Металлы в технике реферат

Обновлено: 08.07.2024

Металлы применяются во всех отраслях промышленности и хотя современная техника немыслима без использования не металлических материалов, всё равно металлы являются основной составляющей. В обиходе считается, что есть чёрные металлы и цветные. К чёрным относятся железо и его сплавы. Эти продукты являются важнейшими и основными конструкционными материалами в технике и в промышленном производстве. Остальные металлы относят к цветным.

Физические свойства металлов обуславливают применения их в различных технических устройствах и оборудовании. Металлы, обладающие высокой электропроводностью – серебро, медь, алюминий используют в электротехнической промышленности. Лёгкие и прочные металлы незаменимы в самолётостроении и авто строении. Автомобили, самолёты и другая транспортная техника не мыслима без титана и алюминия. Для улучшения потребительских свойств техники разрабатывают и применяют сплавы металлов. В частности, дюралюминий – сплав алюминия с медью, магнием и марганцем. Современные самолёты на 75-80% состоят из дюралюминия. Дюралюминий, обладающий лёгкостью алюминия и, благодаря добавкам, большой прочностью, сделал настоящею революцию в производстве самолётной технике. Строительство самолётов не обходится без других металлов и многие из них также представляют собой сплавы с улучшенными свойствам.

Чёрные металлы применяют в технике, подверженной длительным и тяжёлым нагрузкам. Это в первую очередь железнодорожная и сельскохозяйственная техника. Тяжёлая и постоянная нагрузка в железнодорожном транспорте требует использования самой прочных и недорогих материалов. По этим показателям лучшим считается чугун. Чугун используют при производстве вагонных колёс. Чтобы повысить долговечность работы пары колесо-рельс, соприкасающиеся детали делают из металлов с различными свойствами. Если колесо чугунное, с содержанием углерода не менее 2,14%, то рельсы – стальные с небольшим содержанием углерода, с добавками повышающими пластичность и вязкость металла.

Сельскохозяйственная техника работает не просто в полевых условиях, а в тяжёлых и напряжённых условиях. Металлы, используемые в сельхозтехнике должны быть прочными и долговечными. Здесь, конечно, незаменимы чугун и конструкционная сталь.

В чистом виде металлы, за исключением некоторых, в технике применяются редко. Современная химия и металлургия делают сплавы с улучшенными, чем у основы, свойствами, а главное свойства имеют узконаправленное действие – большую прочность, лучшую защиту от коррозии, более высокую электропроводимость и т.д.

В строительстве, в подавляющем большинстве случаев , используют чёрный металл. Несущий металлопрокат — трубы, швеллер, балки, делают из конструкционной стали. Этот материал применяют во всех сферах строительной индустрии. Особую популярность, в первую очередь при строительстве малоэтажных сооружений, приобрели в последнее время профильные трубы и оцинкованные лёгкие, тонкостенные конструкции.

Лестница из нержавеющей стали

Часто при строительстве даже небольших объектов используют целый спектр различных материалов. К примеру, при сооружении лестницы на металлокаркасе, сам каркас делают из конструкционной стали. Ограждения лестницы – из нержавеющей стали. Стойки, опоры, столбы лестниц, а также элементы холодной ковки делают из чугуна. Крепёжные элементы лестниц защищают цинком. Поручни и декоративные узлы лестниц хромируют и никелируют. Как видно, даже для небольшого строения – лестница, применяют достаточно большую номенклатуру металла.

Вся информация размещенная на сайте носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не может считаться публичной офертой!

Физические свойства металлов: пластичность, электропроводность, теплопроводность, твердость, плотность, температура плавления и кипения. Химические свойства этих элементов. Виды сплавов и требования к ним. Применение конструкционных материалов в технике.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	23.11.2010
Размер файла	46,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство по образованию

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Кафедра гражданского права и процесса

Студент группы ЭПЗВ-09

Металлы и сплавы как основа современных конструкционных материалов

1. Общая характеристика металлов

1.1 Физические свойства металлов

1.2 Химические свойства металлов

2. Понятие о сплавах

2.1 Классификация сплавов. Требования к сплавам

3. Металлы и сплавы как основа конструкционных материалов

3.1 Применение конструкционных материалов в технике

Список использованных источников

Человек с самого раннего возраста привыкает к окружающим его металлическим предметам домашнего обихода. Мы к ним настолько привыкли, что не замечаем и не задумываемся, откуда они берутся.

