На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Алюминиевые и магниевые сплавы

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 02.06.2012. Сдан: 2010. Страниц: 11. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание: 
 
 

1. Алюминиевые сплавы:
1.1 Химические свойства  алюминия
1.2 Производство 
1.3 Применение 
 
2. Магниевые сплавы:
2.1 Химические свойства  магния
2.2 Производство
2.3 Применение 
 
3. Алюминиево- магниевые  сплавы (общие характеристики) 

4. Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1.Алюминиевые  сплавы 

      Химические  свойства
 
        Алюминий (Aluminium) - химический элемент третьей группы периодической системы. Атомный номер 13, атомная масса 26,9815. Обозначается латинскими буквами Al . Это серебристо-белый металл, легкий (r = 2,7 г/см3) , легкоплавкий (tпл = 660,4 °С ), пластичный, легко вытягивается в проволоку и фольгу. Электропроводность алюминия довольно высока и уступает только серебру (Ag) и меди (Cu) (в 2,3 раза больше чем у меди)
      Алюминий  находится практически везде на земном шаре так как его оксид (Al2O3) составляет основу глинозема. Алюминий в природе встречается в соединениях - его основные минералы:
    боксит  - смесь минералов диаспора, бемита AlOOH, гидраргиллита Al(OH)3  и оксидов других металлов - алюминиевая руда;
    алунит - (Na,K)2SO4 * Al2(SO4)3 * 4Al(OH)3 ;
    нефелин - (Na,K)2O * Al2O3 * 2SiO2 ;
    корунд - Al2O3 - прозрачные кристаллы;
    полевой шпат (ортоклаз) - K2O * Al2O3 * 6SiO2 ;
    каолинит - Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O - важнейшая составляющая часть глины
      и другие алюмосиликаты, входящие в состав глин.  

      И хотя содержание его в земной коре 8,8% (для сравнения, например, железа в земной коре 4,65% - в два раза меньше), а по распространенности занимает третье место после кислорода (O) кремния (Si) в свободном состоянии впервые был получен в 1825 году Х. К. Эрстедом.
      Немецкий  химик Ф. Вёлер в 1827 получил алюминий при нагревании хлорида алюминия AlCl3 со щелочными металлами калием (K) и натрием (Na) без доступа воздуха.
        новыми способами получения чистого алюминия являются метод зонной очистки , кристаллизация из амальгам (сплавов алюминия со ртутью) и выделение из щёлочных растворов. Степень чистоты алюминия контролируется величиной электросопротивления при низких температурах. 

      В настоящее время используется следующая классификация алюминия по степени чистоты: 

Обозначение Содержание алюминия по массе,%
Алюминий  промышленной чистоты 99,5 - 99,79
Высокочистый  алюминий 99,80 - 99,949
Сверхчистый алюминий 99,950 - 99,9959
Особочистый алюминий 99,9960 - 99,9990
Ультрачистый  алюминий свыше 99,9990
 
      Механические  свойства алюминия при комнатной  температуре: 

Чистота, % Предел текучести  
d0,2,Мпа
Предел прочности, dв, МПа
Относительное удлинение d,% (на базе 50 мм)
99,99 10 45 50
99,8 20 60 45
99,6 30 70 43
 
 
 
 
1.2 Производство
    Прочность чистого алюминия не удовлетворяет  современные промышленные нужды, поэтому для  изготовления любых  изделий, предназначенных  для промышленности , применяют не чистый алюминий, а его  сплавы, которых в  настоящее время  разработано достаточно много марок.
Введение  различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а  иногда придает ему  новые специфические  свойства.
При различном легировании  повышаются прочность, твердость, приобретается  жаропрочность и  другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих  случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.
  Алюминиевые сплавы  по способу изготовления из них изделий делят на две группы: деформируемые и литейные. Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов: деформируемые имеют высокую пластичность в нагретом состоянии, а литейные-хорошую жидкотекучесть. Для получения этих свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы и в неодинаковом количестве.
Сырьем  для получения  сплавов обоего типа являются не только технически чистый алюминий, но также и двойные  сплавы алюминия с  кремнием, которые  содержат 10-13 % Si, и  немного отличаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общей содержание примесей в них 0.5-1.7 %. Эти сплавы называют силуминами. Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением. Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.
Характерными  упрочняемыми сплавами являются дюралюминии-сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси  кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в  них находится  в пределах 2.2-7 %.
Медь  растворяется в алюминии в количестве 0,5% при  комнатной температуре  и 5,7% при эвтектической  температуре, равной 548 C.
  Термическая обработка  дюралюминия состоит  из двух этапов. Сначала его нагревают  выше линии предельной  растворимости (обычно  приблизительно до 500 C ). При этой температуре его структура представляет собой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Путем закалки, т.е. быстрого охлаждения в воде, эту структуру фиксируют при комнатной температуре. При этом раствор получается пересыщенным. В этом состоянии,т.е. в состоянии закалки, дюралюминий очень мягок и пластичен.  Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность и даже при комнатной температуре в ней самопроизвольно происходят изменения. Эти изменения сводятся к тому, что атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl . Химическое соединение еще не образуется и тем более не отделяется от твердого раствора, но за счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердого раствора в ней возникают искажения, которые приводят к значительному повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава. Процесс изменения структуры закаленного сплава при комнатной температуре носит название естественного старения.
  Естественное старение  особенно интенсивно  происходит в течение  первых нескольких  часов, полностью  же завершается,  придавая сплаву  максимальную для  него прочность,  через 4-6 суток.  Если же сплав подогреть до 100-150 C ,то произойдет искусственное старение. В этом случае процесс совершается быстро, но упрочнение происходит меньшее. Объясняется это тем, что при более высокой температуре диффузионные перемещения атомов меди осуществляются более легко, поэтому происходит завершенное образование фазы CuAl  и выделение ее из твердого раствора. Упрочняющее же действие полученной фазы оказывается меньшим, чем действие искаженности решетки твердого раствора, возникающей при естественном старении.
  Сравнение результатов старения дюралюминия при различной температуре показывает, что максимальное упрочнение обеспечивается при естественном старении в течении четырех дней.
Среди неупрочняемых алюминиевых  сплавов наибольшее значение приобрели  сплавы на основе Al-Mn и Al-Mg.
  Марганец и магний, так же как и  медь, имеют ограниченную  растворимость в  алюминии, уменьшающуюся  при снижении температуры.  Однако эффект  упрочнения при  их термообработке  невелик. Объясняется  это следующим  образом. В процессе  кристаллизации при изготовлении сплавов, содержащих до 1,9% Mn, выделяющийся из твердого раствора избыточный марганец должен был бы образовать с алюминием растворимое в нем химическое соединение Al (MnFe), которое в алюминии не растворяется. Следовательно, последующий нагрев выше линии предельной растворимости не обеспечивает образование гомогенного твердого раствора, сплав остается гетерогенным, состоящим из твердого раствора и частиц Al (MnFe), а это приводит к невозможности закалки и последущего старения.
  В случае системы Al-Mg причина отсутствия упрочнения при термической обработке иная. При содержании магния до 1,4% упрочнения быть не может, так как в этих пределах он растворяется в алюминии при комнатной температуре и никакого выделения избыточных фаз не происходит. При большем же содержании магния закалка с последующим химическим старением приводит к выделению избыточной фазы - химического соединения Mg Al .
Однако  свойства этого соединения таковы, что процессы, предшествующие его  выделению, а затем  и образующиеся включения не вызывают заметногоэффекта упрочнения.  Несмотря на это, введение и марганца, и магния в алюминий полезно. Они повышают его прочность и коррозионную стойкость (при содержании магния не более 3%). Кроме того, сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий.
      Также для улучшения некоторых характеристик  алюминия в качестве легирующих элементов  используются:
      Бериллий  добавляется для уменьшения окисления  при повышенных температурах. Небольшие  добавки бериллия (0,01 - 0,05%) применяют  в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).
      Бор вводят для повышения электропроводимости  и как рафинирующую добавку. Бор  вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной энергетике(кроме деталей реакторов), т.к. он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095 - 0,1%.
      Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.
      Галлий  добавляется в количестве 0,01 - 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются  расходуемые аноды.
      Железо. В малых количествах (»0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо  уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль.
      Индий. Добавка 0,05 - 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно  при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево - кадмиевых подшипниковых сплавах.
      Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности  и улучшения коррозионных свойств  сплавов.
      Кальций придаёт пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности.
      Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5 - 4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием  делают возможным термоуплотнение сплава.
      Магний. Добавка магния значительно повышает прочность без снижения пластичности, повышает свариваемость и увеличивает  коррозионную стойкость сплава.
      Медь  упрочняет сплавы, максимальное упрочнение достигается при содержании меди 4 - 6%. Сплавы с медью используются в производстве поршней двигателей внутреннего сгорания, высококачественных литых деталей летательных аппаратов.
      Олово улучшает обработку резанием.
      Титан. Основная задача титана в сплавах - измельчение зерна в отливках и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всём объёме. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Применение
 
      Большинство алюминиевых сплавов имеют высокую  коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах  многих солей и химикатов и в большинстве пищевых продуктов. Последнее свойство в сочетании с тем, что алюминий не разрушает витамины, позволяет широко использовать его в производстве посуды. Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Алюминий в большом объёме используется в строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей. Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. Алюминий также широко применяется в машиностроении, т.к. обладает хорошими физическими качествами.
      Но  главная отрасль, в настоящее  время просто не мыслимая без использования  алюминия – это, конечно, авиация. Именно в авиации наиболее полно нашли применение всем важным характеристикам алюминия
      В 1893 году в Москве вышла книга инженера Н. Жукова «Алюминий и его металлургия», в которой автор писал: «Алюминий  призван занять выдающееся место  в технике и заместить собой, если не все, то многие из обыденных металлов...». Прошло более ста лет и можно смело утверждать, что если алюминий и не заместил собой все, то уж свое выдающееся место в техники он точно занял.
      На  практике очень широкое применение получил так называемый термит - смесь оксида железа Fe3O4 с алюминием. При поджоге данной смеси с помощью магниевой ленты происходит бурная реакция с обильным выделением тепла. 
 

      8Al + 3Fe3O4 ® 4Al2O3 + 9Fe  

      Данный  процесс используют при сварке. Иногда для получения некоторых чистых металлов в свободном виде.
      Есть  также иное использование данной реакции - если обратить внимание на соединение железа до реакции и его состояние  после реакции, то можно заметить, что до начала реакции это был  оксид железа - а именно - ржавчина, а после реакции - чистое восстановленное железо. Этот эффект используют для химической защиты и удаления ржавчины.
      Поэтому алюминий очень широко используется в технике не только как основа легких сплавов, но и как раскислитель сталей, для восстановления металлов из оксидов (алюмотермия - см. пример выше), в электротехнике.
      Алюминий  в технике также используют для  насыщения поверхности стальных и чугунных изделий с целью  защиты этих изделий от коррозии - этот процесс называется алитирование.
      Тонкая  алюминиевая фольга используется как  упаковочный материал для продуктов  питания (например шоколада), более  толстая - для изготовления банок  для напитков. 

      Алюминиевые сплавы обладают малой плотностью (2,5 - 3,0 г/см3) в сочетании с достаточно хорошими механическими свойствами и удовлетворительной устойчивостью к окислению. По своим прочностным характеристикам и по износостойкости они уступают сталям, некоторые из них также не обладают хорошей свариваемостью, но многие из них обладают характеристиками, превосходящими чистый алюминий.
      Особо выделяются алюминиевые сплавы с  повышенной пластичностью, содержащие до 2,8% Mg и до 2,5% Mn - они обладают большей, чем чистый алюминий прочностью, легко поддаются вытяжке, близки по коррозионной стойкости к алюминию.  
 
 

      Дуралюмины - от французского слова dur - твердый, трудный и aluminium - твердый алюминий. Дуралюмины - сплавы на основе алюминия, содержащие:
    1,4-13% Cu,
    0,4-2,8% Mg ,
    0,2-1,0% Mn ,
    иногда 0,5-6,0% Si ,
    5-7% Zn ,
    0,8-1,8% Fe ,
    0,02-0,35% Ti и др.
      Дуралюмины - наиболее прочные и наименее коррозионно-стойкие  из алюминиевых сплавов. Склонны  к межкристаллической коррозии. Для  защиты листового дуралюминия от коррозии его поверхность плакируют1 чистым алюминием. Они не обладают хорошей свариваемостью, но благодаря своим остальным характеристикам применяются везде, где необходима прочность и легкость. Наибольшее применение нашли в авиастроении для изготовления некоторых деталей турбореактивных двигателей.  

      Магналии - названы так из-за большого содержания в них магния (Mg), сплавы на основе алюминия, содержащие:
    5-13% Mg ,
    0,2-1,6% Mn ,
    иногда 3,5-4,5% Zn ,
    1,75-2,25% Ni ,
    до 0,15% Be ,
    до 0,2% Ti ,
    до 0,2% Zr и др.
 
 
 
      Магналии  отличаются высокой прочностью и  устойчивостью к коррозии в пресной  и даже морской воде. Магналии также хорошо устойчивы к воздействию азотной кислоты HNO3 , разбавленной серной кислоты H2SO4 , ортофосфорной кислоты H3PO4 , а также в средах, содержащих SO2 .
      Применяются как конструкционный материал в :
    авиастроении;
    судостроении;
    машиностроении (сварные баки, заклепки, бензопроводы, маслопроводы);
    для изготовления арматуры строительных сооружений;
    для изготовления деталей холодильных установок;
    для изготовления декоративных бытовых предметов и др.
 
      При содержании Mg выше 6% магналии склонны к межкристаллической коррозии. Обладают более низкими литейными свойствами, чем силумины.  

      Силумины - сплавы на основе алюминия с большим содержанием кремния (Si).
      В состав силуминов входят:
    3-26% Si ,
    1-4% Cu ,
    0,2-1,3% Mg ,
    0,2-0,9% Mn ,
    иногда 2-4% Zn ,
    0,8-2% Ni ,
    0,1-0,4% Cr ,
    0,05-0,3% Ti и др.
 
      При своих относительно невысоких прочностных  характеристиках силумины обладают наилучшими из всех алюминиевых сплавов  литейными свойствами. Они наиболее часто используются там, где необходимо изготовить тонкостенные или сложные по форме детали.
      По  коррозионной стойкости занимают промежуточное  положение между дуралюминами и  магналиями.
      Нашли свое основное применение в:
    авиастроении;
    вагоностроении;
    автомобилестроении и строительстве сельскохозяйственных машин для изготовления картеров, деталей колес, корпусов и деталей приборов.
 
      САП - сплавы, состоящие из Al и 20-22% Al2O3 .
      Получают  спеканием окисленного алюминиевого порошка. После спекания частицы  Al2O3 играют роль упрочнителя.
      Прочность данного соединения при комнатной температуре ниже, чем у дуралюминов и магналиев, но при температуре превышающей 200 °С превосходит их.
      При этом САП обладают повышенной стойкостью к окислению, поэтому они незаменимы там, где температура эксплуатации превышает 400 °С . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2. Магниевые сплавы 

