К какой группе металлов сплавов относится магний

Магний и его сплавы

Магний —металл серебристо-белого цвета; удельный вес 1,74; температура плавления 650°; магний кристаллизуется в гексагональной системе. Чистый магний достаточно стоек в воздухе (почти не уступает алюминию). Раствор поваренной соли, морская вода, кислоты (кроме соляной) быстро разрушают магний; по отношению к щелочам магний стоек. При сгорании магний дает яркий белый свет; магний в 4 раза легче железа, поэтому его сплавы называют сверхлёгкими.

Вследствие того, что механические свойства чистого магния невысоки, поэтому в чистом виде его как конструкционный материал не применяют.

Химические свойства магния. Химические свойства магния довольно своеобразны. Он легко отнимает кислород и хлор у большинства элементов, не боится едких щелочей, соды, керосина, бензина и минеральных масел. С холодной водой магний почти не взаимодействует, но при нагревании разлагает ее с выделением водорода. В этом отношении он занимает промежуточное положение между бериллием, который вообще с водой не реагирует и кальцием, легко с ней взаимодействующим. Особенно интенсивно идет реакция с водяным паром, нагретым выше 380 о С.

По плотности магниевые сплавы разбиваются на легкие и сверхлегкие. К сверхлегким относится сплавы, легированные литием (МА21, МА18), а к легким – все остальные. Сплавы магния с литием (МА21, МА18) – самые легкие конструкционные металлические материалы.

При классификации по возможным температурам эксплуатации магниевых сплавы подразделяются на следующие группы:

• предназначены для работы при обычных температурах (сплавы общего назначения);
• жаропрочные (для длительной эксплуатации при температурах до 200°С);
• высокожаропрочные (для длительной эксплуатации при температурах до 250 – 300°С)
• предназначены для эксплуатации при криогенных температурах.

Различают термические упрочняемые и термически не упрочняемые сплавы.

Классификация и характеристика магниевых сплавов

Свойства магния значительно улучшаются при легировании. Сплавы магния характеризуются низкой плотностью, высокой удельной прочностью, способностью хорошо поглощать вибрации. Прочность сплавов при соответствующем легировании и термической обработке может достигать 350-400 МПа. Достоинством магниевых сплавов является их хорошая обрабатываемость резанием и свариваемость.

Недостатками магниевых сплавов являются плохие литейные свойства и склонность к газонасыщению, окислению и воспламенению при литье. Для предотвращения дефектов при выплавке используют специальные флюсы, для уменьшения пористости применяют небольшие добавки кальция (0,2 %), а для снижения окисляемости – добавки бериллия (0,02-0,05 %). Кроме того, меньшая коррозионная стойкость, чем у алюминиевых сплавов, трудности при выплавке и литье и необходимость нагрева при обработке давлением.

С другой стороны, такие элементы, как марганец, цирконий, цинк, титан улучшают коррозионную стойкость магния: при добавлении к магниевому сплаву нескольких девятых процентов титана коррозионная стойкость увеличивается в 3 раза.

Основными упрочняющими легирующими элементами в магниевых сплавах являются алюминий и цинк. Марганец слабо влияет на прочностные свойства. Его вводят главным образом для повышения коррозионной стойкости и измельчения зерна.

Термическая обработка магниевых и алюминиевых сплавов имеет много общего. Это объясняется близкими температурами плавления и отсутствием полиморфных превращений.

Для повышения прочностных свойств магниевые сплавы подвергают закалке и старению. Из-за низкой скорости диффузии закалку обычно проводят на воздухе, применяют искусственное старение при сравнительно высоких температурах (до 200 – 250 °С) и более длительных выдержках (16 – 24 ч).

Прочностные характеристики магниевых сплавов существенно повышаются при термомеханической обработке, состоящей в пластической деформации закаленного сплава перед его старением.

Магниевые сплавы обладают высокой пластичностью в горячем состоянии и хорошо деформируются при нагреве. Для деформированных сплавов диффузионный отжиг обычно совмещают с нагревом для обработки давлением. Магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием, легко шлифуются и полируются. Они удовлетворительно свариваются контактной роликовой и дуговой сваркой, которую рекомендуется проводить в защитной атмосфере (рис. 1).

Рис. 1. Сварка магниевых сплавов

Магниевые детали очень хорошо поглощают вибрацию. Их удельная вибрационная прочность почти в 100 раз больше, чем у лучших алюминиевых сплавов, и в 20 раз больше, чем у легированной стали. Это очень важное свойство при создании разнообразных транспортных средств.

Магниевые сплавы превосходят сталь и алюминий по удельной жесткости и поэтому применяются для изготовления деталей, подвергающихся изгибающим нагрузкам (продольным и поперечным). Магниевые сплавы немагнитны, совершенно не дают искры при ударах и трении, легко обрабатываются резанием (в 6 – 7 раз легче, чем сталь, в 2 – 2,5 раза – чем алюминий).

Магний и его сплавы обладают очень высокой хладостойкостью.

Возможности применения магния еще далеко не исчерпаны, а если учитывать широкое распространение магния в природе, относительную простоту способов его производства и ряд благоприятных свойств этого металла, можно полагать, что дальнейшее развитие металлургии магния будет в первую очередь определяться его общетехническим значением.

Магниевые сплавы обладают большей по сравнению с алюминиевыми и медными сплавами чувствительностью к скорости деформирования. Увеличение скорости деформирования при штамповке магниевых сплавов приводит существенному сужению допустимого температурного интервала. В связи с этим штамповку магниевых сплавов рекомендуется деформировать на гидравлических или кривошипных прессах при пониженных скоростях деформирования. Рекомендуемые температурные интервалы штамповки некоторых марок магниевых сплавов приведены в табл.1, (рис. 2). Химический состав и механические свойства некоторых отечественных магниевых сплавов (табл.2).

