Metoder för att producera metaller. Typer av legeringar. Beredning av alkalimetaller

Den moderna människan i sitt dagliga liv är omgiven av en mängd olika metaller. De flesta objekt som vi använder, dessa kemikalier är närvarande. Allt hände eftersom människor har hittat olika sätt att producera metall.

Vad är en metall

Dessa värdefulla ämnen för människor engagerade i oorganisk kemi. Att få metaller tillåter en person att skapa en mer perfekt teknik, förbättrar våra liv. Vad gör de representerar? Innan vi överväga gemensamma metoder för att framställa metaller, är det nödvändigt att förstå vad de är. Metaller är en grupp av kemiska element i form av enkla ämnen med karakteristiska egenskaper:

• termisk och elektrisk ledningsförmåga;

• hög duktilitet;

• glans.

En man enkelt kan skilja dem från andra ämnen. Kännetecknande för alla metaller är närvaron av en speciell glans. Han kommer från en återspegling av ljusstrålar som faller på ytan inte missa dem. Gloss - är gemensam egendom av alla metaller, men det är tydligast manifesteras i silver.

Idag upptäckte forskare 96 av dessa grundämnen, men inte alla av dem är erkända av officiell vetenskapen. De är uppdelade i grupper beroende på deras inneboende karakteristiska egenskaper. Sålunda metaller är följande:

• alkalisk - 6;

• alkalisk - 6;

• övergång - 38;

• Lätt - 11;

• halvmetaller - 7;

• lantanider - 14;

• aktinider - 14.

erhålla metaller

För att tillverka legeringen först ha erhållit metallen från naturliga malm. Native element - det är ämnen som finns i naturen i det fria tillståndet. Dessa inkluderar platina, guld, tenn och kvicksilver. De skiljs från föroreningar mekaniskt eller genom kemiska reagens.

De återstående metallerna extraheras genom behandling med föreningarna. De finns i olika mineraler. Malm - detta mineral och bergarter, som innehåller metallföreningar såsom oxider, karbonater, eller sulfider. För sin produktion med hjälp av kemisk behandling.

Metoder för att erhålla metaller:

• återvinning av koloxider;

• tenn från tennmottagnings sten;

• framställning av gjutjärn från järnmalmen ;

• förbränning av svavelföreningar i speciella ugnar.

För att underlätta erhålla metaller från malm stenar läggs till dem olika ämnen som kallas flöden. De hjälper ta bort oönskade föroreningar såsom lera, kalksten, sand. Som ett resultat av denna process producerade smältbara föreningar kallas slagg.

I närvaro av betydande mängder av föroreningar före metallmalm smältning berikas genom avlägsnande av en stor del av onödiga komponenter. De mest använda metoderna för behandling - flotation, magnetiska och gravitations metod.

alkalimetaller

Massa mottagande alkalimetall - en komplex process. Detta beror på det faktum att de finns i naturen endast i form av kemiska föreningar. Eftersom de reduktionsmedel, framställning tillsammans med höga energikostnader. Det finns flera sätt att få alkalimetaller:

• Li kan framställas från dess oxid i vakuum eller genom smält elektrolys dess klorid bildas under bearbetning spodumen.

• Natrium extraherades genom röstning med kolaska i förseglade deglar eller klorid elektrolys av smältan med tillsats av kalcium. Den första metoden är den mest tidskrävande.

• Kalium erhållna smältan elektrolys eller dess salter, natriumånga som går genom dess klorid. Också den bildas genom omsättning av en smält kaliumhydroxid och flytande natrium vid en temperatur av 440 ° C.

• Cesium och rubidium extraherades genom att återställa deras kalciumklorid vid 700-800 ° C eller zirkonium vid 650 ° C. Framställning av alkalimetallen på detta sätt är mycket energikrävande och kostsam.

