Заманбап адам күнүмдүк жашоосунда түрдүү металлдар менен курчалган. Биз колдонгон буюмдардын көбү ушул химиялык заттарды камтыйт. Мунун баары адамдар металл алуунун ар кандай жолдорун тапкандыктан болду.
Металлдар деген эмне
Органикалык эмес химия адамдар үчүн бул баалуу заттар менен алектенет. Металдарды алуу адамга жашообузду жакшыртуучу барган сайын кемчиликсиз технологияларды түзүүгө мүмкүндүк берет. Эмне алар? Металдарды алуунун жалпы ыкмаларын карап чыгуудан мурун, алардын эмне экендигин түшүнүү зарыл. Металлдар – жөнөкөй заттар түрүндөгү химиялык элементтердин бир тобу, мүнөздүү касиеттери:
• жылуулук жана электр өткөрүмдүүлүк;
• жогорку ийкемдүүлүк;
• жаркыраган.
Адам аларды башка заттардан оңой айырмалай алат. Бардык металлдардын мүнөздүү өзгөчөлүгү - өзгөчө жаркыраган болушу. Ал түшкөн жарык нурларын аларды өткөрбөгөн бетке чагылдыруу аркылуу алынат. Жылтыратуу бардык металлдардын жалпы касиети, бирок ал күмүштө эң айкын көрүнүп турат.
КүйүкБүгүнкү күнгө чейин окумуштуулар 96 мындай химиялык элементтерди ачышкан, бирок алардын бардыгы расмий илим тарабынан тааныла элек. Алар мүнөздүү касиеттерине жараша топторго бөлүнөт. Төмөнкү металлдар ушундайча изоляцияланат:
• щелочтуу – 6;
• щелочтуу жер – 6;
• өткөөл – 38;
• жарык – 11;
• жарым металлдар – 7;
• Лантаниддер – 14;
• актиниддер – 14.
Металлдарды алуу
Эритме жасоо үчүн алгач табигый рудадан металл алуу керек. Типтүү элементтер – жаратылышта эркин абалда кездешкен заттар. Аларга платина, алтын, калай, сымап кирет. Алар механикалык жол менен же химиялык реагенттердин жардамы менен кирлерден ажыратылат.
Башка металлдар алардын кошулмаларын иштетүү жолу менен казылып алынат. Алар ар кандай фоссилдерде кездешет. Рудалар – оксиддер, карбонаттар же сульфиддер түрүндөгү металл бирикмелерин камтыган минералдар жана тоо тектери. Аларды алуу үчүн химиялык иштетүү колдонулат.
Металдарды алуу ыкмалары:
• оксиддерди көмүр менен калыбына келтирүү;
• калай таштан калай алуу;
• темир рудасын эритүү;
• атайын мештерде күкүрт кошулмаларын күйгүзүү.
Руда тектеринен металлдарды бөлүп алууну жеңилдетүү үчүн аларга флюс деп аталган түрдүү заттар кошулат. Алар чопо, акиташ, кум сыяктуу керексиз кирлерди жок кылууга жардам берет. Бул процесстин натыйжасында эриүүчү кошулмалар алынат,дрос деп аталат.
Кошумчалардын олуттуу көлөмү болгон учурда металлды эритүү алдында керексиз компоненттердин көп бөлүгүн алып салуу менен кен байытылат. Бул дарылоо үчүн эң кеңири колдонулган ыкмалар флотация, магниттик жана гравитация болуп саналат.
щелочтуу металлдар
Шелочтуу металлдарды массалык түрдө өндүрүү кыйла татаал процесс. Себеби, алар жаратылышта химиялык кошулмалар түрүндө гана кездешет. Алар азайтуучу агенттер болгондуктан, аларды өндүрүү энергиянын жогорку чыгымдары менен коштолот. щелочтуу металлдарды алуунун бир нече жолу бар:
• Литийди вакуумдагы оксидинен же сподуменди иштетүүдө пайда болгон хлоридинин эритмесин электролиздөө аркылуу алууга болот.
• Натрий тыгыз жабылган тигелдерде көмүр менен кальцилөө жолу менен же кальцийди кошуу менен хлориддин эритмесин электролиздөө жолу менен алынат. Биринчи ыкма эң көп убакытты талап кылат.
• Калий анын туздарынын эритмесин электролиздөөдөн же хлориди аркылуу натрий буусун өткөрүүдөн алынат. Ошондой эле 440°С температурада эриген калий гидроксиди менен суюк натрийдин өз ара аракеттешүүсүнөн пайда болот.
• Цезий жана рубидий хлориддерин 700–800 °Cде кальций менен же 650 °Cде цирконий менен калыбына келтирүү аркылуу казылып алынат. Мындай жол менен щелочтуу металлдарды алуу өтө энергияны талап кылат жана кымбатка турат.
Металлдар менен эритмелер ортосундагы айырмалар
Металлдар менен алардын эритмелеринин ортосунда принципиалдуу так чек ара дээрлик жок, анткени эң таза, эң жөнөкөй заттар дааралашмалардын кээ бир суммасы. Ошентип, алардын ортосунда кандай айырма бар? Өнөр жайда жана эл чарбасынын башка тармактарында колдонулган дээрлик бардык металлдар негизги химиялык элементке башка компоненттерди кошуу жолу менен максаттуу алынган эритмелер түрүндө колдонулат.
Эритмелер
Технология ар кандай металл материалдарын талап кылат. Ошол эле учурда, таза химиялык элементтер иш жүзүндө колдонулбайт, анткени алар адамдар үчүн зарыл болгон касиеттерге ээ эмес. Биздин муктаждыктарыбыз үчүн биз эритмелерди алуунун ар кандай жолдорун ойлоп таптык. Бул термин 2 же андан көп химиялык элементтерден турган макроскопиялык бир тектүү материалды билдирет. Бул учурда эритмеде металл компоненттери басымдуулук кылат. Бул заттын өзүнүн түзүлүшү бар. Эритмелерде төмөнкү компоненттер айырмаланат:
• бир же бир нече металлдан турган негиз;
• өзгөртүүчү жана эритмелөөчү элементтердин кичинекей кошумчалары;
• тазаланбаган кирлер (технологиялык, табигый, туш келди).
Металл эритмелери негизги конструкциялык материал болуп саналат. Технологияда алардын 5000ден ашууну бар.
Эритмелердин түрлөрү
Мынчалык ар түрдүү эритмелерге карабастан, темир жана алюминийден жасалгандар адамдар үчүн эң чоң мааниге ээ. Алар күнүмдүк жашоодо эң көп кездешет. Эритмелердин түрлөрү ар кандай. Мындан тышкары, алар бир нече критерийлер боюнча бөлүнөт. Ошентип, эритмелерди өндүрүүнүн ар кандай ыкмалары колдонулат. Бул критерий боюнча, алар бөлүнөт:
• Cast, кайсыаралаш компоненттердин эритмесинде кристаллдашуу жолу менен алынган.
• Порошок. Мындан тышкары, көп учурда мындай эритмелердин компоненттери жөнөкөй химиялык элементтер гана эмес, ошондой эле алардын ар кандай бирикмелери, мисалы, титан же катуу эритмелердеги вольфрам карбиддери болуп саналат. Алардын белгилүү бир өлчөмдө кошулушу металлдык материалдардын касиеттерин өзгөртөт.
Эритмелерди даяр продукция же бланк түрүндө алуу ыкмалары төмөнкүлөргө бөлүнөт:
• куюу (силюмин, чоюн);
• согулган (болот);
• порошок (титан, вольфрам).
Эритмелердин түрлөрү
Металлдарды алуу ыкмалары ар кандай, ал эми алардын аркасында жасалган материалдар ар кандай касиеттерге ээ. Агрегациянын катуу абалында эритмелер:
• Бир типтеги кристаллдардан турган гомогендүү (бирдиктүү). Алар көбүнчө бир фазалуу деп аталат.
• Гетерогендик (гетерогендик), көп фазалуу деп аталат. Алар алынганда эритменин негизи катары катуу эритме (матрицалык фаза) алынат. Бул типтеги гетерогендүү заттардын курамы анын химиялык элементтеринин курамына жараша болот. Мындай эритмелер төмөнкү компоненттерди камтышы мүмкүн: интерстициалдык жана алмаштыруунун катуу эритмелери, химиялык кошулмалар (карбиддер, интерметаллиддер, нитриддер), жөнөкөй заттардын кристаллиттери.
Эритме касиеттери
Металлдарды жана эритмелерди алуунун кандай ыкмалары колдонулганына карабастан, алардын касиеттери толугу менен кристаллдык менен аныкталат.бул материалдардын фазалык структурасы жана микроструктурасы. Алардын ар бири ар кандай. Эритмелердин макроскопиялык касиеттери алардын микроструктурасына көз каранды. Кандай болгон күндө да алар фазаларынын мүнөздөмөлөрү менен айырмаланат, алар материалдын кристаллдык түзүлүшүнө гана көз каранды. Гетерогендүү (көп фазалуу) эритмелердин макроскопиялык бир тектүүлүгү металл матрицасында фазалардын бирдей бөлүштүрүлүшүнүн натыйжасында алынат.
Эритмелердин эң негизги касиети ширетүүчүлүк. Болбосо, алар металлдар менен бирдей. Ошентип, эритмелер жылуулук жана электр өткөрүмдүүлүккө, ийкемдүүлүккө жана чагылтуучулукка (жылтырак) ээ.
Эритмелердин түрлөрү
Эритмелерди алуунун ар кандай ыкмалары адамга ар кандай касиеттери жана мүнөздөмөлөрү бар көп сандагы металлдык материалдарды ойлоп табууга мүмкүндүк берди. Максаты боюнча алар төмөнкү топторго бөлүнөт:
• Конструкциялык (болот, дуралюминий, чоюн). Бул топко өзгөчө касиеттери бар эритмелер да кирет. Ошентип, алар ички коопсуздук же сүрүлүүгө каршы касиеттери менен айырмаланат. Аларга жез жана коло кирет.
• Подшипниктерди куюу үчүн (баббит).
• Электр жылытуу жана өлчөө жабдуулары үчүн (никром, манганин).
• Кесүүчү шаймандарды өндүрүү үчүн (жеңүү).
Өндүрүштө адамдар эриүүчү, ысыкка чыдамдуу, коррозияга туруктуу жана аморфтук эритмелер сыяктуу металл материалдардын башка түрлөрүн да колдонушат. Ошондой эле магниттер жана термоэлектриктер (висмуттун телуриддери жана селениддери, коргошун, сурьма жана башка) кеңири колдонулат.
Темир эритмелери
Иш жузундо жер бетинде эритилген темирдин бардыгы женекей жана легирленген болотторду чыгарууга багытталган. Ал темир өндүрүүдө да колдонулат. Темир эритмелери адамдар үчүн пайдалуу касиеттерге ээ болгондугу менен популярдуулукка ээ болгон. Алар жөнөкөй химиялык элементке ар кандай компоненттерди кошуу менен алынган. Ошентип, ар кандай темир эритмелери бир заттын негизинде жасалганына карабастан, болоттор жана чоюндар ар кандай касиеттерге ээ. Натыйжада алар ар кандай тиркемелерди табышат. Көпчүлүк болоттор чоюнга караганда катуураак. Бул металлдарды алуунун ар кандай ыкмалары бул темир эритмелеринин ар кандай сортторун (бренддерин) алууга мүмкүндүк берет.
Эритмелердин касиеттерин жакшыртуу
Кээ бир металлдарды жана башка химиялык элементтерди эритүү аркылуу жакшыртылган мүнөздөмөлөргө ээ материалдарды алууга болот. Мисалы, таза алюминийдин агымдуулугу 35 МПа. Бул металлдын жез (1,6%), цинк (5,6%), магний (2,5%) менен эритмесин алууда бул көрсөткүч 500 МПа ашат.
Ар кандай химиялык заттардын ар кандай пропорцияларын айкалыштыруу менен жакшыртылган магниттик, жылуулук же электрдик касиеттери бар металл материалдарды алууга болот. Бул процессте негизги ролду эритменин түзүмү ойнойт, бул анын кристаллдарынын бөлүштүрүлүшү жана атомдордун ортосундагы байланыштардын түрү.
Болоттор жана темирлер
Бул эритмелер темир менен көмүртекти (2%) бириктирүү аркылуу алынат. Легирленген материалдарды өндүрүүдө алар кошулатникель, хром, ванадий. Бардык кадимки болоттор түрлөргө бөлүнөт:
• түрдүү структуралар үчүн колдонулган аз көмүртек (0,25% көмүртек);
• Кесүүчү аспаптар үчүн иштелип чыккан жогорку көмүртектүү (0,55% ашык).
Машина курууда жана башка буюмдарда легирленген болоттордун ар кандай сорттору колдонулат.
Темирдин көмүртек менен эритмеси чоюн деп аталат, анын үлүшү 2-4%. Бул материалда кремний да бар. Чоюндан механикалык касиеттери жакшы болгон түрдүү буюмдар куюлат.
Түстүү металлдар
Темирден башка химиялык элементтер да ар кандай металл материалдарды жасоодо колдонулат. Алардын айкалышынын натыйжасында түстүү эритмелер алынат. Адамдардын жашоосунда:негизиндеги материалдар эң көп колдонууну тапты
• Жез деп аталган жез. Алардын курамында 5-45% цинк бар. Анын курамы 5-20% болсо, жез кызыл, ал эми 20-36% болсо - сары деп аталат. Жездин кремний, калай, бериллий, алюминий менен эритмелери бар. Алар коло деп аталат. Бул эритмелердин бир нече түрү бар.
• Коргошун, бул кадимки ширетүүчү (третник). Бул эритмеде бул химиялык заттын 1 бөлүгүнө калайдын 2 бөлүгү туура келет. Подшипниктер коргошундун, калайдын, мышьяктын жана сурьманын эритмеси болгон баббиттин жардамы менен чыгарылат.
• Алюминий, титан, магний жана бериллий, алар жогорку бекемдикке жана мыкты механикалык касиетке ээ жеңил түстүү эритмелер болуп саналат.касиеттери.
Алуу ыкмалары
Металлдарды жана эритмелерди алуунун негизги ыкмалары:
• Ар кандай эриген компоненттердин бир тектүү аралашмасы катуулай турган куюу цехи. Эритмелерди алуу үчүн металлдарды алуунун пирометаллургиялык жана электрометаллургиялык ыкмалары колдонулат. Биринчи вариантта отундун күйүү процессинде алынган жылуулук энергиясы чийки затты жылытуу үчүн колдонулат. Пирометаллургиялык ыкма менен мартендик мештерде болот, домна мештеринде чоюн алынат. Электрометаллургиялык ыкма менен чийки зат индукциялык же электр дугалуу мештерде ысытылат. Ошол эле учурда чийки зат абдан тез жумшартылат.
• Порошок, анын курамында эритме жасоо үчүн анын компоненттеринин порошоктору колдонулат. Пресстин аркасында аларга белгилүү бир форма берилип, анан атайын мештерде агломерацияланат.