Современную жизнь нельзя представить без таких металлов и сплавов, как чугун, сталь, алюминий, медь, титан, бронза, золото, серебро и др. Будущее человечества тесно связано с использованием новых сплавов и металлов на металлической основе. Металл - фундамент современной цивилизации, основа основ технического прогресса. И чем выше поднимается человечество по ступеням развития, тем больше его нужда в металлах.

Металлы хорошо проводят тепло и электрический ток, т. е. они теплопроводны и электропроводны. Самую высокую электропроводность имеют серебро Ag, медь Си, алюминий Al, золото Au и железо Fe. Из меди и алюминия делают электрические провода.

Характерным свойством металлов является пластичность. Пластичностью называется свойство металлов изменять форму.

Металлы изменяют свою форму при ударе. В сильно нагретом состоянии они куются. Их можно прокатывать в листы, вытягивать в проволоку. Следовательно, металлы пластичны и ковки. Только марганец Mn, сурьма Sb и висмут Bi хрупки.

Триумфом периодического закона было открытие металлов, предсказанных на его основе Д. И. Менделеевым, - галлия, скандия и германия. В середине XX в. с помощью ядерных реакций были получены трансурановые элементы - не существующие в природе радиоактивные металлы.

Современная металлургия получает свыше 60 металлов и на их основе более 5000 сплавов. В основе структуры металлов лежит кристаллическая решетка из положительных ионов, погруженная в плотный газ подвижных электронов. Эти электроны компенсируют силы электрического отталкивания между положительными ионами и тем самым связывают их в твердые тела.

Такой тип химической связи называют металлической связью. Она обусловила важнейшие физические свойства металлов: пластичность, электропроводность, теплопроводность, металлический блеск.

Актуальность темы обусловлена быстрым развитием и применением в различных областях промышленности на основе металлов и сплавов конструкционных изделий.

Объектом курсовой работы являются металлы и сплавы.

Предмет курсовой работы применение металлов и сплавов в конструкционных материалах.

Цель работы выявить особенности использования металлов и их сплавов в производстве конструкционных материалов.

Для решения поставленной цели были выдвинуты следующие задачи:

1. Рассмотреть основные свойства металлов и сплавов.

2. Охарактеризовать конструкционные материалы и их практическое применение.

В работе использовались следующие основные методы: сбор информации, ее направленное преобразование; теоретический анализ литературы по теме исследования; конкретизация, аналогия, сравнение и синтез полученной информации; обобщение.

1. Общая характеристика металлов

1.1 Физические свойства металлов и сплавов

Характерным свойством металлов является пластичность.

Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду - Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe уменьшается.

Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.

Электропроводность. Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. В ряду - Ag, Cu, Al, Fe уменьшается. При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа" [1,с.10,22].

Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.

Твердость. Самый твердый - титан, хром (режет стекло); самые мягкие - щелочные металлы - калий, натрий, рубидий и цезий - режутся ножом.

Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома (самый легкий - литий (r=0,53 г/смі); самый тяжелый - осмий(r=22,6г/смі). Металлы, имеющие r

Почти все важнейшие части орудий производства, начиная с простейших механизмов и заканчивая сложными машинами, изготовлены из металлов. Хотя широко используемые пластмассы частично заменяют металлы, производство металлов всё время возрастает.

Металлы можно отливать, ковать, вальцевать, вытягивать в проволоку, гнуть, сваривать, паять, обтачивать, сверлить, пилить, строгать.

Сплавляя металлы или вводя в них небольшие добавки неметаллов, можно получать материалы, отвечающие специальным требованиям. Инструменты для обработки металлов должны обладать повышенной твердостью, а листовые или винтовые рессоры, напротив, отличаться эластичностью и одновременно прочностью.

Из химических элементов, встречающихся в природе, большинство причисляют к металлам.

Еще 200 лет назад большая часть этих металлов не имела никакого технического значения. Довольствовались обычными, в основном легко получаемыми, металлами. Только с наступлением атомного века, при постройке сверхзвуковых самолетов и космических ракет, требования к металлическим материалам резко повысились. Потребности авиационной промышленности привели к развитию производства легких металлов: алюминия и магния. Многочисленные изобретения сделали возможным создание установок для получения таких металлов, названия которых сравнительно недавно были известны немногим. Это прежде всего титан и цирконий, которые встречаются часто, но в основном рассеяны в горных породах и редко встречаются в виде чистых руд. Техническое значение приобрели также бериллий, гафний, индий, ниобий и другие металлы.

