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Verfahren zur Herstellung von Metallen. Arten von Legierungen. Herstellung von Alkalimetallen

Die moderne Mensch in seinem täglichen Leben wird von einer Vielzahl von Metallen umgeben. Die meisten Einzelteile, die wir verwenden, sind diese Chemikalien. Es geschah alles, weil die Menschen verschiedene Möglichkeiten, Metall zu produzieren gefunden.


Was ist ein Metall

Diese wertvollen Substanzen für die Menschen in der anorganischen Chemie tätig. Gewinnung von Metallen ermöglicht eine Person eine perfekte Technik zu schaffen, unser Leben verbessert. Was bedeuten sie? Bevor wir die gängigen Methoden zur Herstellung von Metallen betrachten, ist es notwendig zu verstehen, was sie sind. Metalle sind eine Gruppe von chemischen Elementen in Form von einfachen Substanzen mit charakteristischen Eigenschaften:

• thermische und elektrische Leitfähigkeit;

• hohe Duktilität;

• Glanz.

Ein Mann kann sie leicht von anderen Substanzen unterscheiden. Ein charakteristisches Merkmal aller Metalle ist das Vorhandensein eines besonderen Glanz. Er stammt aus der Reflexion von Lichtstrahlen auf der Oberfläche fallen sie nicht verpassen. Gloss – ist die gemeinsame Eigenschaft aller Metalle, aber es ist am deutlichsten in Silber manifestiert.

Heute Wissenschaftler entdeckten 96 dieser chemischen Elemente, wenn auch nicht alle von ihnen durch die offizielle Wissenschaft anerkannt sind. Sie werden in Gruppen eingeteilt, je nach ihren inhärenten charakteristischen Eigenschaften. Somit Metalle sind die folgenden:

• alkalisch – 6;

• alkalisch – 6;

• Übergang – 38;

• Leicht – 11;

• Halbmetalle – 7;

• Lanthanoide – 14;

• Actiniden – 14.

Gewinnung von Metallen

Um die Legierung herzustellen muss erhalten zuerst das Metall aus natürlichen Erzes. Einheimische Elemente – das sind Substanzen, die in der Natur im freien Zustand zu finden sind. Dazu gehören Platin, Gold, Zinn und Quecksilber. Sie sind mechanisch von Verunreinigungen abgetrennt oder durch chemische Reagenzien.

Die restlichen Metalle werden durch die Behandlung mit den Verbindungen extrahiert. Sie werden in verschiedenen Mineralien gefunden. Ore – Diese Mineralien und Gesteinen, die Metallverbindungen, wie Oxide, Carbonate oder Sulfide enthalten. Für ihre Herstellung mit chemischer Behandlung.

Verfahren zur Gewinnung von Metallen:

• Wiedergewinnung von Kohlenstoffoxiden;

• Zinn aus Zinn Empfang Stein;

• Herstellung von Gusseisen aus Eisenerz ;

• Verbrennen von Schwefelverbindungen in speziellen Öfen.

verschiedene Substanzen genannt Flüsse zu erleichtern Gewinnung von Metallen aus Erz Felsen zu ihnen hinzugefügt werden. Sie helfen, unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen, wie Ton, Kalkstein, Sand. Als Ergebnis dieses Prozesses hergestellte Schmelzverbindungen genannt Schlacke.

In Anwesenheit von signifikanten Mengen an Verunreinigungen vor Metallerz Verhüttung durch die Entfernung eines großen Teils der unnötigen Komponenten angereichert. Die am häufigsten verwendeten Methoden für diese Behandlung – Flotation, magnetische und Gravitationsverfahren.

Alkalimetalle

Massen Empfangen Alkalimetall – ein komplexer Prozess. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass sie in der Natur in Form von chemischen Verbindungen, die nur gefunden werden. Da sie Mittel, deren Herstellung begleitet von hohen Energiekosten zu reduzieren. Es gibt mehrere Möglichkeiten zur Gewinnung Alkalimetalle:

• Li aus seinem Oxid im Vakuum oder durch Schmelzflusselektrolyse seines Chlorids bei der Verarbeitung Spodumen gebildet, hergestellt werden.

• Natrium extrahiert, indem mit Kohlenasche in verschlossenen Tiegeln oder Chlorid-Elektrolyse der Schmelze unter Zusatz von Ca- rösten. Die erste Methode ist die zeitaufwendigste.

• Potassium erhaltene Schmelze Elektrolyse oder ihre Salze, Natriumdampf durch seinen Chlorid verläuft. Auch ist es, indem man eine geschmolzene Kaliumhydroxid und flüssiges Natrium bei einer Temperatur von 440 ° C gebildet werden

• Cäsium und Rubidium extrahiert durch ihre Calciumchlorid-Wiederherstellung bei 700-800 ° C oder Zirkon bei 650 ° C Herstellung des Alkalimetalls in dieser Art und Weise ist sehr energieintensiv und teuer.

Unterschiede zwischen den Metallen und Legierungen,

Im Prinzip kann eine klare Grenze zwischen Metallen und deren Legierungen praktisch nicht vorhanden, da selbst die reinen, einfachen Substanzen sind ein Bruchteil der Verunreinigungen. Also, was ist der Unterschied zwischen ihnen? Fast alle Metalle in der Industrie und in anderen Branchen der Wirtschaft, in Form von Legierungen, die durch Zugabe von gezielt Haupt chemischen Elements anderen Komponenten erhalten wurde, verwendet.

Legierungen

Technik braucht eine Vielzahl von Metallmaterialien. In diesem Fall sind reine chemische Elemente verwendet, nicht praktisch, weil sie die notwendigen Eigenschaften, um Menschen nicht haben. Für ihre Bedürfnisse haben wir verschiedene Verfahren zur Herstellung von Legierungen erfunden. Dieser Begriff bezieht sich auf ein makroskopisch homogenes Material, das aus zwei oder mehreren chemischen Elementen besteht. Wobei die metallischen Komponenten in der Legierung vorherrschend. Dieser Stoff hat seine eigene Struktur. In Legierungen unterscheiden die folgenden Komponenten:

• die Basis, die aus einem oder mehreren Metallen;

• geringere Zusätze zur Modifizierung und Legierungselemente;

• undeleted Verunreinigungen (Prozess, natürlich, random).

Dieses Metalllegierungen ist das Hauptstrukturmaterial. In der Technik gibt es mehr als 5.000.

Arten von Legierungen

Trotz dieser Vielzahl von Legierungen, spielen die meisten Menschen Wert für diejenigen, die sich auf Eisen und Aluminium basieren. Sie sind es, sind am häufigsten in den Alltag gefunden. Arten von Legierungen sind unterschiedlich. Darüber hinaus sind sie unterteilt nach verschiedenen Kriterien. Da gibt es verschiedene Verfahren zur Herstellung von Legierungen. Nach diesem Kriterium sind sie unterteilt in:

• Legierung, die durch Kristallisation der Schmelze gemischten Komponenten erhalten werden.

• Pulver durch die Verdichtung des Gemisches aus Pulver und anschließenden Sintern bei hohen Temperatur verwendet wird. Und oft Komponenten solcher Legierungen sind nicht nur einfache chemische Elemente, sondern ihre verschiedenen Verbindungen, wie Carbide von Titan oder Wolfram-Legierungen im festen. Hinzufügen von ihnen in unterschiedlichen Mengen ändern Eigenschaften von metallischen Werkstoffen.

Verfahren zur Herstellung von Legierungen, die in Form eines fertigen Gegenstands oder des Werkstücks ist aufgeteilt in:

• Gießen (Silumin, Gusseisen);

• deformierbaren (Stahl);

• Pulver (Titan-Wolfram).

