Электротехническое и конструкционное материаловедение

Порошковые материалы конструкционного назначения и их применение. Анализ факторов определяющих производительность процессов электрохимической обработки. Сплавы на никелевой и медно-никелевой основе. Жаростойкие провода и кабели с минеральной изоляцией.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 23.05.2022
Размер файла 199,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт открытого и дистанционного образования
Кафедра «Техника, технологии и строительство»

Контрольная работа №2

«Электротехническое и конструкционное материаловедение»

Проверил, преподаватель

Константинов Ю.В.

Автор работы: студент группы 313

Лапаев Д.Ю.

1. Порошковые материалы

Порошковый материал - материал, изготовленный из металлического порошка или его смеси с неметаллическим порошком.

Порошковые материалы конструкционного назначения - самая распространенная продукция порошковой металлургии. Потребность в них сегодня достигает 65% общей востребованности. Обладая набором высоких механических характеристик, они повсеместно используются в машиностроении для производства высоконагруженных шестерен, звездочек, зубчатых колес, червячных пар, клапанов и седел к ним, муфт, фланцев, эксцентриков, накладок, заглушек, храповиков, гаек, ограничителей, кулачков, шайб, крышек, корпусов подшипников, компонентов насосного оборудования и измерительного инструмента, различных дисков, втулок, деталей множества других элементов технических устройств.

Порошковые материалы классифицируются на пористые и компактные. В пористых материалах после окончательной обработки сохраняется до 30% пористости, и такие материалы используются преимущественно для производства фильтров и так называемых антифрикционных деталей - подшипников и втулок. Эти изделия отличаются низким коэффициентом трения и пригодны к интенсивной эксплуатации, а масло, находящееся в порах подшипников, позволяет избежать их принудительного смазывания.

Порошковые материалы на основе меди применяют и для изготовления фрикционных изделий, таких как диски и сегменты тормозных узлов. К этим изделиям предъявляются повышенные требования, так как они должны обладать износостойкостью, прочностью и высоким коэффициентом трения. Свинцовая пломба наоборот должна быть мягкая. Для деталей тормозов автомобилей, самолетов и тракторов используются порошковые материалы на основе железа. Свое применение порошковые материалы нашли и в изготовлении фильтров, использующихся для очистки жидкостей от твердых примесей, а также в приборах связи и агрегатах для контактной сварки.

Компактные порошковые материалы, характеризующиеся 2-3%-ной пористостью и получаемые из углеродистой стали, бронзы, латуни и алюминия, являются не менее востребованными в различных сферах производства. В частности, компактные порошковые материалы используются в производстве шестеренок, корпусов подшипников и различных деталей машин. В приборостроении и электротехнической промышленности получили широкое применение порошковые сплавы на основе цветных металлов, легко подвергаемые механической обработке и обладающие теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Для изготовления высоконагруженных стальных деталей порошковая технология, как правило, не пригодна, хотя в первую очередь, это относится к порошковым материалам с пористостью выше 3%. Исходя из этого, порошковая сталь используется преимущественно для изготовления мало нагружаемых изделий сложной формы.

Порошковые материалы классифицируют по назначению (жаропрочные, коррозионностойкие, магнитные, антифрикционные, контактные, фрикционные и др.), по плотности (плотные, пористые), по химическому составу (чистые материалы, сплавы) по технологии получения (спечённые, компактированные).

Для получения порошковых материалов применяются следующие технологические методы: твердофазное спекание, спекание в присутствии жидкой фазы, пропитка, горячее прессование, горячее изостатическое прессование. порошковый материал металлургия конструкционный.

Первые четыре метода основаны на получении порошковой шихты путём смешивания компонентов, их прессования и последующего горячего спекания (или только горячего прессования); в ряде случаев применяется дополнительная обработка спечённых изделий (повторное прессование и т. п.).

Эта схема является основной для получения П. м. По такой технологии изготовляют многие изделия из П. м. (главным образом небольшие -- массой 0,5--5 кг): пористые подшипники, фрикционные изделия, фильтры, твёрдые сплавы, магниты, контакты, изделия из тугоплавких металлов, изделия из жаропрочных сплавов (главным образом дисперсноупрочнённого типа на основе никеля и алюминия), ферриты, сварочные электроды, различные детали машин и приборов.

Однако такая схема не может обеспечить получение абсолютно плотного (беспористого) П. м., для этого требуется дополнительная деформация.

Высоколегированные порошковые материалы характеризуются равномерной мелкозернистой структурой, отсутствием пор, высоким уровнем механических свойств; применяются для изготовления деталей двигателя и фюзеляжа самолёта.Металлургия гранул позволяет значительно расширить объём применения порошковых материалов.

