Приведите примеры применения сплавов в различных областях жизни человека кратко
Обновлено: 05.07.2024
О том, что свойства металлов меняются при их сплавлении, стало известно ещё в древности. 5 тысяч лет тому назад наши предки научились делать бронзу — смесь олова с медью. Бронза по твёрдости превосходит оба металла, входящие в её состав.
Свойства чистых металлов, как правило, не соответствуют необходимым требованиям, поэтому практически во всех сферах человеческой деятельности используют не чистые металлы, а их сплавы. Это материал, который образуется в результате затвердения расплава двух или нескольких отдельных веществ. В их состав, кроме металлов могут входить также неметаллы, например, такие как углерод или кремний.
Добавляя в определённом количестве примеси других металлов и неметаллов, можно получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих смесь элементов. Сплав по сравнению с исходным металлом может быть механически прочнее и твёрже, со значительно более высокой или низкой температурой плавления, устойчивее к коррозии, устойчивее к высоким температурам,практически не менять своих размеров при нагревании или охлаждении и т. д.
Применение в качестве конструкционных материалов
Сплавы, используемые для изготовления различных конструкций, должны быть прочными и легко обрабатываемыми. В строительстве и в машиностроении наиболее широко используются смеси железа и алюминия. Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать.
Чугуны используют для изготовления массивных и очень прочных деталей. Например, раньше из чугуна отливали радиаторы центрального отопления, канализационные трубы, до сих пор изготавливают котлы, перила и опоры мостов. Изделия из чугуна изготавливаются с применением литья.
Сплавы алюминия, используемые в конструкциях, наряду с прочностью должны отличаться лёгкостью. Дюралюминий, силумин — соединения алюминия, они незаменимы в самолёто-, вагоно- и кораблестроении. В некоторых узлах самолётов используются смеси магния, очень лёгкие и жароустойчивые.
В ракетостроении применяют лёгкие и термостойкие соединения на основе титана. Для улучшения ударопрочности, коррозионной стойкости, износоустойчивости сплавы легируют — вводят специальные добавки. Добавка марганца делает сталь ударопрочной. Чтобы получить нержавеющую сталь, в состав смеси вводят хром.
Инструментальные сплавы
Предназначены для изготовления режущих инструментов, штампов и деталей точных механизмов. Такие соединения должны быть износостойкими и прочными, причём при разогревании их прочность не должна существенно уменьшаться. Таким требованиям отвечают, например, нержавеющие стали, которые прошли специальную обработку (закалку).
Добавление к сплавам веществ, улучшающих их свойства, называют легированием. Для придания необходимых свойств инструментальные стали, как правило, легируют вольфрамом, ванадием или хромом.
Применение в электротехнической промышленности, электронике и приборостроении
Сплавы служат незаменимым материалом при изготовлении особо чувствительных и высокоточных приборов, различного рода датчиков и преобразователей энергии. Например, на изготовление сердечников трансформаторов и деталей реле идёт смесь никеля. Отдельные детали электромоторов изготавливаются из соединений кобальта. Сплав никеля с хромом — нихром, отличающийся высоким сопротивлением — используется для изготовления нагревательных элементов печей и бытовых электроприборов.
Из сеодинений меди в электротехнической промышленности и в приборостроении наиболее широкое применение находят латуни и бронзы. Латуни незаменимы при изготовлении приборов, деталью которых являются запорные краны. Такие приборы используются в сетях подачи газа и воды. Бронзы идут на изготовление пружин и пружинящих контактов.
Применение легкоплавких сплавов
Главным востребованным свойством является заданная низкая температура плавления. Это свойство, в частности, используется для пайки микросхем. Кроме того, эти соединения должны иметь определённую плотность, прочность на разрыв, химическую инертность, теплопроводность.