Таблица 1. Рекомендуемые температурные интервалы штамповки некоторых марок магниевых сплавов

Рис. 2. Последовательность операций получения заготовки из магниева сплава

Таблица 2. Химический состав и механические свойства отечественных магниевых сплавов

В основном деформируемые магниевые сплавы применяют в виде прутков и фасонных профилей для изготовления деталей горячей штамповкой (рис. 3). Для улучшения их пластичности обработку давлением проводят при температурах 350-450 °С, так как гексагональная решетка магния затрудняет их деформацию при комнатной температуре.

Рис. 3. Изделия из магниевых сплавов

Наиболее прочными деформируемыми сплавами являются сплавы магния с алюминием (МА5) и магния с цинком, дополнительно легированные цирконием (МА14, аналог американского сплава ZK60A), кадмием, РЗМ и другими элементами (МА15, МА19 и др.).

Алюминий и цинк являются эффективными упрочнителями твердого раствора. Однако их концентрация не должна превышать 10 и 6 % соответственно. При большем содержании этих элементов пластичность резко снижается. Появление при старении в структуре упрочняющих фаз Mg4Al3 и MgZn2 осуществляет дополнительное упрочнение. Цирконий измельчает зерно, а кадмий и редкоземельные элементы одновременно повышают и прочность, и пластичность.

Временное сопротивление высокопрочных магниевых сплавов после термической обработки составляет около 350 МПа. Сравнительно небольшой эффект упрочнения объясняется склонностью упрочняющих интерметаллидных фаз к коагуляции в процессе распада твердого раствора.

Сплав МА1, содержащий около 2 % Мц без других компонентов, характеризуется высокой пластичностью и применяется как листовой материал. Самыми легкими конструкционными материалами являются сплавы магния с литием (МА18, МА21). Плотность сплава МА18 (аналог американского сплава LA91) составляет 1,3-1,65 г/см3. Магниеволитиевые сплавы обладают повышенной пластичностью и ударной вязкостью и могут обрабатываться давлением в холодном состоянии. Эти сплавы хорошо свариваются и имеют удовлетворительную коррозионную стойкость.

Литейные магниевые сплавы

Литейные магниевые сплавы по химическому и фазовому составу близки к деформируемым.

По сравнению с деформируемыми литые детали позволяют существенно экономить металл. Высокая точность размеров и хорошее качество поверхности позволяют практически исключить операции механической обработки. Недостатком литейных магниевых сплавов являются более низкие механические свойства из-за грубозернистой структуры и усадочной пористости, связанной со сравнительно широким интервалом кристаллизации.

Для повышения прочности и модифицирования вводят кальций и цирконий. Дополнительное легирование кадмием повышает уровень механических и технологических свойств.

Наиболее распространенным магниевым литейным сплавом является MJI5, характеризующийся хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к пористости и хорошей обрабатываемостью резанием. Отливки из этого сплава получают литьем в землю, в металлические формы и под давлением. Он идет на изготовление крупногабаритных отливок картеров двигателей, корпусов приборов, насосов, коробок передач для автомобилей и самолетов (рис. 4).

Для снижения массы деталей используют магниевые сплавы, легированные 12-13 % лития. Их жидкотекучесть находится на уровне сплава MЛ5. Сплавы Mg – Li не имеют склонности к образованию горячих трещин.

Рис. 4. Изделия из литейного магниева сплава

Применение магниевых сплавов

Благодаря малой плотности и высокой удельной прочности магниевые сплавы широко применяются в авиастроении. Из них изготавливают корпуса приборов, насосов, фонари и двери кабин. Фюзеляжи вертолетов фирмы Сикорского (США) почти полностью изготовлены из магниевых сплавов. В ракетной технике магниевые сплавы идут на изготовление корпусов ракет, обтекателей, стабилизаторов, топливных баков. Теплоемкость магния примерно в 2,5 раза больше, чем у стали. Поглотив одинаковое количество тепла, он нагреется в 2,5 раза меньше. В кратковременном полете магниевые сплавы не успевают перегреться, несмотря на низкую температуру плавления. В кратковременно работающих ракетах типа “воздух – воздух” и управляемых снарядах магниевые сплавы составляют основную массу конструкции. Применение магниевых сплавов позволило снизить массу ракет на 20-30 %.

Из литейных сплавов изготавливают кронштейны, элементы крепления, элероны, детали хвостового оперения, из деформируемых – обшивки корпусов, стрингеры, лонжероны, опорные конструкции тормозов, волноводов и другие детали.

Магниевые сплавы находят применение в транспортном машиностроении для изготовления картеров двигателей и коробок передач автомобилей.

Магниевые сплавы применяют в конструкциях переносных ручных и механизированных инструментов и машин (сверлильные и шлифовальные машины, пилы для лесной промышленности, газонные косилки, пневматические инструменты и др.).

Их используют в электротехнике и радиотехнике (корпуса приборов, электродвигателей), в текстильной промышленности (бобины, шпульки, катушки и др.) и других отраслях.

В связи с малой устойчивостью против коррозии изделия из магниевых сплавов подвергают оксидированию. На оксидированную поверхность дополнительно наносят лакокрасочные покрытия.

Важной областью применения магния является ядерная энергетика. Благодаря способности поглощать тепловые нейтроны, отсутствию взаимодействия с ураном и хорошей теплопроводности магниевые сплавы используют для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов в атомных реакторах.