Преимущества порошковых материалов:

1.Возможность получения материалов с резко отличающимися свойствами их составляющих: композиций из металлических и неметаллических композитов, из компонентов, не смешивающихся в расплавленном виде (Fe-Pb, W-Cu и другие).

2.Получение материалов с особыми физическими характеристиками и структурой (пористые материалы).

3.Порошковые изделия получают в виде готовых изделий, не требующих дальнейшей механической обработки.

4.В ряде случаев спечённые материалы имеют более высокие свойства, чем литые (например, быстро режущиеся стали, жаропрочные сплавы, Be-изделия и другие).

5.Возможность использования отходов производства.

Недостатки:

1.Изготовление деталей массового использования методом порошковой металлургии целесообразно лишь при больших масштабах производства (дорогое оборудование для получения и консолидации порошков).

2.Метод порошковой металлургии рекомендуется для изготовления изделий простой формы и не содержащих отверстий под углом к оси заготовок, внутренних полостей, выступов и т.д.

Порошковая металлургия позволяет увеличить коэффициент использования металла и повысить производительность труда. Экономическая эффективность достигается благодаря сокращению или полному исключению механической обработки. Но вследствие высокой стоимости пресс-форм, изготовление деталей машин методами порошковой металлургии оправдано лишь в массовом производстве.

2. Электрохимические методы обработки

Электрохимическая обработка (ЭХО) - способ обработки электропроводящих материалов, заключающийся в изменении формы, размеров и шероховатости поверхности заготовки вследствие анодного растворения её материала в электролите под действием электрического тока.

Электрохимические методы обработки основаны на законах анодного растворения при электролизе. При прохождении постоянного электрического тока через электролит на поверхности заготовки, включенной в электрическую цепь и являющуюся анодом, происходят химические реакции и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение.

Электрохимическое растворение металлов включает в себя две основные группы процессов: принудительное растворение за счет внешнего тока (анодное растворение) и самопроизвольное растворение в результате химического взаимодействия с окружающей средой (коррозионное разрушение).

На аноде происходят следующие реакции:

где n - валентность металла.

Как видно из реакций, ионизация металла протекает в присутствии иона гидроксила, который каталитически ускоряет анодный процесс и образует растворимые в воде соединения.

Кроме водорастворимых веществ, при электрохимическом разрушении образуются пленки нерастворимых слабопроводящих окислов металлов в результате выделения на аноде атомарного кислорода. Образование окисной пленки на поверхности металла ведет к замещению анодного растворения или к его полному прекращению.

Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом.

Производительность процессов электрохимической обработки зависит в основном от электрохимических свойств электролита, обрабатываемого токопроводящего материала и плотности тока.

Механизм съема (растворения, удаления металла) при электрохимической обработке основан на процессе электролиза. Съем металла происходит по закону Фарадея, согласно которому количество снятого металла пропорциональное силе тока и времени обработки. Один из электродов (заготовка) присоединен к положительному полюсу источника питания и является анодом, а второй (инструмент) -- к отрицательному; последний является катодом. Особенностями электролиза являются пространственное окисление (растворение) анода и восстановление (осаждение) металла на поверхности катода. При ЭХО применяют такие электролиты, катионы которые не осаждаются при электролизе на поверхности катода. Этим обеспечивается основное достоинство ЭХО перед электроэрозионной обработкой - неизменность формы электрода-инструмента(ЭИ). Для стабилизации электродных процессов при ЭХО и удаления из межэлектродного промежутка(МЭЗ) продуктов растворения (шлама) применяют принудительную подачу в рабочую зону электролита, то есть прокачивают его с определенным давлением.

Наиболее широко используются следующие виды обработки:

Электрохимическое объемное копирование или размерная ЭХО--электрохимическая обработка, при которой форма электрода-инструмента отображается в заготовке.

Струйное электрохимическое прошивание -- электрохимическое прошивание с использованием сформированной струи электролита.

Электрохимическое полирование -- электрохимическая обработка поверхности с целью повышения ее точности.

Электрохимическое точение -- электрохимическая обработка, при вращении заготовки и поступательном перемещении электрода-инструмента.

Электрохимическая отрезка -- электрохимическая обработка, при которой заготовка разделывается на части.

Электрохимическое удаление заусенцев -- электрохимическая обработка, при которой удаляются заусенцы заготовки.

Электрохимическое маркирование

Электрохимическое объемное копирование или размерная ЭХО

Размерная ЭХО служит для предания детали нужной формы и размеров. Такая обработка происходит при непрерывном и интенсивном обновлении электролита, прокачиваемого через межэлектродный промежуток под давлением. Деталь является анодом. Размерная обработка основана на том, что скорость растворения металла обрабатываемой детали на участках с различными значениями межэлектродного промежутка разная. Чем меньше межэлектродное расстояние, тем выше плотность тока (так как сопротивление электролита на меньшем по длине участке - меньше) и интенсивнее протекает анодное растворение металла. Схема объёмного копирования показана на рисунке 1.

Рис. 1 1 - анод; 2 - катод; 3 - электролит

Когда катод приближается к аноду, деталь начинает электрически растворяться и тем интенсивнее, чем ближе к аноду находится участок многопрофильного катода. В конечном итоге деталь принимает такую форму, что на выступ анода приходится углубление в детали и наоборот. Если при этом деталь вращать, можно осуществить электрохимическое точение, если использовать в качестве анода тонкий и длинный стержень, то можно осуществлять электрохимическое прошивание детали, заменяющее процесс сверления.

Струйное электрохимическое прошивание

Электрод-инструмент состоит из токопровода 1 (рис. 2), омываемого потоком электролита. Токопровод находится внутри корпуса 3 состоящего из диэлектрического материала. Электролит создаёт токопроводящий канал между токопроводом 1 и заготовкой 2. В месте контакта жидкости с обрабатываемой поверхностью материал заготовки растворяется и образуется углубление. Процесс идёт достаточно быстро при высоких напряжениях (до нескольких сотен вольт). С помощью этого метода обработки можно получить отверстие диаметром 1,5…2,0 мм.

Схема прошивания струйным методом:

Рис. 2 1 - электрод-инструмент (токопровод); 2 - заготовка; 3 - диэлектрический корпус

Электрохимическое полирование

При этом процессе электродом служит металлическая пластинка из свинца, меди, стали. Для большей интенсивности процесса электролит подогревают до температуры 40…800. При подаче напряжения на электроды начинается процесс растворения металла заготовки-анода. Растворение происходит на выступах микронеровностей поверхности вследствие более высокой плотности тока на их вершинах. В результате избирательного растворения, т.е. быстрого растворения выступов микронеровности сглаживаются, и обрабатываемая поверхность приобретает металлический блеск. Электрохимическое полирование улучшает электрофизические характеристики деталей, так как уменьшается глубина микротрещин, поверхностный слой обрабатываемой поверхности не деформируется, исключаются упрочнение и термическое изменение структуры металла, повышается коррозионная стойкость. Схема электрохимического полирования изображена на рисунке 3.

Рис. 3 1- ванна; 2 - обрабатываемая заготовка; 3 - пластина-электрод; 4 - электролит

Существенными факторами, влияющими на течение процесса электрохимического полирования, являются также плотность тока и напряжение.

На рисунке 4 показана типичная зависимость плотности тока от напряжения в ванне при электрохимическом полировании.

Рис. 4

На участке АБ повышение плотности тока почти пропорционально увеличению напряжения. На участке БВ режим нестабилен, наблюдается колебание тока и напряжения. Предельный ток, соответствующий участку ВГ, характеризует процесс формирования на аноде пассивной пленки. При этом повышение напряжения в довольно широком интервале не сопровождается изменением плотности тока. По достижении напряжения, соответствующего точке поворота Г на кривой, начинается новый процесс - образование газообразного кислорода.

В зависимости от состава электролита и обрабатываемого металла полирование ведут при режимах соответствующих различным участкам кривой.

3. Сплавы на никелевой и медно-никелевой основе (резистивные и
термопарные)

Медно-никелевые сплавы - сплавы на основе меди, содержащие никель в качестве главного легирующего элемента. Никель образует с медью непрерывный ряд твёрдых растворов. При добавлении никеля к меди возрастают её прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, сильно повышается стойкость против коррозии. Медно-никелевые сплавы хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии -- из них получают листы, ленты, проволоку, прутки, трубы, штампуют различные изделия. Медно-никелевые сплавы подразделяют на конструкционные и электротехнические. Конструкционные медно-никелевые сплавы отличаются высокой коррозионной стойкостью и красивым серебристым цветом, к ним относятся мельхиор и нейзильбер. Электротехнические медно-никелевые сплавы имеют высокое электросопротивление и высокую термоэдс в паре с другими металлами. Их применяют для изготовления резисторов, реостатов, термопар. К электротехническим медно-никелевым сплавам относятся константан, копель и другие сплавы. Благодаря разнообразным ценным свойствам медно-никелевые сплавы, несмотря на дефицитность никеля, находят широкое применение в электротехнике, судостроении, для производства посуды, художественных изделий массового потребления, в медицинской промышленности, пирометрии.

Медно-никелевые сплавы по механическим, физико-химическим свойствам и областям применения можно условно разделить на следующие основные группы: конструкционные, термоэлектродные, сплавы сопротивления и сплавы с особыми свойствами.

Название сплава состоит из букв элементов, входящих в него. Вначале ставятся буквы основных компонентов, определяющих свойства сплава, а затем буквы остальных компонентов в порядке уменьшения содержания этих элементов в сплаве. Среднее содержание элементов в сплаве указывается цифрами, разделёнными тире, сразу после буквенного обозначения сплава в том же порядке, в котором расположены буквы элементов в названии сплава. Содержание основного компонента не указывается, а рассчитывается как разность 100% и суммарного содержания всех легирующих компонентов.

Например, сплав МН10 содержит в своём составе 10% (по массе) никеля (Н), остальное - медь (М). Сплав МНЦС16-29-1,8 содержит в своём составе 16% никеля (Н), 29% цинка (Ц), 1,8% свинца (С), остальное - медь (М) [2].

К конструкционным сплавам относят мельхиоры, нейзильберы и некоторые другие сплавы. Их применяют для изготовления деталей с повышенными механическими и коррозионными свойствами (см. табл. 1.2.).

Мельхиор

Мельхиор - однофазный сплав, представляющий собой твёрдый раствор; хорошо обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии, после отжига имеет предел прочности около 400 Мн/м2 (40 кгс/мм2). Наиболее ценное свойство Мельхиора -- высокая стойкость против коррозии в воздушной атмосфере, пресной и морской воде. Увеличенное содержание никеля, а также добавки железа и марганца обеспечивают повышенную коррозионную и кавитационную стойкость, особенно в морской воде и в атмосфере водяного пара.

Нейзильбер - сплав меди с 5--35% Ni и 13--45% Zn. При повышенном содержании никеля имеет красивый белый цвет с зеленоватым или синеватым отливом и высокую стойкость против коррозии. Дорогие изделия из сплавов типа Нейзильбер под названием "пакфонг" завезены в Европу из Китая в 18 в. В 19 в. изделия из сплавов такого типа, обычно посеребрённые, производили под разными наименованиями: китайское серебро, мельхиор и др.

Табл. 1.2

Свойства и назначения некоторых конструкционных медно-никелевых сплавов

Название и марка сплава

Типичные механические свойства

Примерное назначение

Мельхиор МН19

35

35

70

Медицинский инструмент, детали точной механики, изделия широкого потребления

Мельхиор МНЖМц30-1-1

38

45

70

Трубы для конденсаторов

Нейзильбер МНЦ15-20

40

45

70

Детали приборов точной механики, техническая посуда, художественные изделия, изделия широкого потребления

Мельхиоры содержат 20 - 30% никеля и часто дополнительно легируются железом и марганцем. Нейзильберы относятся к тройной системе Cu - Ni - Zn и содержат 5 - 35% никеля и 13 - 45% цинка.

Важнейшими представителями термоэлектродных сплавов являются хромель, алюмель, копель и сплавы для компенсационных проводов. Эти сплавы отличаются большой электродвижущей силой и высоким удельным электросопротивлением при малом температурном коэффициенте электросопротивления. Применяются они для изготовления прецизионных приборов, термопар и компенсационных проводов к ним.

Наконец, к группе сплавов сопротивления и сплавов с особыми свойствами относятся сплавы, обладающие высокой жаропрочностью и жароупорностью и применяющиеся для изготовления разного рода электронагревательных приборов и электропечей.

Свойства некоторых медно-никелевых сплавов

Mapки

Характерные свойства

поГОСТ492-73

по СТ СЭВ 378-76

МН19

CuNi19

Плохо деформируется в холодном состоянии, хорошо сваривается, коррозионно-стойкий

МН25

CuNi25

Плохо деформируется в холодном состоянии, хорошо сваривается, коррозионно-стойкий, износостойкий

МНЖ5-1

CuNi5Fe1Mn

Коррозионно-стойкий, хорошо деформируется в холодном состоянии

МНЖМц10-1-1

CuNi10Fe1Mn

Деформируется в холодном состоянии, коррозионно-стойкий, хорошо сваривается

МНЖМцЗО-1-1

CuNi30Fe1Mn

Очень хорошая эрозионная и коррозионная стойкость, хорошо сваривается

МНЦ15-20

МНЦ18-20

CuNi15Zn21

CuNi18Zn20

Коррозионно-стойкие. Хорошо деформируются в холодном состоянии, хорошие пружинные свойства

МНЦ12-24

МНЦ18-27

CuNi12Zn24

CuNi18Zn27

Хорошо деформируются в холодном состоянии, хорошие пружинные свойства

Медные сплавы плавят в пламенных, дуговых и индукционных печах. Плавка большинства медных сплавов на воздухе сопровождается окислением элементов шихты и растворением водорода. Окисление сплавов, содержащих алюминий, кремний, бериллий, происходит с образованием плотной оксидной пленки на поверхности расплава, которая оказывает влияние на механические свойства отливок. Медные сплавы при затвердевании склонны к образованию газовой пористости (за исключением латуни), особенно характерной для сплавов с широким температурным интервалом кристаллизации, в частности для оловянных бронз. Для раскисления никеля используют также силикокальций. Для защиты от окисления плавку медных сплавов ведут под слоем древесного угля или флюса.

Медно-никелевые сплавы нашли широкое применение как коррозионностойкие и электротехнические материалы. Из мельхиоров изготавливают конденсаторные трубы, трубные доски конденсаторов, медицинский инструмент и т.д. Нейзильберы используются как плакировочный материал для медицинских инструментов, из них также изготавливают детали точной механики и часовой конструкции. Медно-никелевые сплавы, используются для чеканки разменных монет с конца XIX века, причем их состав на разных монетных дворах весьма разнообразен. Одним из самых известных таких сплавов является мельхиор или нойзильбер (нем. Newsilber, от neu - новый и silber - серебро) с составом медь (55-67%), никель (11-13%) и цинк (25-32%), однако в настоящее время он не применяется для чеканки монет. Тянутые и холоднокатаные мельхиоровые трубы, применяемые в различных отраслях промышленности для изготовления теплообменных аппаратов, работающих в условиях морской воды. материал сплав порошковый конструкционный

4. Жаростойкие провода и кабели с минеральной изоляцией

Жаростойкие кабели в зависимости от назначения изготовляют с медными, из сплавов сопротивления или из термоэлектродных сплавов жилами, размещенными в медной, из нержавеющей стали или из жаростойких сплавов трубе, промежутки между которыми заполнены окисью магния. Сопротивление изоляции кабелей с минеральной (магнезиальной) изоляцией зависит от содержания в ней влаги. В нормальных условиях и при содержании влаги в изоляции не более 0,4% сопротивление изоляции находится в пределах (900-4550)*106 Ом * км и зависит от числа и сечения жил кабеля. Сопротивление изоляции кабеля с магнезиальной изоляцией в среде с относительной влажностью (95 ±3)% при 20 °С уменьшается и через 3-4 ч становится стабильным, равным 2*106 Ом * км. При относительной влажности (80±5)% при 20°С сопротивление изоляции, равное 2*106 Ом * км, устанавливается примерно через 24 ч.

В нормальном состоянии электрическая прочность изоляции кабеля с магнезиальной изоляцией составляет 6 МВ/м, а в изогнутом состоянии - 3 МВ/м. Импульсная прочность магнезиальной изоляции 6--12 MB/ м. Пробивное напряжение при повышении температуры до 250 °С изменяется незначительно. Дальнейшее повышение температуры приводит к резкому снижению пробивного напряжения.

Магнезиальная изоляция имеет tg д= 0,001/0,004 при 20, 0,01 при 250 и 0,08 при 800 °С. При увлажнении изоляции до 1,5-2,0% значение tg д равно 0,04. При плотности магнезиальной изоляции, равной 1900-2000 кг/м3, е = 3,8/4,5. При повышении температуры до 250 °С и частоты до 400 МГц значение е возрастает незначительно, при влажности 1,5-2,0% --до 5,2.

При помещении открытого конца кабеля с магнезиальной изоляцией в воду влага в течение 6 месяцев проникает не более чем на 200 мм. За 30 ч пребывания его в атмосфере с относительной влажностью (95±3)% при 20°С влага проникает на глубину 40--60 мм. Подогрев концов кабеля обеспечивает испарение всей поглощенной влаги. Номенклатура жаростойких кабелей с магнезиальной изоляцией приведена в табл. 15.1, а сортамент этих кабелей -- в табл. 15.2.

