиоэлектронной аппаратуры и изготовления её деталей. Алмаз Нитрид бора

Мультиметр Под легированием понимается внесение небольших количеств примесей или структурных дефектов с целью контролируемого изменения электрических свойств полупроводника, в частности, его типа проводимости. При производстве полупроводниковых приборов легирование является одним из важнейших технологических процессов. Для подготовки металлов, нужных для изготовления различных деталей полупроводниковых приборов используют легирование.

На основе алюминия на основе магния макроскопически однородная смесь двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Основной или единственной фазой сплава, как правило, является твёрдый раствор легирующих элементов в металле, являющемся основой сплава.

Сплавы Сплавы имеют типичные металлические свойства: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Иногда компонентами сплава могут быть не только химические элементы, но и химические соединения, обладающие металлическими свойствами. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана. ВольфрамТитан

Оловянно-свинцовые припои марок ПОС 18, ПОС 30, ПОС 40 имеют более высокое ударное сопротивление, чем чистые олово и свинец, и потому применение их для получения прочного шва дает более хорошие результаты. Представляет собой сплавы олова и свинца. Механическая прочность припоев повышается с увеличением содержания олова.

Добавление большего количества олова в припой увеличивает температуру плавления, что неудобно при пайке. Добавление большего или меньшего количества какого либо металла в припое зависит от применения вида этого припоя. Припой марки ПОС - 90 применяется для лужения и пайки внутренних швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры, а ПОССу 4-4 – для лужения и пайки в автомобилестроении.

Вывод: Вывод: металлы и сплавы, благодаря своим физическим и химическим свойствам получили широкое применение в изготовлении и ремонте радиоэлектронной аппаратуры. металлы и сплавы, благодаря своим физическим и химическим свойствам получили широкое применение в изготовлении и ремонте радиоэлектронной аппаратуры.

Слайд 2

.

Сплавы – это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух или более компонентов, из которых по крайней мере один – металл. Компонентами сплавов могут быть и неметаллы, и соединения.

Слайд 3

Сплавы бывают: Однородные (когда при сплавлении образуется как бы раствор одного металла в другом) Неоднородные (представляет собой механическую смесь металлов)

Слайд 4

Однородные и неоднородные сплавы

зеленое золото алюминиевая бронза (однородный сплав - (неоднородный сплав) сплава золота с серебром и добавками красной меди)

Слайд 5

.

Сплавы часто подразделяют по составу: медные сплавы алюминиевые сплавы никелевые сплавы титановые сплавы

Слайд 6

Сплавы бывают: Сплавы черных (железных) металлов (железо и все его сплавы) Сплавы цветных металлов (остальные металлы и их сплавы)

Слайд 7

Черные (железные) сплавы Чугун Сталь чугунная посуда стальной мост

Слайд 8

Чугун - сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5% углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун подразделяется на: Литейный чугун (применяют для изготовления массивных деталей методом литья) Передельный чугун (применяется для переработки в сталь)

Слайд 9

Сталь - сплав на основе железа, содержащий менее 2% углерода. По химическому составу стали разделяют на два основных вида: Углеродистая сталь (сплав железа с углеродом, но, в отличие от чугуна, содержание углерода, фосфора, серы, марганца, кремния гораздо меньше) Легированная сталь (сплав железа с углеродом, а также специальные легирующие добавки: хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий и другие.

Слайд 10

Цветные сплавы: Бронза – сплав на основе меди с добавлением (до 20%) олова. Используют в машиностроении, а также для художественного литья. статуэтка, отлитая из бронзы

Слайд 11

Цветные сплавы: Латунь – медный сплав, содержащий от 10 до 50% цинка. Применяют в моторостроении. Для изготовления мебельной фурнитуры. оконная фурнитура из латуни

Слайд 12

Цветные сплавы: Мельхиор – сплав, содержащий около 80% меди и 20% никеля, похож по внешнему виду на серебро. Используют для изготовления недорогих столовых приборов и художественных изделий. художественное изделие из мельхиора

1 из 8

Презентация на тему:

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Сплавы- это макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. Например: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Иногда компонентами сплава могут быть не только химические элементы, но и химические соединения, обладающие металлическими свойствами.