Высокий электроотрицательный потенциал магниевых сплавов позволяет применять их для протекторной защиты от морской коррозии судов и сооружений, эксплуатирующихся в морской воде, и для защиты от подземной коррозии находящихся в грунте газопроводов, нефтепроводов и т. п.

Рис. 5. Изделия из магниевых сплавов

К какой группе металлов принадлежит железо и его сплавы?

К какой группе металлов принадлежит железо и его сплавы?

a) К тугоплавким; b) К черным; c) К диамагнетикам; d) К металлом с высокой удельной прочностью

a) Тугоплавкие металлы обладают температурой плавления выше температуры плавления железа

c) Железо и большинство его сплавов- ярко выраженные ферромагнетики

d) По удельной прочности классифицируют конструкционные материалы. К тому же такие материалы как сплавы титана, берилия и особенно композиты обладают более высокой удельной прочностью, чем сплавы на основе железа

2. Какой из приведенных ниже металлов (сплавов) относится к черным?

a) Латунь; b) Коррозионно-стойкая сталь; c) Баббит; d) Дюралюмины

a) Латуни — это цветные сплавы, основные компоненты которых медь и цинк

c) Баббитами называют цветные антифрикционные сплавы на основе олова или цинка

d) Дюралюмины — это цветные сплавы на основе алюминия

Как называют металлы с температурой плавления выше температуры плавления титана?

a) Тугоплавкими; b) Благородными; c) Черными; d) Редкоземельными

b) К благородным относят металлы, обладающие химической инертностью (Rh, Pd, Ag, Os, Pt, Au) Они имеют t пл. как выше(металлы плат. гр.), так и ниже (Ag, Au) t пл железа

c) К черным относятся железо и сплавы на ее основе

d) К редкоземельным относятметаллы гр. лантана- лантаноиды (Ce, Pr, Nd, Sm) а также иттрий (Y) и скандий (Sc) У большенства РЗМ t пл ниже t пл железа

К какой группе металлов относится вольфрам?

a) К актиноидам; b) К благородным; c) К редкоземельным; d) К тугоплавким

a) Основная отлич. черта актоноидов- радиоактивность. Природный вольфрам радиоакт. изотопов не имеет

b) К благор. относятся Ag, Au, металлы гр. платины К ним м.б. отнесена медь Вольфрама среди этих металлов нет

c) В гр. РЗМ входят лантоноиды и сходные с ними иттрий и скандий Вольфрам к лантоноидам не относится

В какой из приведенных ниже групп содержатся только тугоплавкие металлы?

a) Никель, алюминий; b) Титан, актиний; c) Молибден, цирконий; d) Волфрам, железо

a) Никель принадлежит к гр. железных, а алюминий — легких металлов К тому же t пл.обоих металлов ниже t пл.железа

b) Ас относится к гр. урановых К тому же t пл.актиния (1050) ниже t пл.железа

d) К тугопл. относятся металлы с t _пл выше t _пл Fe

6. К какой группе металлов (сплавов) относится магний?

a) К легкоплавким; b) К благородным; c) К легким; d) К редкоземельным

a) t _пл Mg действительно невысока (650), однако он обладает характ. признаком, по кот. его относят к др. гр.

b) К благор. относятся Ag, Au, металлы гр. платины к ним м.б. отнесена медь Магния среди этих металлов нет

d) В гр. РЗМ входят лантоноиды и сходные с ними иттрий и скандий Магний к лантоноидам не относится

В какой из приведенных ниже групп содержатся только легкие металлы?

a) Титан, медь; b) Серебро, хром; c) Алюминий, олово; d) Магний, бериллий

a) К легким относятся металлы с малой плотностью, медь же по плотности превосходит железо

b) Серебро относится к группе благородных, а хром — к тугоплавким К тому же Аg по плотности значительно превосходит железо, Сr лишь немного уступает ему

c) Sn относится к легкоплавким (t пл=232), к тому же по плотности олово лишь немного уступает железу

В какой из приведенных ниже групп содержатся только легкоплавкие металлы?

a) Индий, магний; b) Олово, свинец; c) Сурьма, никель; d) Цинк, кобальт

a) t _пл In и Mg действительно невысоки (157 и 651), однако Mg из-за низкой плотности (1,74г/см3) относят к легким

c ) Низкую t _пл имеет только сурьма (630), а у никеля она достаточно высока (1453) Никель относится к металлам железной гр.

d) Низкую t _пл имеет только Zn(420), а у Со она достаточна высока (1493). Со относится к металлам железной гр.

Какое свойство металлов может быть объяснено отсутствием направленности межатомных связей?

a) парамагнетизм; b) электропроводность; c) анизотропность; d) высокая компактность

a) магнитные свойства материала определяются электронной структурой. Среди металлов существуют не только парамагнетики, но и диамагнетики (Ве, Zn, Cu, Ag)

b) Высокой электропроводностью обладают не только металлы, но, например, графит — вещество с направленными межатомными связями

c) анизотропия свойственна всем кристаллическим телам, в том числе и с направленными межатомными связями

Что такое домен?

a) единица размера металлического зерна; b) область спонтанной намагниченности ферромагнетика; c) вид дефекта кристаллической структуры; d) участок металлического зерна с ненарушенной кристаллической решеткой

a) размер металлического зерна определяется в единицах длины, либо в баллах

c) домены связаны с кристаллической структурой ферромагнетиков, но дефектами ее не являются

d) практически бездефектные участки металлического зерна называют блоками мозаичной структуры

