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Les procédés de production des métaux. Types d'alliages. Préparation de métaux alcalins

L' homme moderne dans sa vie quotidienne est entouré par une variété de métaux. La plupart des éléments que nous utilisons, ces produits chimiques sont présents. Tout cela est arrivé parce que les gens ont trouvé différentes façons de produire du métal.


Qu'est-ce qu'un métal

Ces substances précieuses pour les personnes engagées dans la chimie inorganique. L'obtention de métaux permet à une personne de créer une technique plus parfaite, améliore notre vie. Que représentent-ils? Avant d'examiner les méthodes communes de production de métaux, il est nécessaire de comprendre ce qu'ils sont. Les métaux sont un groupe d'éléments chimiques sous la forme de substances simples ayant des propriétés caractéristiques:

• la conductivité thermique et électrique;

• ductilité élevée;

• brillance.

Un homme peut facilement les distinguer des autres substances. Une caractéristique de tous les métaux est la présence d'une brillance particulière. Il vient de la réflexion des rayons lumineux tombant sur la surface ne les manquez pas. Gloss – est la propriété commune de tous les métaux, mais il est le plus clairement manifeste en argent.

Aujourd'hui, les scientifiques ont découvert 96 de ces éléments chimiques, mais pas tous d'entre eux sont reconnus par la science officielle. Ils sont divisés en groupes en fonction de leurs propriétés caractéristiques intrinsèques. Ainsi, les métaux sont les suivants:

• alcaline – 6;

• alcaline – 6;

• transition – 38;

• Léger – 11;

• métalloïdes – 7;

• lanthanides – 14;

• actinides – 14.

métaux obtenant

Afin de fabriquer l'alliage doit d'abord recevoir le métal à partir de minerai naturel. éléments autochtones – ceux-ci sont des substances que l'on trouve dans la nature à l'état libre. Ceux-ci comprennent le platine, l'or, l'étain et le mercure. Ils sont séparés des impuretés mécaniquement ou par des réactifs chimiques.

Les métaux restants sont extraits par un traitement avec les composés. Ils se trouvent dans divers minéraux. Ore – ces minéraux et des roches, qui contiennent des composés métalliques comme des oxydes, des carbonates ou les sulfures. Pour leur production en utilisant un traitement chimique.

Des procédés pour l'obtention de métaux:

• récupération des oxydes de carbone;

• l'étain de pierre réceptrice d'étain;

• la production de fonte à partir de minerai de fer ;

• combustion de composés soufrés dans des fours spéciaux.

Pour faciliter l'obtention de métaux à partir de roches minerai eux sont ajoutés à diverses substances appelées flux. Ils aident à éliminer les impuretés indésirables telles que l'argile, le calcaire, le sable. En conséquence de ce procédé produit des composés appelés scories fusibles.

En présence de quantités significatives d'impuretés avant la fusion du minerai de métal enrichi par l'élimination d'une grande partie des composants inutiles. Les méthodes les plus utilisées pour ce traitement – flottation, méthode magnétique et gravitationnel.

les métaux alcalins

Mass réception de métal alcalin – un processus complexe. Cela est dû au fait qu'ils se trouvent dans la nature que sous la forme de composés chimiques. Comme ils sont des agents réducteurs, leur préparation accompagnée de coûts énergétiques élevés. Il existe plusieurs façons d'obtenir des métaux alcalins:

• Li peut être préparé à partir de son oxyde sous vide ou par électrolyse à l'état fondu de son chlorure former pendant le traitement du spodumène.

• Sodium extrait par grillage avec de la cendre de charbon dans des creusets scellés ou par électrolyse de chlorure de la masse fondue par addition de calcium. La première méthode est la plus chronophage.

• l'électrolyse à l'état fondu obtenu de potassium ou de ses sels, de la vapeur de sodium en passant par son chlorure. En outre, il est formé par réaction d'un hydroxyde de potassium en fusion et du sodium liquide à une température de 440 ° C

• rubidium et césium extrait par rétablissement de leur chlorure de calcium à 700-800 ° C ou de zirconium à 650 ° C Préparation de métal alcalin de cette manière est très intensive et coûteuse d'énergie.