Олово сейчас ценнейший цветной металл, с которым необходимо обходиться очень бережно. Если раньше металл тратили на изготовление монет, фигурок, кубков, кувшинов и другой посуды, а также вплоть до нашего времени из него получали станиоль для закупоривания винных бутылок, то теперь олово чаще всего употребляют в виде покрытия на тонком листовом железе (белая жесть) или в качестве припоя (в сплаве со свинцом, цинком или кадмием).

Значение и применение железа трудно переоценить. Достаточно сказать только, что в мире его производится примерно в двадцать раз больше, чем всех остальных металлов, вместе взятых.

Металлы в чистом виде применяют на практике гораздо реже их сплавов. Это связано с тем, что сплавы часто обладают более высокими техническими качествами, чем чистые металлы, их свойства можно регулировать.

М. Просвещение 1978

Металл (название происходит от лат. metallum - шахта) - один из классов элементов, которые, в отличие от неметаллов (и металлоидов), обладают характерными металлическими свойствами. Металлами является большинство химических элементов (примерно 80 %). Самым распространенным металлом в земной коре является алюминий.

Содержание работы

1.Общие сведенья
2.применение металлов
3. Молибден и вольфрам
4. Металл уран
5. Металл хром
6. селен
7. Металл никель
8.Интересные факты

Файлы: 1 файл

Реферат по химии на тему применение металлов.doc

Реферат по химии на тему применение металлов.

Выполнил Никита Мамонов

1.Общие сведенья

2.применение металлов

3. Молибден и вольфрам

4. Металл уран

5. Металл хром

6. селен

7. Металл никель

8.Интересные факты

Общие сведенья

Металлы - суть светлые тела, которые ковать можно. (Михаил Васильевич Ломоносов)

Характерные свойства металлов: Металлический блеск , хорошая электропроводность , Возможность легкой механической обработки (например, пластичность) , Высокая плотность , Высокая температура плавления , Большая теплопроводность

Физические свойства металлов:

Все металлы (кроме ртути) тверды при нормальных условиях. Температуры плавления лежат в диапазоне от 39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). В зависимости от их плотности, металлы делят на легкие (плотность 0,53 ч 5 г/смі) и тяжелые (5 ч 22,5 г/смі). Металлы тонут

Применение металлов.

Применение чистых металлов в промышленности крайне ограничено. Это объясняется тем, что чистые металлы не всегда экономически выгодны. Обладая высокой пластичностью, они имеют низкую прочность и твердость. Многие металлы имеют высокую электропроводность, но с повышением температуры электропроводность их падает.

Современная техника все чаще требует применения чистых металлов и металлов в монокристаллической форме. Они обладают характерными и несколько лучшими механическими и другими свойствами. Из монокристаллического металла уже изготовлены, например, опытные образцы лопастей турбин. В Дрездене и Фрайберге ученые постоянно работают над дальнейшим развитием методов получения металлов высокой чистоты и определенной структуры.

А теперь давайте поподробнее познакомимся, где применяются металлы.

Конструкционные металлы

Металлы и их сплавы - один их главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется, прежде всего, их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

Электротехнические материалы

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.).

Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твердые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

А теперь познакомимся с некоторыми чистыми металлами поближе.

Молибден и вольфрам

Молибден(tпл=2615 °С) и вольфрам (tпл=3410 °С) — одни из самых тугоплавких простых веществ. Свойственная этим металлам высокая твёрдость в сочетании с жаропрочностью делает их незаменимыми в производстве высокотемпературных конструкционных материалов. Недаром именно из вольфрама изготовляют нити накаливания электроламп (нить разогревается выше 2500 °С) и катоды рентгеновских трубок, а сплав молибдена и титана может эксплуатироваться при температурах вплоть до 1500 °С. Особой твёрдостью обладают сплавы на основе карбида вольфрама WC. Из них выполняют режущие части инструментов, свёрла.
Молибден и вольфрам химически гораздо менее активны, чем хром. Кислоты и щёлочи на них практически не действуют. Исключение — горячая дымящая азотная кислота, которая медленно окисляет эти металлы.