К какой группе металлов принадлежит железо и его сплавы?

a) К тугоплавким; b) К черным; c) К диамагнетикам; d) К металлом с высокой удельной прочностью

a) Тугоплавкие металлы обладают температурой плавления выше температуры плавления железа

c) Железо и большинство его сплавов- ярко выраженные ферромагнетики

d) По удельной прочности классифицируют конструкционные материалы. К тому же такие материалы как сплавы титана, берилия и особенно композиты обладают более высокой удельной прочностью, чем сплавы на основе железа

2. Какой из приведенных ниже металлов (сплавов) относится к черным?

a) Латунь; b) Коррозионно-стойкая сталь; c) Баббит; d) Дюралюмины

a) Латуни — это цветные сплавы, основные компоненты которых медь и цинк

c) Баббитами называют цветные антифрикционные сплавы на основе олова или цинка

d) Дюралюмины — это цветные сплавы на основе алюминия

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

К какой группе металлов сплавов относится магний

Навигация по данной странице:

А) К тугоплавким В) К черным. С) К диамагнетикам. D) К металлам с вы­сокой удельной прочностью.

№ 2. Какой из приведенных ниже металлов (сплавов) относится к черным?

В) Коррозионно-стойкая сталь. С) Баббит. D) Дуралюмины.

№3. Как называют металлы с температурой плавления выше температуры плавления железа?

А) Тугоплавкими. В) Благородными. С) Черными. D) Редкоземельными.

№ 4. К какой группе металлов относится вольфрам?

А) К актиноидам. В) К благородным. С) К редкоземельным.

D) К тугоплавким.

№ 5. В какой из приведенных ниже групп содержатся только тугоплавкие металлы? .

А) Никель, алюминий. В) Титан, актиний.

С) Молибден, цирконий. D) Вольфрам, железо.

№ 6. К какой группе металлов (сплавов) относится магний?

А) К легкоплавким. В) К благородным С) К легким. D) К редкоземельным.

№ 7. В какой из приведенных ниже групп содержатся только легкие металлы?

А) Титан, медь. В) Серебро, хром. С) Алюминий, олово

Магний — металл серебристо-белого цвета с плотностью 1,74 Мг/м 3 и температурой плавления 651 °С; имеет гексагональную плотноу- пакованную кристаллическую решетку; аллотропических превращений не имеет.

Магний — химически активный металл, на воздухе окисляется с образованием оксидной пленки MgO, не обладающей защитными свойствами. Эта пленка растрескивается из-за более высокой плотности (3,2 Мг/м 3 ), чем у самого магния. Магний в слитках, а также изделия из магниевых сплавов неогнеопасны. Опасность может представлять магний в виде стружки, порошка или пыли. Взаимодействие воды с горючим и расплавленным магнием сопровождается взрывом.

Пластическая деформация магния и его сплавов происходит при повышенных температурах. Следует отметить хорошую обрабатываемость резанием магния и его сплавов. Магний и его сплавы легко свариваются, в особенности аргонодуговой сваркой. Механические свойства прокатанного и отожженного магния: о_в = 180 МПа, О_{0 2} = 100 МПа, 5 = 15%; НВ 30.

Примеси железа, никеля, кобальта и меди снижают коррозионную стойкость магния и сплавов на его основе.

Магний используется главным образом для получения сплавов на его основе и легирования алюминиевых сплавов. Благодаря большой химической активности к кислороду магний применяют в качестве раскислителя в производстве стали и цветных сплавов, а также для получения трудновосстанавливаемых металлов (титана, циркония, ванадия, урана и др.). Его используют также для получения высокопрочного модифицированного чугуна.

Для получения сплавов к магнию добавляют легирующие элементы, повышающие его свойства. К основным легирующим элементам относятся алюминий, цинк и марганец. На рис. 4.4 вверху приводятся диаграммы состояния сплавов Mg—Mn, Mg—Al, Mg—Zn, а внизу — диаграммы состав—свойство. Магний с марганцем образуют твердый а-раствор (рис. 4.4, а). Введение марганца в магний практически не оказывает влияния на прочностные характеристики, но снижает пластичность и вместе с тем повышает сопротивление коррозии и улучшает свариваемость.

Рис. 4.4. Диаграммы состояния и механические свойства сплавов: а — система Мд-Мп; б — система Мд—AI; в — система Mg-Zn

В области сплавов, богатых магнием, диаграмма состояния Mg— А1 (рис. 4.4, б) представляет собой диаграмму эвтектического типа с температурой эвтектики 436 °С и содержанием алюминия 32,3%. В равновесии с a-твердым раствором находится фаза Mg₃₇Al_]2. Растворимость алюминия в твердом магнии при эвтектической температуре равна 12,6%. С понижением температуры она уменьшается и при температуре 150 °С составляет 2,3%. Содержание алюминия в сплавах до 6—7% приводит к повышению прочности и пластичности. При большем содержании алюминия прочность резко падает.

Что касается сплавов магния с цинком, то диаграмма состояния Mg—Zn в области сплавов, богатых цинком, имеет эвтектический характер (рис. 4.4, в). Эвтектика образуется при 343 °С и содержании цинка 51,6%. При температуре ниже 330 °С в равновесии с магниевым твердым раствором находится соединение MgZn. Растворимость цинка при 343 °С в твердом магнии составляет 8,4%, которая с понижением температуры снижается и при 150 °С равна 1,7%. Максимальные значения механических характеристик отвечают содержанию цинка 4—6%. Для измельчения зерна, повышения механических свойств и коррозионной стойкости магниево-цинковых сплавов к ним добавляют небольшие количества циркония.

Магниевые сплавы разделяют на литейные и деформируемые. Из литейных сплавов получают детали методом фасонного литья; их маркируют буквами МЛ, что означает магниевый литейный сплав. Деформируемые сплавы используют для получения полуфабрикатов и изделий путем пластической деформации (прокатка, ковка, штамповка и т.д.). Деформируемые магниевые сплавы маркируются двумя буквами МА. За буквами МЛ и МА ставятся цифры, указывающие номер сплава.

К литейным относят следующие магниевые сплавы: на основе системы Mg—Al—Zr (МЛЗ, МЛ5; о_в = 147—225 МПа, 6 = 2—5%); на основе Mg—Nb—Zr (МЛ 10; о_в = 225—235 МПа, 5 = 3%); на основе Mg-Zn-Zr (МЛ 12; о_в = 200-220 МПа, 6 = 3-6%).

К деформируемым относят следующие магниевые сплавы: на основе системы Mg—Mn (MAI, МА8; о_в = 240—260 МПа, 8 = 5—12%); на основе Mg—Al—Zn (МА2, МА5 и др.; о_в = 260—310 МПа, 5 = 8—12%); на основе Mg—Nb (МА12; о_в = 280 МПа, 8 = 10%); на основе MgZn—Zr (МА14; с_в = 350 МПа, 8 = 14%) и др.

Благодаря малой плотности сплавы на основе магния по удельной прочности превосходят некоторые конструкционные стали, чугуны и алюминиевые сплавы. При замене алюминиевых сплавов магниевыми на 25-30% снижается масса детали. Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрацию, что очень важно для авиации, транспорта и текстильной промышленности. Удельная вибрационная прочность магниевых сплавов с учетом демпфирующей способности почти в 100 раз больше, чем у дуралюмина, и в 20 раз больше, чем у легированной стали.

Большую выгоду дает применение магниевых сплавов в деталях, работающих на продольный или поперечный изгиб. Удельная жесткость магниевых сплавов при изгибе и кручении выше, чем алюминиевых сплавов, на 20% и сталей на 50%. Они применяются в приборостроении, радиотехнике, текстильной и полиграфической промышленности. Магний и сплавы на его основе немагнитны и не дают искры при ударах и трении. Магниевые сплавы весьма перспективны для конструкций, где масса является решающей (авиация, космическая и ракетная техника, транспортное машиностроение и ДР-)-

Сила, притяжение, власть – так трактовал слово «магнес» народ древней Греции. В этой стране был город с названием Магнезия. Возле этих населенных пунктов добывали магнитный железняк, который, как известно, обладает силой притягивать металлические предметы.

Но, металл магний назван не в честь железосодержащей породы, а в честь порошка «белая магнезия». Его греки получали из минерала, так же имевшегося возле древнего поселения. После прокаливания, камень превращался в белый порошок — окись магния. О том, что веществе металл греки не знали, зато, заметили лечебные свойства состава. Он помогал при болезнях печени, почек, играл роль слабительного.

Препарат не выходил из обихода веками и, в 1808-ом году Гефри Дэви выделил из него в ходе опытов неизвестный металл. Долго не думая, ученый из Англии назвал открытый элемент магнезий. Так его и поныне именуют в Европе. Русские же называют металл магнием благодаря учебнику Герману Гессу. Несмотря на немецкие корни, химик русский. В 1831-ом он переводил западный учебник. Слово «магнезий» ученый преобразовал в «магний». Так в отечественной науке элемент и получил особое название.

В периодической таблице химических элементов Магний занимает 12-ю позицию. Он располагается в основной подгруппе группы под номером два. Элемент белый с серебристыми отблесками. Такая расцветка характерна для всех щелочно — земельных металлов, к коим наряду со стронцием, радием и барием, относится и магний. Он «пушинка» среди металлов. К примеру, железо и медь практически в 5 раз тяжелее. Даже легковесный алюминий перетянет элемент №12 на чаше весов .

Легкость магния на руку конструкторам и производителям летательных аппаратов. Они не должны быть тяжеловесными, чтобы обладать хорошими летательными свойствами. Однако, использовать для тех же самолетов чистый металл №12 нельзя. Он слишком мягок, податлив.

Приходится изготавливать сплавы с марганцем, алюминием или цинком . Они придают марганцу прочность, при этом не сильно утяжеляя. Смеси идут, в основном, на производство обшивки «железных птиц». Первый самолет на основе магниевых сплавов, кстати, дело рук отечественных авиатехников. Судно создали еще в 1934-ом году и назвали «Серго Орджонекидзе».

Элемент магний весьма проблематично переплавить. Требуется всего лишь 650 градусов Цельсия. Однако, уже при 550-ти металл вспыхивает и растворяется в атмосфере. Выделяемое пламя весьма эффектно, поэтому металл нашел применение в пиротехнической промышленности.

Без него не обходится ни один фейерверк или бенгальский огонь. Если дома хранится магний, лучше не проливать рядом с ним хлорку. В присутствии хлора 12-ый элемент загорается даже при температуре в 25 градусов.

Продуктами горения магния являются лучи ультрафиолетового спектра и тепло. Даже несколько граммов металла хватит, чтобы вскипятить 200 миллилитров воды. Этого вполне достаточно, чтобы попить чаю. Ученые же из Варшавы решили «заставить» элемент подогревать пищу. В банки для консервов физики встроили магниевую ленту. При открытии тары, вставка воспламеняется, нагревая содержимое банки. Вот такой готовый обед.

Производить самонагревающиеся консервные банки можно тысячелетиями. Залежи магния в недрах соперничают с запасами лишь 7-ми элементов. Больше только кремния, кислорода, железа, алюминия и кальция. Металл №12 входит в состав двух сотен минералов. Из доломита и карналлита элемент добывают в промышленных масштабах.

Магний также является основной составляющей магмы – раскаленного слоя между ядром планеты и ее поверхностью. В морской же воде элемента №12 и вовсе 4 килограмма на каждый кубометр.

Если воду океанов смешать с раковинами, растолченными в порошок, получится хлорид магния. Из него методом электролиза можно выделить чистый металл. Но, пользовались этим методом только во время второй мировой. Добыли около 100 тысяч тонн элемента №12 и успокоились, ведь перерабатывать ресурсы морей в огромных баках дело хлопотное.

Для металлургии – одного из основных потребителей магния, хватает и его запасов в земной коре. Металл необходим при производстве практически всех сплавов. Элемент №12 уменьшает в них содержание кислорода, который резко ухудшает качество продукции. Заставить магний стать частью какого-либо сплава нелегко. Из-за легкости, он не тонет в других металлах. Из-за «взрывной реакции» на воздух, вспыхивает на поверхности смесей.

Металлургам приходится прессовать капризный металл в брикеты, помещать внутрь них грузила и, только после, опускать в состав для переплавки.

Легковесность магния привлекла и ювелиров . Они добавляют элемент в драгоценные сплавы, чтобы облегчить изделия. Это весьма кстати, если украшение объемное, внушительных габаритов. Носить на себе неимоверную для ювелирного изделия тяжесть хочет не каждый. Магний приходит на помощь.

Но, если ювелирное дело без магния возможно, то жизнь, нет. Металл магний входит в состав хлоровфилла. Он – часть растительности, вещество, отвечающее за фотосинтез. То есть, без элемента №12 был бы невозможен процесс преобразования углекислого газа в кислород. Атмосфера планеты была бы другой, так что человечество на Земле вряд ли бы появилось, не будь на ней магния.

Этот металл и человеческому сердцу помогает биться, не только за счет поставки ему кислорода. Магний необходим для стабильной работы сердечной мышцы. По статистике, инфаркты происходят, в основном, у людей, в организме которых недостаточно элемента №12. Поэтому, не помешает есть семечки тыквы, отруби, пить какао и чай. В этих продуктах магния больше всего.

Группы цветных металлов

Цветные металлы разделяют на следующие группы: тяжёлые металлы, лёгкие металлы, благородные металлы, малые металлы, тугоплавкие металлы, рассеянные металлы, радиоактивные металлы.

Группы цветных металлов

Цветные металлы разделяют на следующие группы:

• тяжёлые металлы — медь, никель, цинк, свинец, олово
• лёгкие металлы — алюминий, магний, титан, бериллий, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий
• благородные металлы — золото, серебро, платина, осмий, рутений, родий, палладий
• малые металлы — кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть, мышьяк
• тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий, хром, марганец, цирконий
• редкоземельные металлы — лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, иттербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, лютеций, прометий, скандий, иттрий
• рассеянные металлы — индий, германий, таллий, таллий, рений, гафний, селен, теллур
• радиоактивные металлы — уран, торий, протактиний, радий, актиний, нептуний, плутоний, америций, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий

Цветные металлы и их сплавы широко применяются в технике. К наиболее важным цветным металлам относятся алюминий и алюминиевые сплавы (дюралюминий), медь и её сплавы — бронза и латунь, магний, никель, титан и мягкие металлы — олово, свинец и цинк. В сплавах часто используются такие металлы, как сурьма, висмут, кадмий, ртуть, кобальт, хром, молибден, вольфрам и ванадий. Последние четыре металла условно относят к ферросплавам, хотя они могут содержать железо лишь в виде примеси.

Медь
Технически чистая медь обладает высокой пластичностью и коррозийной стойкостью, высокой электропроводностью и теплопроводностью (100% чистая медь-эталон, то 65%-алюминий, 17% железо), а также стойкостью против атмосферной коррозии. Позволяет использовать ее в качестве кровельного материала ответственных зданий.
Температура плавления меди 1083°С. Кристаллическая решетка гранецентрированная кубическая ГЦК. Плотность меди 8,94 г/см3 . Благодаря высокой пластичности медь хорошо обрабатывается давлением (из меди можно сделать фольгу толщиной 0,02 мм), плохо резанием.
Литейные свойства меди низкие из-за большой усадки.На электрические свойства меди большое влияние оказывают примеси: все, кроме серебра и бериллия ухудшают электропроводность даже в сотых долях процентного содержания. Из меди марки М1 производят медный лист , пруток, медную ленту, трубку. Электротехническую медную проволоку производят из меди марки ММ.

Бронза
Бронзы – это сплавы меди с оловом (4-33% Sn), свинцом (до 30% Pb), алюминием (5-11% AL), кремнием (4-5% Si), сурьмой, фосфором и другими элементами.
Бронзы – это сплавы меди, в которых цинк не является основным легирующим элементом. Общей характеристикой бронз является высокая коррозионная стойкость и антифрикционность. Бронзы отличаются высокой коррозионной устойчивостью и антифрикционными свойствами. Из них изготавливают вкладыши подшипников скольжения, венцы червячных зубчатых колес и другие детали.
Высокие литейные свойства некоторых бронз позволяют использовать их для изготовления художественных изделий, памятников, колоколов. Бронзовая втулка (бронзовая труба) широко используется в промышленности, машиностроении, станкостроении.
По химическому составу делятся на оловянные бронзы и без оловянные (специальные бронзы).

Латунь
Латунь – сплав меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80). Медные сплавы (латуни), предназначенные для изготовления деталей методами литья, называют литейными, а сплавы, предназначенные для изготовления деталей пластическим деформированием – сплавами, обрабатываемыми давлением.
Латуни дешевле меди и превосходят ее по прочности, вязкости и коррозионной стойкости. Обладают хорошими литейными свойствами.
Латуни, применяются в основном для изготовления деталей штамповкой, вытяжкой, раскаткой, вальцовкой, т.е. процессами, требующими высокой пластичности материала заготовки. Из латуни изготавливаются гильзы различных боеприпасов.
В зависимости от числа компонентов различают простые (двойные) и специальные (многокомпонентные) латуни.
Простые латуни содержат только Cu и Zn.
Специальные латуни содержат от 1 до 8% различных легирующих элементов, повышающих механические свойства и коррозионную стойкость.
Алюминий, марганец и никель повышают механические свойства и коррозионную стойкость латуней. Свинец улучшает обрабатываемость резанием. Кремнистые латуни обладают хорошей жидкотекучестью и свариваемостью.

Алюминий
Алюминий – лёгкий цветной металл серебристо-белого цвета. Температура плавления алюминия 650°С. Алюминий имеет кристаллическую гранецентрированную кубическую ГЦК решетку, обладает хорошей электрической проводимостью, составляющей 65% электрической проводимости меди. Алюминий занимает 3 место по распространению в земной коре после кислорода и кремния. Алюминий устойчив против атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность – 2,7г/см3 против 7,8г/см3 для железа и 8,94г/см3 для меди. Имеет хорошую тепло- и электропроводность. Алюминий и его сплавы (в большинстве случаев) хорошо обрабатываются давлением.

Написать ответную статью

Тесты по материаловедению

А) К тугоплавким В) К черным. С) К диамагнетикам. D) К металлам с высокой удельной прочностью.

№ 2. Какой из приведенных ниже металлов (сплавов) относится к черным?

В) Коррозионно-стойкая сталь. С) Баббит. D) Дуралюмины.

№3. Как называют металлы с температурой плавления выше температуры плавления железа?

А) Тугоплавкими. В) Благородными. С) Черными. D) Редкоземельными.

№ 4. К какой группе металлов относится вольфрам?

А) К актиноидам. В) К благородным. С) К редкоземельным.

D) К тугоплавким.

№ 5. В какой из приведенных ниже групп содержатся только тугоплавкие металлы? .

А) Никель, алюминий. В) Титан, актиний.

С) Молибден, цирконий. D) Вольфрам, железо.

№ 6. К какой группе металлов (сплавов) относится магний?

А) К легкоплавким. В) К благородным С) К легким. D) К редкоземельным.

№ 7. В какой из приведенных ниже групп содержатся только легкие металлы?

А) Титан, медь. В) Серебро, хром. С) Алюминий, олово

D) Магний, бериллий.

№ 8. В какой из приведенных ниже групп содержатся только легкоплавкие металлы?(2)

А) Индий, магний В) Олово, свинец. С) Сурьма, никель. D) Цинк, кобальт.

№ 9. Что является одним из признаков металлической связи?

А) Скомпенсированность собственных моментов электронов. В) Образова­ние кристаллической решетки

С) Обобществление валентных электронов в объ­еме всего тела. D) Направленность межатомных связей.

№ 10. Какое свойство металлов может быть объяснено отсутствием направ­ленности межатомных связей?

А) Парамагнетизм. В) Электропроводность. С) Анизотропностью

D) Высокая компактность.

№ 11. Какой из признаков принадлежит исключительно металлам?

А) Металлический блеск. В) Наличие кристаллической структуры.

С) Высо­кая электропроводность

D) Прямая зависимость электросопротивления от темпе­ратуры.

№ 12. Какому материалу может принад­лежать кривая В зависимости электросопротив­ления от температуры (рис. 1)?

A) Любому металлическому материалу. В) Неметаллическим материалам.

С) Меди. D) По­лупроводниковым материалам.

№ 13. Какому материалу может принад­лежать кривая А зависимости электросопро­тивления от температуры (рис. 1)?

А) Полимерным материалам. В) Металлическим материалам

С) Любому неметаллическому материалу. D) Полупроводниковым материалам.

№ 14. Чем объясняется высокая теплопроводность металлов?

A) Наличием незаполненных подуровней в валентной зоне.

В) Взаимодей­ствием ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки. С) Дрейфом элек­тронов. D) Нескомпенсированностью собственных моментов электронов.

№ 15. Что такое домен? .

А) Единица размера металлического зернах

В) Область спонтанной намаг­ниченности ферромагнетика.

С) Вид дефекта кристаллической структуры

.D ) Участок металлического зерна с ненарушенной кристаллической решеткой.

1.1.Кристаллическое строение металлов и дефекты кристал­лических структур

А) Тип кристаллической решетки, характерный для данного химического элемента.

В) Минимальный объем кристаллической решетки, при трансляции которого по координатным осям можно воспроизвести всю решетку.

С) Кристал­лическая ячейка, содержащая один атом.

D) Бездефектная (за исключением то­чечных дефектов) область кристаллической решетки.

№ 17. Что такое базис кристаллической решетки?

А) Минимальный объем кристаллической решетки, при трансляции которого по координатным осям можно воспроизвести всю решетку. В) Расстояние между соседними одноименными кристаллическими плоскостями.

С) Число атомов, нахо­дящихся на наименьшем равном расстоянии от любого данного атома.

D) Совокуп­ность значений координат всех атомов, входящих в элементарную ячейку.

№ 18. Какие из представленных на рисунке элементарных ячеек кристалли­ческих решеток относятся к простым (рис. 2)?

№ 19. Сколько атомов принадлежит представленной на рис. 3 элементарной ячейке?

№ 20. Какова химическая формула сплава, кристаллическая решетка кото­рого представлена на рис. 4?

№ 21. Как называется свойство, состоящее в способности вещества сущест­вовать в различных кристаллических модификациях?

А)_Полиморфизм. В) Изомерия. С) Анизотропия.

№ 22. Как называется характеристика кристаллической решетки, опреде­ляющая число атомов, находящихся на наименьшем равном расстоянии от любо­го данного атома?

А) Базис решетки. В) Параметр решетки. С) Коэффициент компактности. D) Координационное число.

№ 23. Каково координационное число кристаллической решетки, элемен­тарная ячейка которой представлена на рис. 5?

А)К8. В) К12. C)К 6. D)Г 12

№ 24, Почему вещества, обладающие кристаллической решеткой, представ­ленного на рис. 6 типа, не образуют растворов внедрения с высокой концентра­цией растворенного компонента?

А) Из-за наличия в решетке доли ковалентной связи. В) В решетке нет крупных пор для размещения атомов примеси. С) Решетка обладает высокой сте­пенью компактности. D) Подобные решетки образуют высококонцентрированные растворы.

№ 25, Какое из изменений характеристик кристаллической решетки приве­дет к росту плотности вещества?

А) Увеличение параметров решетки. В) Уменьшение количества пор в эле­ментарной ячейке. С) Увеличение числа атомов в ячейке.

D) Увеличение коорди­национного числа.

№ 26. Как называется характеристика кристаллической решетки, опреде­ляющая отношение объема атомов, приходящихся на элементарную ячейку, к объему ячейки?

А) Коэффициент компактности. В) Координационное число. С) Базис ре­шетки. D) Параметр решетки.

№ 27. Каковы индексы кристаллографического направления ОВ (рис. 7)?

А) (121). В) [-121]. С) [122]. D) [0,5; I; 0,5].

№ 28. Каковы кристаллографические индексы заштрихованной плоскости (рис. 8)?

А) (111). В) (011). С) (220). D) (100).

№ 29. Каковы кристаллографические индексы плоскости ABC (рис. 9)?

А) (2 1 4). В) (2 4 1). С) (1 2 1/2). D) (1 1/2 2).

№ 30. Как называется явление, заключающееся в неоднородности свойств материала в различных кристаллографических направлениях?

А) Изотропность. В) Анизотропия. С) Текстура. D) Полиморфизм.

№31. Какие тела обладают анизотропией?

А) Текстурованные поликристаллические материалы.

В) Ферромагнитные материалы. С) Поликристаллические вещества. D) Аморфные материалы.

№ 32. Какие тела обладают анизотропией?

А) Парамагнетики. В) Монокристаллы. С) Вещества, обладающие поли­морфизмом. D) Переохлаждённые жидкости.

№ 33. К какой группе дефектов кристаллических структур можно отнести дефект представленного на рис. 10 фрагмента кристаллической решетки?

А) К точечным. В) К линейным. С) К поверхностным. D) К объемным.

№ 34. Какую группу дефектов представляют собой искажения, охватываю­щие области в радиусе 6 . 7 периодов кристаллической решетки?

А) Поверхностные. В) Объемные. С) Точечные. D) Линейные.

№ 35. Как называется дефект, вызванный отсутствием атома в узле кри­сталлической решетки?

А) Дислокация. В) Пора. С) Вакансия. D) Межузельный атом.

№ 36. Какого рода дефект кристаллической структуры представлен на рис. 11 ?

А).Примесный атом внедрения. В) Межузельный атом. С) Примесный атом замещения. D) Вакансия.

№ 37. Как называется элемент кристаллической структуры, помеченный на рис. 12 знаком вопроса?

А) Плоскость скольжения. В) Краевая дислокация. С) Цепочка межузельных атомов. D) Экстраплоскость.

№ 38. Как называются дефекты, измеряемые в двух направлениях несколь­кими периодами, а в третьем — десятками и сотнями тысяч периодов кристалли­ческой решетки?

А) Межузельные атомы. В) Поверхностные дефекты. С) Дислокации. D) Микротрещины.

№ 39. Что такое экстраплоскость?

А) Плоскость раздела фрагментов зерна или блоков мозаичной структуры. В) Поверхностный дефект кристаллической решетки. С) Атомная полуплоскость, не имеющая продолжения в нижней или верхней частях кристаллической решет­ки. D) Атомная плоскость, по которой происходит скольжение одной части кри­сталла относительно другой.

№ 40. Как называется дефект, представляющий собой область искажений кристаллической решетки вдоль края экстраплоскости?

А) Краевая дислокация. В) Цепочка вакансий. С) Микротрещина. D) Винто­вая дислокация.

№ 41. представляет собой переходную область в

3 . 4 периода от кри­сталлической решетки одной ориентации к решетке другой ориентации». О какой структуре идет речь?

А) Об атмосфере Коттрелла. В) О винтовой дислокации. С) О большеугловой (межзеренной) границе. D) О малоугловой (межблочной) границе.

1.2.Теория сплавов
№ 42. При какой (каких) температуре(ах) возможен процесс кристаллизации (рис. 13)?