Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 12. ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

§ 12.4. Металлы и сплавы в технике

Сплавами называются системы, состоят из двух и более металлов, а также металлов и неметаллов. Свойства сплавов очень разнообразны и отличаются от свойств исходных компонентов. Так, например, сплав, состоящий из 40 % кадмия (т. пл. 321 °С) и 60 % бісмуту (т. пл. 271°С), плавится при температуре 144°С. Сплав золота с серебром характеризуется значительной твердостью, в то время как сами эти металлы сравнительно мягкие.

Химическая связь в сплавах металлический. Поэтому они имеют металлический блеск, электрическую проводимость и другие свойства металлов.

Сплавы получают смешиванием металлов в расплавленном состоянии, они затвердевают при следующем охлаждении. При этом возможны следующие типичные случаи.

1. Расплавленные металлы смешиваются между собой в любых соотношениях, неограниченно растворяясь друг в друге. К ним относятся металлы, которые кристаллизуются в однотипных решетках и имеют близкие по размерам атомы, например Ag-Cu, Cu-Ni, Аg-Au и др. Во время охлаждения таких Таблица 12.1. Ряд стандартных электронных потенциалов металлов

расплавов образуются твердые растворы. Кристаллы последних содержат атомы обоих металлов, чем предопределяется их полная однородность. По сравнению с чистыми металлами твердые растворы характеризуются более высокой прочностью, твердостью и химической стойкостью; они пластичны и хорошо проводят электрический ток.

2. Расплавленные металлы смешиваются между собой в любых соотношениях, однако во время охлаждения твердый раствор не образуется. При твердении таких сплавов образуется масса, состоящий из мельчайших кристалликов каждого из металлов. Это характерно для сплавов Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb и др.

3. Расплавленные металлы при смешивании взаимодействуют друг с другом, образуя химические соединения - интерметаллиды. Например, соединения образуют медь и цинк (CuZn, CuZni₂, Cu₃Zn₂), кальций и стибій (Ca₃Sb₂), натрий и свинец (Na₂Pb, Na₂Pb₅, Na₄Pb) и др. Некоторые сплавы рассматривают как смеси исходных металлов с продуктами их взаимодействия - інтерметалідами.

Сейчас некоторые сплавы готовят методом порошковой металлургии. Берут смесь металлов в виде порошков, прессуют под большим давлением и спекают при высокой температуре в восстановительной среде. Таким способом получают сверхтвердые сплавы.

Значительный вклад в изучение сплавов внес М. С. Курнаков (1860-1941). Он разработал новый метод исследования сплавов - так называемый физико-химический анализ. С помощью этого метода установлено зависимости между составом и свойствами многих сплавов, открылась возможность добывать сплавы с заранее заданными свойствами: кислотоупорные, жаропрочные, сверхтвердые и др.

Огромное значение имеют сплавы на основе алюминия и железа. В состав некоторых сплавов входят неметаллы, например углерод, кремний, бор и др.