Легкоплавкие смеси производят из висмута, свинца, кадмия, олова и других металлов. Такие сплавы используют в термодатчиках, термометрах, пожарной сигнализации, например, сплав Вуда. А также в литейном деле для производства выплавляемых моделей, для фиксации костей и протезирования в медицине. Соединение натрия с калием (температура плавления –12,5 °С) используется как теплоноситель для охлаждения ядерных реакторов. Легкоплавкие смеси используются в литейном деле, незаменимы в датчиках пожарной сигнализации
Применение в ювелирном деле
Применение в чистом виде драгоценных металлов в ювелирном деле не всегда оправдано и целесообразно из-за их дороговизны, физических и химических особенностей. Для придания ювелирным изделиям из золота большей твёрдости и износостойкости используются сплавы с другими металлами. Самая лучшая добавка — это серебро (понижает температуру плавления) и медь (повышает твёрдость). Чистое золото используют очень редко, так как оно слишком мягкое, легко деформируется и царапается.
Из смеси золота с 10–30 % других благородных металлов (платины или палладия) изготавливают форсунки лабораторных приборов, а из соединений с 25–30 % серебра — ювелирные изделия и электрические контакты.
Сплавы в искусстве
Оловянная бронза (смесь меди с оловом) — один из первых освоенных человеком соединений металлов. Она обладает большей, по сравнению с чистой медью, твёрдостью, прочностью и более легкоплавка. Бронзы успешно применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литьё. Классической маркой бронзы является колокольная бронза.
Одно из новых направлений в искусстве — производство художественных литых изделий из чугуна. Литые изделия из чугуна существенно превосходят по качеству кованые изделия. Чугун — металл гораздо более хрупкий и не такой ковкий, как сталь. Но даже из такого, казалось бы, грубого материала можно получать настоящие произведения литейного искусства способом литья, например, такие как литые лестницы или решётки на окна. Такие изделия подвержены лишь поверхностной коррозии и не требуют тщательного ухода.
Широко применяются сплавы на основе меди – латуни и бронзы. Латунь содержит до 45% цинка (простая латунь). Специальные латуни кроме меди и цинка содержат железо, алюминий, олово, кремний. Из нее изготавливают трубы для конденсаторов и радиаторов, детали механизмов, в судостроении благодаря высокой коррозионной стойкости. Латунь с высоким содержанием меди за своего сходства к золоту используют для ювелирных и декоративных изделий.
Бронза – это сплавы меди с другими веществами: Cu-Sn, Cu-Al (5-10%), Cu-Pb (33%), Cu-Si (4%) используют для изготовления деталей машин, посуды. Для изготовления электронагревательных приборов используют сплав нихром (Ni (67%), Cr (15%), Fe (16%), Mn (1,5%)).
Самолето-, ракето, авто-, судостроение.
Изготовление быстрорежущих инструментов, конструкционные материалы устойчивы к агрессивным средам, ферромагнитные изделия.
Изготовление дробильных установок, железнодорожных рельсов, автомобильных осей.
Изготовление монет, предметов домашнего обихода, золочение, производство зеркал, ювелирные изделия, зубные протезы.
Изготовление трансформаторов, химической аппаратуры, лабораторной посуды, декоративно-прикладные изделия, скульптуре.
Металлические изделия и предметы, которые окружают человека, редко имеют однородный состав. Лишь некоторые предметы содержат до 99.9% чистого металла, например медная проволока или кастрюля из алюминия. В остальных случаях человек имеет дело со сплавами, которые состоят из нескольких металлов или комбинации металла и неметалла.
Содержание статьи
- Сплавы металлов, их применение в промышленности
- Какие есть металлы
- Современные алюминиевые сплавы
Цинковые сплавы
Цинковые сплавы в своем составе содержат такие металлы, как цинк, алюминий, медь и магний. В производстве и быту они применяются для изготовления сувениров, посуды, подшипников, оргтехники, конструкционных механизмов. Они используются в машиностроении, в сфере электромашиностроения и автомобильной промышленности.
Титановые сплавы
Титановые сплавы могут состоять из разнообразных металлов, в основном из алюминия, ванадия, титана, молибдена, марганца, хрома, меди, вольфрама и никеля. Они широко применяются в производстве конструкционных материалов, авиационном строительстве, ракетостроении, в космическом машиностроении, для производства химической посуды и аппаратуры.
Алюминиевые сплавы
Сплавы алюминия в своем составе могут содержать алюминий, магний, медь, цинк, марганец, литий и бериллий. В связи со своей коррозионной стойкостью, сплавы алюминия нашли свое применение в производстве корпусов самолетов и техники, машиностроении, изготовлении электротехнических устройств и материалов, посуды, облицовочных панелей, дверей и электрических кабелей.
Сплавы железа
Железные, или железоуглеродистые сплавы в своем составе содержат другие металлы и неметаллические элементы. Для производства стали, чугуна или ферросплавов применяется железо, углерод, сера, фосфор, марганец, азот, хром, никель, молибден, титан, кобальт и вольфрам. Сплавы железа применяются практически во всех отраслях производства, в области конструкционных материалов, хозяйстве, машиностроении, при производстве инструментов, приборов и деталей.
Медные сплавы
Сплавы меди могут иметь в своем составе цинк, олово, никель, алюминий, бериллий и фосфор. Они нашли широкое применение в отраслях изготовления труб, теплотехнической аппаратуры, подшипников, шестеренок и втулок, деталей, пружин, точных приборов. Также сплавы меди применяются в декоративно-прикладном искусстве и скульптуре.
Твердые сплавы
Твердыми называются сплавы, которые в своем составе содержат карбиды металлов кобальта, никеля, стали и молибдена. Они имеют высокую тугоплавкость, твердость, устойчивость к коррозии, а также износоустойчивость. Применяются твердые сплавы в изготовлении инструментов для обработки других металлов, сплавов и твердых неметаллов, как напайки для рабочих частей буровых агрегатов и как конструкционные материалы.
Описание презентации Роль современных сплавов в науке, технике, медицине, по слайдам
Цель работы: обзор современных сплавов и способов их применения в жизни человека. План: Узнать, что такое современные сплавы. Узнать применение современных сплавов. Примеры сплавов и изделий из них. Вывод.
Что такое сплавы ? • Сплавы образуются при смешивании химических элементов. Один из компонентов сплава обязательно должен быть металлом или химическим соединением, имеющим металлические свойства. Основой сплавов служат такие металлы как железо, медь, алюминий, магний, титан. Из неметаллов важными компонентами являются углерод, бор, кремний и др. Сплавы бывают твердые и мягкие, тугоплавкие, легкоплавкие, жаростойкие, кислотостойкие, стойкие к действию щелочей.
Применение сплавов. Современная техника использует более 5000 сплавов. Изделия, выполненные из сплавов, используются в строительстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, машиностроении. В электро- и радиотехнической, аэрокосмической и ядерной, электронной и приборостроительной, в отраслях промышленности, создающих средства связи и автоматизированные системы, а также ЭВМ и микропроцессоры. Без преувеличения можно сказать, что в настоящее время нет почти ни одной отрасли промышленности, ни одного научного и технического направления, где бы не применялись в том или ином качестве сплавы.
Примеры Дюралюминий в своем составе могут содержать: а) 1, 4 -13% Cu; б) 0, 4 -2, 8% Mg; в) 0, 2 -1% Mn; г) 5 -7% Zn; д) 0, 8 -1, 8% Fe; е) 0, 02 -0, 35% Ti, иногда 0, 5 -6% Si. Дюралюминий прочные и легкие, теплопроводные, коррозионно устойчивы используют в авиастроении для изготовления деталей турбореактивных двигателей; Магналии — сплавы алюминия с большим содержанием магния. Силумины — сплавы на основе алюминия с высоким содержанием Si.
Примеры изделий • ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ В СТОМАТОЛОГИИ ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ И МЕДИЦИНСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Вывод • Без металлов не обходится ни одна промышленная и научная сфера, да и быт без них тоже сложно представить.
Конец спасибо за внимание
Читайте также: