ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Розділ 12. ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

§ 12.4. Метали та сплави в техніці

Сплавами називаються системи, що складаються з двох і більше металів, а також металів і неметалів. Властивості сплавів дуже різноманітні і відрізняються від властивостей вихідних компонентів. Так, наприклад, сплав, що складається з 40 % кадмію (т. пл. 321 °С) і 60 % бісмуту (т. пл. 271°С), плавиться при температурі 144°С. Сплав золота із сріблом характеризується значною твердістю, в той час як самі ці метали порівняно м’які.

Хімічний зв’язок у сплавах металічний. Тому вони мають металічний блиск, електричну провідність та інші властивості металів.

Сплави добувають змішуванням металів у розплавленому стані, вони тверднуть при наступному охолодженні. При цьому можливі такі типові випадки.

1. Розплавлені метали змішуються між собою в будь-яких співвідношеннях, необмежено розчиняючись один в одному. До них належать метали, які кристалізуються в однотипних решітках і мають близькі за розмірами атоми, наприклад Ag—Cu, Cu—Ni, Аg—Au та ін. Під час охолодження таких Таблиця 12.1. Ряд стандартних електронних потенціалів металів

розплавів утворюються тверді розчини. Кристали останніх містять атоми обох металів, чим зумовлюється їх повна однорідність. Порівняно з чистими металами тверді розчини характеризуються вищою міцністю, твердістю і хімічною стійкістю; вони пластичні і добре проводять електричний струм.

2. Розплавлені метали змішуються між собою в будь-яких співвідношеннях, однак під час охолодження твердий розчин не утворюється. При твердненні таких сплавів утворюється маса, що складається з найдрібніших кристаликів кожного з металів. Це характерно для сплавів Pb—Sn, Ві—Cd, Ag—Pb та ін.

3. Розплавлені метали при змішуванні взаємодіють один з одним, утворюючи хімічні сполуки — інтерметаліди. Наприклад, сполуки утворюють мідь і цинк (CuZn, CuZni₂, Cu₃Zn₂), кальцій і стибій (Ca₃Sb₂), натрій і свинець (Na₂Pb, Na₂Pb₅, Na₄Pb) та ін. Деякі сплави розглядають як суміші вихідних металів з продуктами їх взаємодії — інтерметалідами.

Нині деякі сплави готують методом порошкової металургії. Беруть суміш металів у вигляді порошків, пресують її під великим тиском і спікають при високій температурі у відновлювальному середовищі. Таким способом отримують надтверді сплави.

Значний внесок у вивчення сплавів вніс М. С. Курнаков (1860—1941). Він розробив новий метод дослідження сплавів — так званий фізико-хімічний аналіз. За допомогою цього методу встановлено залежності між складом і властивостями багатьох сплавів, відкрилася можливість добувати сплави з наперед заданими властивостями: кислототривкі, жароміцні, надтверді та ін.

Величезне значення мають сплави на основі алюмінію і заліза. До складу деяких сплавів входять неметали, наприклад вуглець, кремній, бор та ін.