Arten von Legierungen

Verfahren zur Herstellung von Metallen verschieden sind, und der so hergestellt, um sie aufgrund Materialien unterschiedliche Eigenschaften haben. Im festen Zustand Legierungen sind:

• homogene (Uniform), bestehend aus Kristallen des gleichen Typs. Sie werden oft als Single-Phase bezeichnet.

• Heterogeneous (heterogen), bezeichnet als Multi-Phasen. Wenn sie in der Basis der Legierung erhalten werden, wird als eine feste Lösung (Matrixphase) genommen. Zusammensetzung heterogene Substanzen dieses Typs hängen von der Zusammensetzung der chemischen Elemente. interstitielle und substitution feste Lösungen, chemische Verbindungen (Carbide, intermetallischen Verbindungen, Nitriden), Kristallite von einfachen Substanzen: Solche Legierungen können die folgenden Komponenten umfassen.

Legierungseigenschaften

Unabhängig davon, welche Verfahren zur Herstellung von Metallen und Legierungen verwendet werden, ihre Eigenschaften sind vollständig durch die Kristallstruktur der Phasen und die Mikrostruktur dieser Materialien bestimmt. Jeder von ihnen ist unterschiedlich. Die makroskopischen Eigenschaften von Legierungen hängen von ihrer Mikrostruktur. Sie sind auf jeden Fall unterscheiden sich durch ihre Phasencharakteristik abhängig allein von der Kristallstruktur des Materials. Makroskopische Homogenität von heterogenen (mehrphasiges) Legierungen, die durch eine gleichmäßige Verteilung der Phasen in der Metallmatrix erhalten.

Die wichtigsten Eigenschaften der Legierung zu Schweißbarkeit berücksichtigt. Ansonsten sind sie identisch Metalle. Somit weisen die Legierungen thermische und elektrische Leitfähigkeit, Verformbarkeit und Reflexionsvermögen (Glanz).

Sorten Legierungen

Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Legierungen haben eine Person erlaubt, eine große Anzahl von metallischen Werkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften und Eigenschaften zu entwickeln. Gemäß dem Zweck sie in folgende Gruppen unterteilt werden:

• Strukturelle (Stahl, Duraluminium, Eisen). Zu dieser Gruppe gehören Legierungen mit speziellen Eigenschaften. So unterscheiden sie sich für eigensichere und Gleiteigenschaften. Dazu gehören Messing und Bronze.

• Um die Lager (Babbitt) zu füllen.

• für eine elektrische Heizung und Messeinrichtungen (Nichrom, Manganin).

• Für die Herstellung von Schneidwerkzeugen (gewinnen).

Bei der Herstellung von Menschen verwenden, um andere Arten von metallischen Materialien, wie beispielsweise niedrigschmelzende, hitzebeständig, korrosionsbeständig und amorphe Legierungen. Auch sind weit verbreitet Magneten und Thermoelektrika (teluridy Elenid und Wismut, Blei, Antimon und andere).

Eisen-Legierung

Fast alle verhüttet Eisen in der Welt ist auf die Herstellung von einfachen und gerichteten legierte Stähle. Es wird auch bei der Herstellung von Roheisen verwendet. Eisenlegierungen gewann seine Popularität aufgrund der Tatsache, die vorteilhafte Eigenschaften für den Menschen besitzen. Sie wurden durch das Hinzufügen der einfachen chemischen Element der verschiedenen Komponenten erhalten. Somit ist trotz der Tatsache, dass verschiedene Eisenlegierungen auf der Basis einer einzigen Substanz hergestellt, Stahl und Gusseisen haben unterschiedliche Eigenschaften. Aus diesem Grund sind sie unterschiedliche Anwendungsbereiche. Die meisten Stähle härter als Eisen. Verschiedene Verfahren zur Herstellung dieser Metalle ermöglichen, verschiedene Grade (Qualität) dieser Eisen-Legierungen zu erhalten.

Verbesserte Eigenschaften der Legierungen

Durch Legierungsmetalle und einige andere Elemente können Materialien mit verbesserten Eigenschaften erhalten. Zum Beispiel kann die Dehngrenze ist aus reinem Aluminium 35 MPa. Bei der Herstellung der Metalllegierung mit Kupfer (1,6%), Zn (5,6%), Magnesium (2,5%) übersteigt, der Index 500 MPa.

Aufgrund Verbindung verschiedenen Verhältnisse von verschiedenen chemischen Substanzen können metallische Materialien mit verbesserten magnetischen, thermischen oder elektrischen Eigenschaften erhalten werden. Die Hauptrolle in diesem Prozess ist die Struktur Legierung eine Verteilung seiner Kristalle und die Art der Bindungen zwischen den Atomen darstellt.

Stahl und Eisen

Diese Legierungen werden durch hergestellte Verbindungen von Eisen und Kohlenstoff (2%). Bei der Herstellung von legierten Werkstoffen ihnen ein Nickel, Chrom, Vanadium zugesetzt. Alle üblichen Arten von Stahl ist unterteilt in:

• geringer Kohlenstoff (0,25% Kohlenstoff) für die Herstellung von verschiedenen Konstruktionen verwendet werden;

• hohe Kohlenstoff (mehr als 0,55%) wird zur Herstellung von Schneidwerkzeugen vorgesehen.

Verschiedene Marken von legierten Stählen werden im Maschinenbau und anderen Produkten verwendet.

eine Legierung aus Eisen mit Kohlenstoff, der der Anteil von 2-4% ist, wird Roheisen bezeichnet. Die Zusammensetzung dieses Materials umfasst Silizium. Von den verschiedenen Gusseisenprodukte mit guten mechanischen Eigenschaften.

Nichteisenmetalle

Neben Eisen und andere Elemente verwendet, um eine Vielzahl von Metallmaterialien zu machen. Als Ergebnis ihrer Verbindungen sind Nicht-Eisen-Legierungen. Im Leben haben die Menschen die größten Bewerbungsunterlagen auf der Basis gefunden:

• Kupfer, Messing genannt. Sie enthalten 5-45% Zink. Wenn der Gehalt von 5 bis 20%, die so genannten Messing rot, und wenn 20-36% – gelb. Es sind Kupferlegierungen mit Silizium, Zinn, Beryllium, Aluminium. Sie sind genannt Bronzen. Es gibt mehrere Arten dieser Legierungen.

• Führen eines herkömmlichen Lötmittels darstellt (tretnik). In dieser Legierung auf 1 Teil des chemischen pripadaet 2 Teilen Zinn. Bei der Herstellung des verwendeten Lager Babbitt, die eine Legierung aus Blei, Zinn, Arsen und Antimon.

• Aluminium, Titan, Magnesium und Beryllium, die leichtgewichtig Nichteisenlegierungen mit hohen Festigkeit und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften sind.

Verfahren zur Herstellung

Die wichtigsten Methoden von Metallen und Legierungen zu erhalten:

• Gießerei , bei dem die Verfestigung einer homogenen Mischung aus verschiedenen geschmolzenen Komponenten. Für Legierungen unter Verwendung pyrometallurgischer Methoden zur Gewinnung und electrometallurgical Metallen. Das erste Ausführungsbeispiel wird verwendet, während des Verbrennungsprozesses resultierende rohe Wärmeenergie zu erwärmen. Gewonnen durch pyrometallurgischen Stahl in-Öfen und Eisen in Hochöfen. Wenn electrometallurgical Prozesseinsatzmaterial wird in den elektrischen Lichtbogen oder Induktionsöfen erhitzt. In diesem Fall wird der Rohstoff rasslavlyaetsya sehr schnell.

• Pulver, wobei die Pulver der Komponenten zur Herstellung einer Legierung verwendet. Durch Drücken sie eine bestimmte Form zu geben, und dann in speziellen Öfen gesintert.