Металл уран

Металл уран - серебристый металл, тугоплавкий. Из всех представителей семейства актинидов наибольшее практическое значение имеет именно этот металл. Одно время, на заре ядерных исследований, XX век называли даже веком урана. По внешнему виду металл уран напоминает сталь: легко поддаётся ковке, полировке, прокатке, тугоплавок (tпл=1130 °С). Уран — плохой проводник тепла и электричества: его теплопроводность в 13 раз меньше теплопроводности меди.
Металл уран легко растворяется в азотной кислоте с образованием жёлтого раствора нитрата уранила (нитрата диоксоурана) UO2(NO3)2, в котором уран находится в высшей степени окисления +6. Данное вещество может быть получено также при растворении в кислоте оксида урана (VI). Светло-жёлтый гидроксид уранила UO2(OH)7, называемый иногда урановой кислотой, проявляет свойства амфотерного соединения. При растворении его в кислотах образуются соли уранила: UO2(OH)2+2HCl=UO2Cl2+2Н2О, а при действии щелочей получаются уранаты — соли урановой кислоты:
2UO2(NO3)2 + 6NH3•Н2О= (NH4)2U2O7+3Н2О+4NH4NO3

Уран в земной коре содержится в больших количествах (2•10-4%), чем кадмий, серебро, ртуть и висмут.
Простейший минерал — уранинит UO2+x, Это диоксид урана, подвергшийся частичному окислению кислородом воздуха либо кислородом, выделившимся в результате перестройки структуры оксида UO2 при радиоактивном превращении металлического урана в металлический свинец: при этом образуется оксид свинца PbО, а избыточный кислород, выделяющийся в свободном виде, окисляет уран. Урановая руда считается богатой, если содержит от 0,5 до 1% урана. На заводах по переработке урановых руд уранинит обогащают, а затем отделяют уран от примесей и выделяют в виде оксида UO2.
Для получения металла урана диоксид переводят в тетрафторид:
UO2+4HF=UF4+2H>2O и потом восстанавливают металлотермические: UF4+2Mg = t°U+2MgF2

Ядерное топливо
Природный уран представляет собой смесь трёх изотопов: 235U (0,72%), 238U (99,274%) и 234U (0,006%). Для нужд ядерной техники часто необходим уран, обогащённый изотопом 235U

Металл хром

селен

Этот металл, очень похожий по своим свойствам на теллур.

Элемент селен (Se) - используется в копировальных аппаратах, а также в полупроводниковых приборах — диодах, фоторезисторах.

В организме человека содержится около 14 мг селена. Селен относится к числу важных микроэлементов — стимулирует синтез серосодержащих аминокислот, входит в состав фермента глутатионпероксидазы, предохраняющего гемоглобин крови от окисления пероксидами. Недостаток селена в организме человека приводит к ослаблению его иммунной защиты (больше всего селена — около 0,2 — 0,3 мг/кг — содержится в мясе и твороге).
Ещё селен интересен тем, что образует и селеновую кислоту H2SeO4. Селеновая кислота по свойствам во многом близкая серной кислоте. Однако, селеновая кислота H7SeO4 — ещё более энергичный окислитель, способный растворять даже золото: 2Au+6H2SeO4=Au2(SeO4)3+ 3H2SeO3+3Н2О. Селеновая кислота не только обугливает многие органические вещества, но и воспламеняет их (даёт вспышку с углеродом).

Металл никель

Металл никель (Ni) и кобальт (Co) представляют собой твёрдые серебристые металлы белого цвета (с температурами плавления 1494 и 1455 °С соответственно), прочные и пластичные. Подобно чистому железу, они легко намагничиваются. Однако спутать с железом их невозможно — оба металла никель и кобаль настолько устойчивы к коррозии, что не тускнеют на воздухе и лишь очень медленно растворяются в кислотах. Многие сплавы никеля и сплавы кобальта обладают уникальными свойствами. Наиболее известны хромо-кобальтовые сплавы — лёгкие и прочные, применяемые для изготовления авиатурбин. Сплав никеля и чистого железа незаменим в микроэлектронике, а медно-никелевый сплав монель - широко используемый конструкционный материал.
Ещё до новой эры металлический никель сплавляли с чистой медью и получали монеты и металлическую посуду. Некоторые соединения кобальта были известны древним египтянам. Сплавляя обожжённые кобальтовые руды с песком и поташом (карбонатом калия) и затем измельчая сплав, получали порошок синего цвета. Его использовали для изготовления цветного непрозрачного стекла. Кстати, соединения никеля и кобальта в водном растворе тоже красиво окрашены: соли Со2+ имеют розовый цвет, a Ni2+ — зелёный. Гидроксид кобальта (II) и гидроксид никеля (II) нерастворимы в воде и обладают только основными свойствами.

Интересные факты

Читайте также: