Сплавы цветных металлов

Все металлы, которые используются в технике, по химическому составу делятся на две категории: черные и цветные. В отличие от черных, выплавляемых на основе железа, цветные металлы и сплавы более разнообразные.

Какие бывают сплавы цветных металлов

На основе ключевого химического элемента выделяют различные марки материалов, отличащихся плостью, ударной прочностью, стойкостью к агрессивным веществам, а также промышленным назначением.

Алюминиевые

На основе алюминия изготавливаются сплавы с Mg, Mn, Si, Cu, Zn и другими элементами. Они делятся на литейные (силумины) – Al +Si и др, а также деформируемые:

• упрочняемые термообработкой (дуралюмины: Al + Cu + Mn, авиали: Al + Cu + Mn + Mg);
• неупрочняемые термообработкой (Al + Mg + Mn).

Физико-механические свойства этих легких коррозионно-стойких проводниковых материалов обусловили их массовое распространение в авиации и судо- и автомобилестроении. В электротехнической промышленности из них делают провода, используют для заливки роторов электродвигателей.

Титановые

Удельная прочность титановых сплавов превышает все остальные металлические конструкционные материалы. Они технологичные, устойчивы к коррозии, имеют плотность 4900-5100 кг/м³, поэтому используются преимущественно в авиационной или космической отраслях. Помимо титана в их состав входят Ai, Ni, Sn, Cu, Fe, Mo и другие металлы.

Некоторые материалы из этой группы обладают специфическими свойствами. Например, изделия из нитинола (Ti + Ni) способны при нагреве возвращаться к первоначальной форме (эффект памяти).

Никелевые

Сплавы на основе никеля – ферромагнитного серебристо-белого металла – проводят электрический ток, обладают повышенной прочностью, пластичностью, устойчивы к агрессивным средам. Они делятся на несколько групп:

• конструкционные: Ni +Cu и др.(мельхиор, монель, нейзильбер, куниаль);
• термоэлектродные: Ni + Cr или Al (хромель, алюмель) и Ni + Cu (константан, копель, манганин);
• с особыми свойствами на основе Ni + Fe (ивар, пермаллой).

Основные потребители: электротехника, энергетика. Благодаря коррозионной стойкости они также находят применение в медицинской, химической отраслях, в судостроении, из них делают ювелирные изделия, посуду, сувениры.

Оловянные и свинцовые

Олово и свинец – металлы с твердостью по Бринеллю 5-6 кгс/мм² и 4-4,2 кгс/мм² соответственно, поэтому баббиты, основу которых они составляют, считаются классическим материалом для подшипников скольжения. Для повышения прочности в состав вводят также Cu, Ni, Sb.

Температура плавления свинца +327 °C, для олова это значение составляет +232 °C, а при соединении этих металлов образуются еще более легкоплавкие материалы. Это свойство в сочетании с электропроводностью обусловили их применение в электротехнике.

На основе системы Sn + Pb существуют несколько легкоплавких припоев: при добавлении Bi получается сплав Ньютона, при введении 50 % Bi – Розе, а если дополнить еще 12,5 % Cd – Вуда.

Вольфрамовые

Вольфрам обладает плотностью 19300 кг/м³, поэтому сплавы на его основе называют тяжелыми. По причине тугоплавкости их получают методами порошковой металлургии. Современная промышленность производит вольфрамо-никелевые сплавы, легированные Cu, Мо или Fe.

Эти материалы поглощают гамма-излучение, поэтому из них делают экраны и контейнеры для защиты от радиации, используют для изготовления инерционных масс, цилиндров или роторов гироскопов.

Рениевые

Среди всех сплавов черных и цветных металлов выделяются порошковые составы рения с Mo, V, Ni, Pt, Ro и др. Они обладают специфическим комплексом свойств:

• жаростойкость до 3000 К;
• способность сохранять механические свойства в широком интервале температур;
• обрабатываемость резанием или иными способами;
• устойчивость к коррозии.

Это обуславливает их применение в микроэлектронной промышленности, аэрокосмонавтике, нефтехимии. Отрицательные качества рениевых материалов – дефицитность и высокая стоимость по сравнению со сталями и другими марками цветных металлов.

Благородные металлы

Основные особенности сплавов на основе золота, серебра или платины – химическая стойкость, электропроводность. Их недостатки – повышенные затраты и твердость по Бринеллю 15–25 кгс/мм². Чтобы снизить цену, а также улучшить механические свойства в состав вводят лигатуры из меди, ртути.

Кроме ювелирной и сувенирной отраслей они применяются в медицине (протезирование), электронной промышленности, а также электротехнике для изготовления припоев, контактов.

Заключение

Сортамент, маркировка и параметры большинства цветных сплавов регламентируется ГОСТами. Однако, некоторые – например, вольфрамовые, выпускаются только то ТУ.

Существует много «именных» материалов со специфическими свойствами. Например, сплавы Гутри (Bi + In + Pb + Sn) с температурой плавления +58 °C и Деварта (Cu + Al + Zn), который нашел применение в аналитической химии. Их номенклатура, а также способы использования постоянно расширяются.