№ слайда 3

Описание слайда:

Сплавы - Al Северное золото: Северное золото - медно-алюминиевый сплав золотистого цвета, из которого сделаны монеты. В нём не содержится золота, и его названием очень трудно ввести в заблуждение, так как по цвету и весу «северное золото» совсем не похоже на настоящее.

№ слайда 4

Описание слайда:

№ слайда 5

Описание слайда:

№ слайда 6

Описание слайда:

Победит Победит - металлокерамический твердый сплав. Твёрдый сплав карбида вольфрама WC и кобальта в соотношении 90% и 10% масс, соответственно. Он по твердости близок к алмазу, применяется при бурении горных пород. Разработан в 1929 году в СССР где в основном использовался для режущих инструментов. Сейчас сплав применяется для оснащения волочильного инструмента, в качестве резцов и т.д. При создании используются методы порошковой металлургии. Металлокерамические сплавы обладают особенно высокой твердостью. Победит изготовляется в виде пластинок различной формы и размера. Процесс изготовления сводится к следующему: мелкий порошок карбида вольфрама или другого тугоплавкого карбида и мелкий порошок связующего металла кобальта или никеля перемешиваются и затем прессуются в соответствующих формах. Спрессованные пластины спекаются при температуре, близкой к температуре плавления связующего металла, что дает очень плотный и твердый сплав. Пластинки из этого сверхтвердого сплава применяются для изготовления металлорежущего и бурового инструмента. Пластинки напаиваются на державки режущего инструмента медью. Термообработка не требуется. В настоящее время разработаны и другие вольфрамокобальтовые сплавы, однако для них продолжают использовать название «победит».

№ слайда 7

Описание слайда:

Нихром Нихром - общее название группы сплавов, состоящих, в зависимости от марки сплава, из 55-78 % никеля, 15-23 % хрома, с добавками марганца, кремния, железа, алюминия. Первый нихромовый сплав разработан в США в 1905 году А. Маршем. Основными достоинствами нихромовых сплавов являются высокая жаростойкость в окислительной атмосфере (до 1250 °C), высокоеэлектрическое сопротивление (1,05-1,4 Ом/мм²·м). Нихром применяется для изготовления нагревательных элементов электропечей, бытовых приборов. Из нихрома изготавливают детали, работающие при высокой температуре, резисторные элементы, реостаты. Основные применяемые марки сплава - Х20Н80, Х15Н60, ХН70Ю. Физические свойства нихрома удельное электрическое сопротивление - 1÷1,1 Ом·мм²/м (в зависимости от марки сплава) плотность - 8200-8500 кг/м³ температура плавления - 1100-1400 °C рабочая температура - 800-1100 °C удельная теплоемкость - 0,45 кДж/(кг*К) при 25 °C предел прочности при растяжении - 0,65-0,70 ГПа

№ слайда 8

Описание слайда:

Манганин Манганин - термостабильный сплав на основе меди (около 85 %) с добавкой марганца (Mn) (11,5-13,5 %) и никеля (Ni) (2,5-3,5 %). Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур. Впервые предложен Манганин - основной материал для электроизмерительных приборов и образцовых сопротивлений - эталонов магазинов, мостовых схем, шунтов, дополнительных сопротивлений приборов высокого класса точности. Максимальная рабочая температура - 300 °C. Существенное преимущество манганина перед константаном заключается втом, что манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкв/1°С), поэтому в приборах высокого класса точности применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха.

Сплавы металлов
К сплавам относятся все системы,
полученные сплавлением какихлибо веществ. Например,
неметаллические сплавы: гранит,
гнейс, базальт, силикатные стекла,
металлургические шлаки и др.
Но наибольшее значение имеют
металлические сплавы.

Металлические сплавы
Это материалы с
металлическими
свойствами, состоящие
из двух или более
компонентов, из которых
хотя бы один металл

Получение сплавов
Сплавы получают путем
смешения различных
металлов и других
компонентов в
расплавленном состоянии с
затвердеванием их при
последующем охлаждении

Типы сплавов
Расплавленные металлы
неограниченно растворяются
друг в друге, т.е.
смешиваются в любых
отношениях.
Это сплавы состава:
Ag - Cu, Ag – Au, Cu – Ni

Типы сплавов
Расплавленные металлы
смешиваются между собой в
любых отношениях, но при
охлаждении образуют сплав,
состоящий из мельчайших
отдельных кристалликов
каждого из металла
Это сплавы состава:
Pb – Sn, Pb – Ag, Bi - Cd

Типы сплавов
Расплавленные металлы
вступают в химическое
взаимодействие и
образуют соединения
интерметаллиды.
Это сплавы:
Zn и Cu, Ca и Sb, Pb и Na

Свойства сплавов
Химическая связь в сплавах –
металлическая, поэтому они
обладают теми же физическими
свойствами, что и металлы:
металлическим блеском,
пластичностью, электро- и
теплопроводностью и др.
Но эти свойства несколько
изменяются в более полезные
для человека свойства.

Золото
Золото - один из самых инертных металлов, стоящий
в ряду напряжений правее всех других металлов. При
нормальных условиях оно не взаимодействует с
большинством кислот и не образует оксидов, поэтому
его относят к благородным металлам, в отличие от
обычных металлов, разрушающихся под действием
кислот и щелочей. В XIV веке была открыта
способность царской водки растворять золото, что
опровергло мнение о его химической инертности.

Из чистых кислот золото растворяется только в концентрированной
селеновой кислоте при 200 °C:
Концентрированная HClO4 реагирует с золотом и при комнатной
температуре, при этом образуя различные нестойкие оксиды хлора. Жёлтый
раствор растворимого в воде перхлората золота (III).
- Реакция обусловлена
сильной окислительной способностью Cl2O7.
Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями
при участии комплексообразователей. Так, в водных растворах цианидов при
доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты:
Цианоаураты легко восстанавливаются до чистого золота:

Чистое золото - мягкий металл жёлтого
цвета. Красноватый оттенок некоторым
изделиям из золота, например, монетам,
придают примеси других металлов, в
частности, меди. В тонких плёнках
золото просвечивает зелёным. Золото
обладает высокой теплопроводностью и
низким электрическим сопротивлением.

Бронза
Сплав меди с другими
металлами.
Различают:
Оловянную бронзу
(20% олова),
Алюминиевую бронзу
(5-11 % алюминия)
Свинцовую бронзу (до
33% свинца)
Применение:
изготовление частей
машин,
художественные отливки

Латунь
Сплав меди и
цинка (до 30-35%
цинка)
Свойства: высокая
пластичность
Применение:
декоративные
предметы
искусства

Дюралюминий
Сплав алюминия
(до 95%) с
добавками
магния, меди,
марганца.
Свойства: легкий,
прочный.
Применение:
в авиастроении,
машиностроении,
строительстве и др.

Дюралюминий

Чугун и сталь
Самыми распространенными сплавами,
содержащими железо являются:
Чугун: сплав на основе железа, содержит от 2 до
4,5% углерода, марганец, кремний, фосфор,
серу
Свойства: тверже железа, очень хрупкий, не
куется
Применение: изготовление массивных деталей
методом литья (литейный чугун), переработка
в сталь (передельный чугун)

Сталь: сплав на основе железа,
содержащий менее 2% углерода
Виды:
Углеродистая сталь – сплав железа
с углеродом и меньшим количеством
марганца, серы, кремния, фосфора.
Применение: детали машин, трубы,
болты, гвозди, скрепки, инструменты

Легированная сталь – сплав железа с
углеродом с специальными легирующими
добавками: хром, никель, вольфрам, молибден,
ванадий
В зависимости от добавок свойства стали
изменяются:
Хром и никель –жаростойкость, кислотоупорность,
пластичность, коррозионная устойчивость.
Вольфрам - твердость, жаропрочность,
износоустойчивость.
Титан – механическая прочность при высоких
температурах, коррозионная стойкость

Вклад русских ученых
Большое значение в
развитие металлургии
в России внесли
Д.К. Чернов –
основоположник науки
о металлах –
металловедении.
Разработал наилучшие
условия отливки,
ковки и термической
обработки стали

П.П. Аносов – горный
инженер, металлург.
Первый применил
микроскоп для
изучения структуры
стали, раскрыл секрет
булатной стали,
изобрел способ
закалки стали в струе
сжатого воздуха.

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области Петровский агропромышленный лицей

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Физические свойства металлов и сплавов

К физическим свойствам металлов и сплавов

относятся цвет, плотность (удельный вес), плавкость,

тепловое расширение, теплопроводность,

теплоемкость, электропроводность и способность их

намагничиваться. Эти свойства называют

физическими потому, что обнаруживаются в явлениях,

которые не сопровождаются изменением

химического состава вещества, т. е. металлы и сплавы

остаются неизмененными по составу при нагревании,

прохождении через них тока, тепла, а также при их

намагничивании и плавлении. Многие из указанных

физических свойств имеют установленные единицы

измерения, по которым судят о свойствах металла.

Цвет

Металлы и сплавы не прозрачны . Даже тонкие

слои металлов и сплавов не способны пропускать

лучи, но они имеют в отраженном свете внешний

блеск, причем каждый из металлов и сплавов

имеет свой особый оттенок блеска или, как

говорят, цвет. Например, медь имеет розово-

красный цвет, цинк - серый, олово - блестяще-

белый и т. д.

Удельный вес

Удельный вес-это вес 1 см 3 металла, сплава или

любого другого вещества в граммах. Например,

удельный вес чистого железа равен 7,88 г/см 3 .

Плавление

Плавление - способность металлов и сплавов

переходить из твердого состояния в жидкое,

характеризуется температурой плавления.

Металлы, имеющие высокую температуру

плавления, называют тугоплавкими (вольфрам,

платина, хром и т.д.). Металлы, имеющие низкую

температуру плавления, называют легкоплавкими

(олово, свинец и т.д.).

Тепловое расширение

Тепловое расширение - свойство металлов и

сплавов увеличиваться в объеме при нагревании,

характеризуется коэффициентами линейного и

объемного расширения. Коэффициент линейного

расширения - отношение приращения длины

образца металла при нагревании на 1° к

первоначальной длине образца. Коэффициент

объемного расширения - отношение приращения

объема металла при нагревании на 1° к

первоначальному объему.

Объемный коэффициент принимают равным

утроенному коэффициенту линейного расширения.

Различные металлы имеют различные

коэффициенты линейного расширения. Например,

коэффициент линейного расширения стали

равен 0,000012 , меди - 0,000017 , алюминия-

0,000023 . Зная коэффициент линейного

расширения металла, можно определить его

величину удлинения: определим, насколько

удлинится стальной трубопровод длиной 5000

м при его нагреве до 20°С :

5000·0,000012·20 = 1,2 м

Теплопроводность

Теплопроводность -способность металлов и

сплавов проводить тепло. Чем больше

теплопроводность, тем быстрее тепло

распространяется по металлу или сплаву при

нагревании. При охлаждении металлы и сплавы,

обладающие большой теплопроводностью,

быстрее отдают тепло. Теплопроводность красной

меди в 6 раз выше теплопроводности железа. При

сварке металлов и сплавов, имеющих большую

теплопроводность, требуется предварительный, а

иногда и сопутствующий подогрев.

Теплоемкость

Теплоемкость - количество тепла, потребное для

нагревания единицы веса на 1° . Удельная

теплоемкость - количество тепла

в ккал (килокалориях), необходимое для нагрева 1

кг вещества на 1° . Низкую удельную теплоемкость

имеют платина и свинец. Удельная теплоемкость

стали и чугуна примерно в 4 раза выше удельной

теплоемкости свинца.

Электропроводность

Электропроводность - способность металлов и

сплавов проводить электрический ток. Хорошей

электропроводностью обладают медь, алюминий

и их сплавы.

Магнитные свойства

Магнитные свойства - способность металлов

намагничиваться, которые проявляются в том, что

намагниченный металл притягивает к себе

металлы, обладающие магнитными свойствами.