Таблица 15.1

Номенклатура жаростойких кабелей с минеральной изоляцией

Марка (код ОКП)

Кабель

ТУ

КМЖ (3568110200)

С медными жилами, с магнезиальной изоляцией, в медной оболочке

ТУ 16.505.870-75

КМЖВ (3568110100)

То же, в ПВХ шланге

То же

КНМСН (356822010б)

С никелевыми жилами, в стальной оболочке, нагревостойкий

ТУ 16.505.564-75

КНМСНХ (3568220300)

То же, с нихромовой жилой

То же

КНМСНХ-Н

То же, в оболочке из сплава ХН78Т

” ”

КНМСпН

То же, с никелевой жилой

” ”

КНМСС (3568320100)

То же, с жилами из нержавеющей стали, в стальной оболочке

” ”

КНМС2С (3568320800)

То же, в двух стальных оболочках

” ”

КНМС3С (3568321200)

То же, в трех стальных оболочках

” ”

КНМСпС (3568321000)

То же, в оболочке из сплава ХН78Т

” ”

КНМСп2С (3568321000)

То же, в двух оболочках из сплава ХН78Т

” ”

КНМСпЗС (3568321300)

То же, в трех оболочках из сплава ХН78Т

” ”

КТМС (ХК) (3567740100)

То же, с жилами хромель Т-копель

ТУ 16.505.757-75

КТМСп(ХК) (3567740400)

То же, в оболочке из сплава ХН78Т

То же

КТМСМ (ХА) (3567750500)

С термоэлектродными жилами из сплавов хромель Т и алю-мель, с минеральной изоляцией, в стальной оболочке

ТУ 16.705.073-78

КТМСМ (ХК) (3567740500)

То же, с термоэлектродными жилами хромель Т и копель

То же

КТМСпМ(ХА) (3567750600)

То же, с термоэлектродными жилами из сплавов хромель Т и алюмель в оболочке из сплава ХН78Т

” ”

КТМСпМ(ХК) (3567740600)

То же, с термоэлектродными жилами хромель Т и копель

” ”

Таблица 15.2

Сортамент жаростойких кабелей с минеральной изоляцией

Марка

Число жил

S, мм2, при рабочем напряжении, В

до 1

115

500

750

КМЖ, КМЖВ

1

-

-

1,0; 1,5; 2,5; 4,0

6; 10; 16; 25; 50 70; 95; 120

2

-

-

1,0; 1,5 и 2,5

1,5; 2,5; 4; 6,10 и 16

3

-

-

1,0; 1,5 и 2,5

1,5; 2,5; 4; 6,0 и 16

4

-

-

1,0; 1,5 и 2,5

1,5 и 2,5

5

-

-

1,0; 1,5 и 2,5

1,5 и 2,5

7

-

-

1,0 и 1,5

1,5 и 2,5

12

-

-

1,0

1,0

19

-

-

-

1,0

КНМСН, КНМСНХ, КНМСпС, КНМСС

1

-

0,070

0,283; 0,502; 0,785 и 1,131

-

0,159

2

-

0,025

-

-

0,050

КНМСН

2

-

_

0,636

-

4

-

_

0,708

-

КИМС2С

1

-

0,070

0,196; 0,332

-

2

-

0,070

0,220

-

4

-

-

0,166

-

КНМС3С

1

-

-

0,138

-

КТМС (ХА), КТМС(ХК).

2

0,02; 0,06; 0,3; 0,5; 0,6; 0,9

-

-

-

КТМСМ (ХА), КТМСпМ(ХА), КТМСМ (ХК), КТМСпМ(ХК)

4

0,05; 0,009; 0,125 0,44 и 1,13

-

-

-

5. Германий. Получение, свойства и применение

ГЕРМАНИЙ, Ge (от лат. Germania -- Германия * а. germanium; н. Germanium; ф. germanium; и. germanio), -- химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 32, атомная масса 72,59. Природный германий состоит из 4 стабильных изотопов 70Ge (20,55%), 72Ge (27,37%), 73Ge (7,67%), 74Ge (36,74%) и одного радиоактивного 76Ge (7,67%) с периодом полураспада 2*106 лет. Открыт в 1886 немецким химиком К. Винклером в минерале аргиродите; был предсказан в 1871 Д. Н. Менделеевым (экасилиций).