Skillnader mellan de metaller och legeringar

I princip en tydlig gräns mellan metaller och deras legeringar i stort sett obefintliga, eftersom även de mest rena, enkla ämnen är en bråkdel av föroreningar. Så vad är skillnaden mellan dem? Nästan alla metaller som används i industrin och i andra delar av ekonomin, används i form av legeringar erhållna genom tillsats målmedvetet till huvud kemiskt element andra komponenter.

legeringar

Teknik behöver ett antal olika metallmaterial. I detta fall är rena grundämnen inte praktiskt användas eftersom de inte har de nödvändiga egenskaperna för människor. För deras behov har vi uppfunnit olika metoder för att framställa legeringar. Denna term hänvisar till en makroskopiskt homogent material, som består av två eller flera kemiska element. Varvid de metalliska komponenterna dominerar i legeringen. Detta ämne har sin egen struktur. I legeringar särskilja de följande komponenterna:

• grunden, som består av en eller flera metaller;

• små tillsatser av modifierande och legeringselement;

• återställda föroreningar (process, naturliga, slumpmässiga).

Att metalllegeringar är den viktigaste strukturella materialet. Inom teknik, det finns mer än 5000.

typer av legeringar

Trots denna sort av legeringar, de flesta människor spelar värde för dem som är baserade på järn och aluminium. Det är de som oftast återfinns i det dagliga livet. Typer av legeringar är olika. Dessutom är de indelade efter flera kriterier. Eftersom det finns olika metoder för att producera legeringar. Enligt detta kriterium, de delas in i:

• legering, vilka erhålls genom kristallisation av de smältblandas komponenterna.

• Pulver, med hjälp av komprimering av blandningen av pulver och efterföljande sintring vid hög temperatur. Och ofta komponenterna i sådana legeringar är inte bara enkla kemiska element, men deras olika föreningar såsom karbider av titan eller volframlegeringar i den fasta substansen. Att lägga till dem i olika kvantiteter ändra egenskaper hos metalliska material.

Metoder för framställning av legeringar i form av en färdig artikel eller arbetsstycket separeras i:

• gjutning (silumin, gjutjärn);

• deformerbar (stål);

• pulver (titan volfram).

typer av legeringar

Metoder för framställning av metaller är olika, och sålunda tillverkas på grund av att dessa material har olika egenskaper. I fast tillstånd legeringar är:

• homogen (enhetlig), som består av kristaller av samma typ. De är ofta kallas enfas.

• Heterogena (heterogen), hänvisad till som multi-fas. När de tas emot i basen av legeringen tas som en fast lösning (matrisfas). Kompositions heterogena ämnen av denna typ beror på sammansättningen av dess kemiska element. Sådana legeringar kan inkludera följande komponenter: interstitiella och ersättande fasta lösningar, kemiska föreningar (karbider, intermetalliska föreningar, nitrider), kristalliter av enkla ämnen.

legeringsegenskaper

Oavsett vilka metoder för framställning av metaller och legeringar används, är deras egenskaper helt bestäms av kristallstrukturen av de faser och mikrostruktur av dessa material. Var och en av dem är olika. De makroskopiska egenskaper hos legeringar beror på deras mikrostruktur. De är i vilket fall som kännetecknas av sin fasegenskaper beroende enbart på kristallstrukturen hos materialet. Makroskopisk homogenitet av heterogena (flerfasiga) legeringar erhållna genom likformig fördelning av faser i metallmatrisen.

De viktigaste egenskaperna hos legeringen anses svetsbarhet. Annars är de identiska metaller. Sålunda legeringarna har termisk och elektrisk ledningsförmåga, duktilitet och reflektiviteten (glans).

sorter legeringar

Olika metoder för framställning av legeringar har tillåtit en person att utforma ett stort antal metalliska material som har olika egenskaper och karaktäristika. Enligt syftet de är indelade i följande grupper:

• Strukturell (stål, duraluminium, järn). I denna grupp ingår, legeringar med speciella egenskaper. Så de skiljer sig egensäkra eller anti-friktionsegenskaper. Dessa inkluderar mässing och brons.

• För att fylla lagren (babbitt).

• För elvärme och mätutrustning (nikrom, manganin).