       2.1 Химические свойства  магния 

      Название  «магнезия» встречается уже в III веке н.э., хотя не вполне ясно, какое вещество оно обозначает. Долгое время магнезит - карбонат магния - ошибочно отождествляли с известняком - карбонатом кальция. Слово магнезия происходит от названия одного из Греческих городов - Магнесии. До XVIII века соединения магния считали разновидностями кальциевых или натриевых солей. Открытию магния способствовало изучение состава минеральных вод. В 1695 году английский врач Крю сообщил, что им выделена из воды эпсомского минерального источника соль, обладающая лечебными свойствами, и вскоре был доказан её индивидуальный характер. Затем стали известны и другие соединения магния. Карбонат магния получил название "белая магнезия", в отличие от «чёрной магнезии» - оксида марганца. Отсюда и созвучие названий металлов, выделенных впоследствии из этих соединений.
      Впервые магний был получен Деви (XIX в.) из окиси магния. Бюсси, Либих, Девильс, Карон и др получали магний действием паров калия или натрия на хлористый магний.
      В 1808 г. английский химик Г. Деви электролизом увлажнённой смеси магнезии и  оксида ртути получил амальгаму  неизвестного металла, которому и дал  название "магнезии", сохранившееся до сих пор во многих странах. В России с 1831 года принято название "магний". В 1829 г. Французский химик А. Бюсси получил магний, восстанавливая его расплавленный хлорид калием. Следующий шаг к промышленному получению сделал М. Фарадей. В 1830 г. он впервые получил магний электролизом расплавленного хлористого магния.
      Промышленное  производство магния электролитическим  способом предпринято в Германии в конце XIX в. Перед второй мировой  войной началось освоение термических  способов получения магния.
      В настоящее время наряду с развитием  электролитического способа совершенствуются силикотермический и карботермический способы получения магния. На первой стадии развития магниевой промышленности в качестве сырья применяли хлористые  соли карналлит, природные рассолы, хлоромагниевые щёлочи калийной промышленности.
Сейчас наряду с  хлористыми солями широко используют доломит и магнезит. Большой интерес  представляет применение в качестве сырья для производства магния из морской воды. В России электролитический метод получения магния впервые разработал П.П. Федотьев в 1914 г. в Петроградском политехническом институте. В 1931 г. в Ленинграде вступил в строй первый опытный магниевый завод. Промышленное производство магния в СССР начато в 1935 г. 

+12Mg )))  1S2  2S2     2P6       3S2  3P0электронная формула нормального атома
     282    

При затрате необходимой  энергии один из электронов переходит  в P-состояние, т.е. оба электрона  становятся неспаренными. Поэтому магний проявляет степень окисления +2. 

3S2-валентные электроны 

1S2     2S2     2P6       3S1        3P1
                                        - электронная формула возбуждённого атома 

+12Mg +P12,n012
 e12
         Строение внешней электронной  оболочки магния, обладающей структурой 3S2, с двумя слабо связанными электронами объясняет восстановительный характер типичных реакций, в которых магний переходит в двухвалентный катион Mg2+. Благодаря большому химическому сродству к кислороду, магний способен отнимать кислород у многих окислов и хлор у хлоридов. Это свойство в последнее время используется при магниетермическом получении титана, циркония, урана. При комнатной температуре на воздухе компактный магний химически стоек.  На его поверхности образуется окисная пленка, предохраняющая от окисления. При нагревании химическая активность магния возрастает. Считается, что верхний температурный предел устойчивости магния в кислороде находится в интервале 350-400 оС.  Кипящую воду магний разлагает с выделением водорода. 
         На магний не оказывает  заметного действия  дистиллированная вода,  фтористоводородная  кислота  любой  концентрации, хромовая кислота,  водные растворы фтористых солей  и  др. 
         Разрушающее действие оказывает  на  магний морская и минеральная  вода,  водные растворы соляной, серной, азотной, фосфорной, кремнефтористоводородной кислот, водные растворы галоидных солей,  сернистых соединений, аммиак и его водные растворы,  органические кислоты, гликоли и гликолевые смеси, многи альдегиды.
         Магний - один из самых  распространенных в земной  коре  элементов,  по распространенности занимает  шестое  место  после  кислорода,  кремния, алюминия, железа и кальция.  Содержание магния в  литосфере, по А.П. Виноградову, сотавляет 2,10%. В природе магний встречается исключительно в виде соединений и входит в состав многих минералов:  карбонатов, силикатов и др.  Важнейшими являются следующие из них: магнезит MgCO3, доломит MgCO3*CaCO3,  карналлит MgCl2*KCL*6H2O,  бруцит Mg(OH)2, кизерит MgSO4,   эпсонит  MgSO4*7H2O,  каинит  MgSO4*KCl*3H2O,  оливин (Mg,Fe)2
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.