Германий -- хрупкий серебристо-белый металл. Кристаллизуется в кубической решётке типа алмаза с периодом а = 0,56575 нм (5,6575 Е). Плотность 5326 кг/м3 (при 25°С; t плавления 958,5°С, t кипения 2690°С; удельная теплоёмкость (при 0-300°С) 322,14 Дж/кг*К, теплопроводность 58,8 Дж/м*с*К (при 25°С). Важнейшими являются полупроводниковые свойства германия, самого распространённого природного полупроводникового материала. Электрические свойства (при 25°С): удельное сопротивление монокристаллического германия 5,6-6,0 кОм/м, концентрация носителей тока 2*1013 см-3, ширина запрещённой зоны 0,665 эВ, подвижность электронов mn 0,39 м2/с, подвижность дырок mr 0,19 m2/с.

Металлический германий устойчив на воздухе при комнатной температуре и быстро окисляется при температуре выше красного каления (600-700°С) с образованием двуокиси, твёрдый германий не реагирует с азотом, водородом; жидкий германий при температуре 1000-1100°С взаимодействует с водородом. В соединениях степень окисления +2 и +4; устойчивой формой является Ge+4. Моно- и диоксид германия амфотерны, растворяются в щелочной среде с образованием германитов и германатов. Германий имеет множество соединений с галогенами и серой; сульфиды растворяются в щелочных растворах, образуя сульфогерманаты, соли в водном растворе легко гидролизуются, давая гидратированный диоксид. Радиус иона Ge+4 промежуточный между радиусами ионов Si+4 и Ti+4. Большинство кислородных соединений германия являются структурными аналогами соединений кремния. Многие из них диморфны; более плотные модификации (например, GeO2) аналогичны по структуре соединениям титана.

Германий относится к рассеянным элементам. Распространённость германия в земной коре (1-2)*10-4%. В качестве примеси встречается в минералах кремния, в меньшей степени в минералах железа и цинка. Собственные минералы германия очень редки: сульфосоли -- аргиродит, германит, реньерит и некоторые другие; двойной гидратированный оксид германия и железа -- штоттит; сульфаты -- итоит, флейшерит и некоторые др. Промышленного значения они практически не имеют. Германий накапливается в гидротермальных и осадочных процессах, где реализуется возможность отделения его от кремния. В повышенных количествах (0,001-0,1%) встречается в сфалерите, магнетите, каменных и бурых углях. Источниками германия являются полиметаллические руды, ископаемые угли и некоторые типы вулканогенно-осадочных месторождений железных руд. Основное количество германия получают попутно из подсмольных вод при коксовании углей, из золы энергетических углей, сфалеритовых и магнетитовых концентратов. Германий извлекается кислотным выщелачиванием, возгонкой в восстановительной среде, сплавлением с едким натром и др. Концентраты германия обрабатываются соляной кислотой при нагревании, конденсат очищается и подвергается гидролитическому разложению с образованием диоксида; последний восстанавливается водородом до металлического германия, который очищается методами фракционной и направленной кристаллизации, зонной плавки.

Германий применяют в радиоэлектронике и электротехнике как полупроводниковый материал для изготовления диодов и транзисторов. Из германия изготовляют линзы для ИК оптики, фотодиоды, фоторезисторы, дозиметры ядерных излучений, анализаторы рентгеновской спектроскопии, преобразователи энергии радиоактивного распада в электрическую и т.д. Сплавы германия с некоторыми металлами, отличающиеся повышенной стойкостью к кислым агрессивным средам, используют в приборостроении, машиностроении и металлургии. Некоторые сплавы германия с другими химическими элементами -- сверхпроводники.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Формирование структуры и методы исследования свойств металлов; диаграмма состояния "железо-цементит". Железоуглеродистые сплавы; термическая обработка металлов и сплавов. Сплавы, применяемые в промышленности; выбор сплава на основе цветного металла.

    контрольная работа [780,1 K], добавлен 13.01.2010

  • Твердые сплавы и сверхтвердые композиционные материалы: инструментальные, конструкционные, жаростойкие; их свойства и применение. Совершенствование технологии сплавов, современные разработки получения безвольфрамовых минералокерамических соединений.

    реферат [964,1 K], добавлен 01.02.2011

  • Разработка технологического процесса изготовления детали типа "фланец" из жаропрочного и жаростойкого сплава на никелевой основе в условиях серийного производства. Применяется в компрессорной и форсажной камерах современных газотурбинных двигателей.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 28.04.2009

  • Понятие и функции легирующих элементов, их классификация и разновидности. Основные принципы маркировки сталей. Коррозионностойкие сплавы на железоникелевой и никелевой основе. Двухслойные стали, их свойства, оценка преимуществ и недостатков применения.

    контрольная работа [62,4 K], добавлен 21.04.2013

  • Расчет параметров электрохимической обработки детали. Изучение процессов на поверхности твердого тела при вакуумном ионно-плазменном напылении порошка борида циркония. Анализ показателей температурных полей при наплавке покрытия плазменно-дуговым методом.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 06.12.2013

  • Общие положения, классификация и области применения сплавов на основе интерметаллидов. Материалы с эффектом памяти формы. Сплавы на основе алюминидов титана. Сплавы на основе алюминидов никеля. Области использования сплавов на основе интерметаллидов.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 02.06.2014

  • Алюминий и его сплавы. Характеристика и классификация алюминиевых сплавов. Деформируемые, литейные и специальные алюминиевые сплавы. Литые композиционные материалы на основе алюминиевого сплава для машиностроения. Состав промышленных дюралюминов.

    курсовая работа [2,8 M], добавлен 15.01.2014

  • Порядок определения степени жаропрочности стали и сплавов, применяемых на современном производстве. Особенности использования жаропрочных сталей, изготавливаемые детали. Стали перлитного, мартенситно-ферритного, аустенитного класса, на никелевой основе.

    контрольная работа [66,9 K], добавлен 06.05.2011

  • Основные виды неметаллических конструкционных материалов. Древесные материалы, их общая характеристика и классификация. Антифрикционные сплавы на основе цветных металлов, их назначение, маркировка, основные области применения и условия эксплуатации.

    контрольная работа [80,7 K], добавлен 20.07.2012

  • Высокопрочные керамики на основе оксидов - перспективные материалы конструкционного и инструментального назначения. Свойства оксидов цинка и меди. Допированные керамики. Основы порошковой металлургии. Технология спекания. Характеристика оборудования.

    курсовая работа [923,2 K], добавлен 19.09.2012

  • Двухкарбидные твердые сплавы. Основные свойства и классификация твердых сплавов. Метод порошковой металлургии. Спекание изделий в печах. Защита поверхности изделия от окисления. Сплавы на основе высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама и титана.

    контрольная работа [17,9 K], добавлен 28.01.2011

  • Разновидности электрохимической обработки, анализ механизма действия ее методов. Анодное растворение металла. Методы размерной электрохимической обработки. Законы Фарадея и скорость электрохимического процесса. Основные виды электрохимических станков.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.11.2013

  • Основные физико-механические свойства древесины. Процесс вулканизации синтетических каучуков. Технология получения бетонов – искусственных камневидных материалов. Материалы на основе пластмасс и их применение. Расшифровка марки стали 50А, чугуна ЧХ28.

    контрольная работа [31,9 K], добавлен 02.02.2015

  • Методы порошковой металлургии. Повышение износостойкости покрытий, полученных методом высокоскоростного воздушно-топливного напыления, из самофлюсующихся сплавов на никелевой основе путём введения в состав исходных порошков добавок диборида титана.

    статья [2,3 M], добавлен 18.10.2013

  • Свойства алюминиево-магниевых, алюминиево-марганцевых и алюминиево-медных сплавов, их применение в промышленности. Характеристики порошковых сплавов алюминия и методы их получения в металлургии. Технологическая схема изготовления гранулированных сплавов.

    реферат [28,2 K], добавлен 04.12.2011

  • Материаловедение. Общие сведения о строении вещества. Классическое строение, дефекты. Материалы высокой проводимости. Алюминий, свойства, марки, применение. Изоляционные лаки, эмали, компаунды. Полупроводниковые химические соединения. Диэлектрики.

    контрольная работа [23,8 K], добавлен 19.11.2008

  • Магнитомягкие материалы для сильных токов и промышленных частот. Электротехнические стали, магнитомягкие материалы для постоянного тока и слабых токов низких и повышенных частот. Магнитострикционные материалы, материалы для высоких частот и СВЧ.

    курсовая работа [514,3 K], добавлен 23.04.2012

  • Характеристика предприятия и технологических процессов. Применения отливок из серого чугуна в машиностроении. Сущность литья в оболочковые формы. Способы электрофизической и электрохимической обработки детали, контрольное и станочное приспособления.

    отчет по практике [29,2 K], добавлен 25.04.2009

  • Температурные интервалы, виды термической обработки и обработки давлением, температуры плавления и заливки сплава в литейные формы. Критическая температура изменения строения в свойствах металла. Производство чугуна, материалы плавки в доменной печи.

    реферат [3,4 M], добавлен 04.11.2010

  • Классификация цветных металлов, особенности применения и обработки. Эффективные методы защиты цветного металла от атмосферной коррозии. Алюминий и алюминиевые сплавы. Металлические проводниковые и полупроводниковые материалы, магнитные материалы.

    курсовая работа [491,9 K], добавлен 09.02.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.