• För tillverkning av skärverktyg (Win).

I produktionen av människor använder andra typer av metalliska material såsom lågsmältande, värmebeständiga, korrosionsbeständiga och amorfa legeringar. Dessutom används ofta magneter och thermo (teluridy zinkselenid och vismut, bly, antimon och andra).

ferrolegerings

Nästan alla av smält järn i världen riktas till produktion av enkla och legeringsstål. Det är också används i produktionen av råjärn. järnlegeringar vunnit sin popularitet på grund av det faktum att ha fördelaktiga egenskaper för människor. Dessa har framställts genom att man till den enkla kemiskt element av de olika komponenterna. Således, trots det faktum att olika järnlegeringar tillverkas på basis av en enda substans, stål och gjutjärn har olika egenskaper. På grund av detta är de olika tillämpningsområden. De flesta stål hårdare än järn. Olika metoder för framställning av dessa metaller tillåter att erhålla olika kvaliteter (grad) av dessa järnlegeringar.

Förbättrade egenskaper hos legeringarna

Genom legeringsmetaller och vissa andra element kan erhålla material med förbättrade egenskaper. Till exempel, sträckgränsen är av ren aluminium 35 MPa. Vid framställningen av metallegeringen med koppar (1,6%), Zn (5,6%), magnesium (2,5%) index överstiger 500 MPa.

På grund av sammansatta olika förhållanden av olika kemiska ämnen kan erhållas metalliska material med förbättrade magnetiska, termiska eller elektriska egenskaper. Den viktigaste rollen i denna process är legeringsstruktur som representerar en fördelning av dess kristaller och typ av bindningar mellan atomerna.

Stål och järn

Dessa legeringar produceras genom föreningar av järn och kol (2%). Vid framställning av legerade material som läggs till dem en nickel, krom, vanadin. Alla de vanliga typerna av stål är indelat i:

• med låg kolhalt (0,25% kol) som används för tillverkning av olika konstruktioner;

• hög kolhalt (mer än 0,55%) är avsett för produktion av skärverktyg.

Olika märken av legerat stål används i mekanisk ingenjörskonst, och andra produkter.

en legering av järn med kol, vilket är den andel av 2-4% kallas tackjärn. Sammansättningen av detta material innefattar kisel. Av de olika gjutjärnsprodukter med goda mekaniska egenskaper.

Icke-järnmetaller

Förutom järn, och andra element som används för att göra en mängd olika metallmaterial. Som ett resultat av deras föreningar är icke-järnlegeringar. I livet har man funnit de största ansökan material på grundval av:

• Koppar, mässing kallas. De innehåller 5-45% zink. Om innehållet är 5-20%, mässing kallade röda, och om 20-36% - gul. Det finns kopparlegeringar med kisel, tenn, beryllium, aluminium. De kallas bronser. Det finns flera typer av dessa legeringar.

• Bly som representerar en konventionell lod (tretnik). I denna legering, till en del av den kemiska pripadaet 2 delar tenn. I produktionen av det lager som används babbitt som är en legering av bly, tenn, arsenik och antimon.

• aluminium, titan, magnesium och beryllium, vilka är lätta icke järnhaltiga legeringar med hög hållfasthet och utmärkta mekaniska egenskaper.

Metoder för framställningen

De viktigaste metoderna för att erhålla metaller och legeringar:

• gjuteri vid vilken solidifiering av en homogen blandning av olika smälta komponenter. För legeringar med hjälp av pyrometallurgiska metoder för att erhålla och elektrometallurg metaller. Den första utföringsformen används för att värma rå termisk energi resulterande under förbränningsprocessen. Erhålls genom pyrometallurgisk stål i öppen härd ugnar och järn i masugnar. När elektrometallurg process råmaterial värms i den elektriska ljusbågen eller induktionsugnar. I detta fall råvaran rasslavlyaetsya mycket snabbt.

• Pulver, varvid pulver av dess komponenter som används för att framställa en legering. På grund av att trycka på dem för att ge en viss form och sedan sintras i speciella ugnar.