Les différences entre les métaux et alliages

En principe, une frontière claire entre les métaux et leurs alliages pratiquement inexistants, puisque même les substances simples les plus pures sont une fraction d'impuretés. Alors, quelle est la différence entre eux? Presque tous les métaux utilisés dans l'industrie et dans d'autres branches de l'économie, sont utilisés sous la forme d'alliages obtenus en ajoutant délibérément des principaux éléments chimiques autres composants.

alliages

La technologie a besoin d'une variété de matériaux métalliques. Dans ce cas, les éléments chimiques purs ne sont pas utilisés en pratique parce qu'ils ne sont pas les propriétés nécessaires aux personnes. Pour leurs besoins, nous avons inventé diverses méthodes pour la production d'alliages. Ce terme se réfère à un matériau macroscopiquement homogène, qui se compose de deux ou plusieurs éléments chimiques. Dans lequel les composants métalliques sont prédominants dans l'alliage. Cette substance a sa propre structure. Dans les alliages distinguer les composants suivants:

• la fondation, consistant en un ou plusieurs métaux;

• de petites additions de modification et des éléments d'alliage;

• impuretés non supprimés (processus, naturel, aléatoire).

Que les alliages métalliques sont le principal matériau structural. Dans la technologie, il y a plus de 5 000.

types d'alliages

En dépit de cette variété d'alliages, la plupart des gens jouent la valeur pour ceux qui sont à base de fer et de l'aluminium. Ce sont eux qui sont le plus souvent dans la vie quotidienne. Les types d'alliages sont différents. , Ils sont en outre divisés en fonction de plusieurs critères. Comme il existe différentes méthodes pour la production d'alliages. Selon ce critère, ils sont divisés en:

• alliage, qui sont obtenus par cristallisation des composants mélangés à l'état fondu.

• en poudre, à l'aide de la compression du mélange de poudres et le frittage subséquent à haute température. Et souvent des composants de ces alliages ne sont pas seulement des éléments chimiques simples, mais leurs divers composés tels que des carbures de titane ou alliages de tungstène dans le solide. En les ajoutant en quantités différentes changer les propriétés métalliques de matériaux.

Des procédés pour la préparation d'alliages sous la forme d'un article fini ou la pièce à usiner est séparé en:

• coulée (silumin, fonte);

• déformable (acier);

• poudre (tungstène-titane).

types d'alliages

Les méthodes de production de métaux sont différents, et ainsi fabriqués grâce à des matériaux les ont des propriétés différentes. Dans les alliages à l'état solide sont les suivants:

• homogène (uniforme), constitué par des cristaux du même type. Ils sont souvent appelés monophasé.

• Heterogeneous (hétérogène), dite multi-phase. Quand elles sont reçues dans la base de l'alliage est pris comme une solution solide (phase de matrice). Composition substances hétérogènes de ce type dépend de la composition de ses éléments chimiques. De tels alliages peuvent comprendre les composants suivants: solutions solides interstitiels et de substitution, les composés chimiques (carbures, des composés intermétalliques, des nitrures), cristallites de substances simples.

propriétés de l'alliage

Indépendamment de ce que des procédés de production des métaux et des alliages sont utilisés, leurs propriétés sont entièrement déterminées par la structure cristalline des phases et de la microstructure de ces matériaux. Chacun d'entre eux sont différents. Les propriétés macroscopiques des alliages dépendent de leur microstructure. Ils sont en tout état de cause distinguent par leurs caractéristiques de phase dépend uniquement de la structure cristalline du matériau. homogénéité macroscopique des alliages hétérogènes (polyphasiques) obtenues par une distribution uniforme des phases dans la matrice métallique.

Les propriétés les plus importantes de l'alliage est considéré comme soudabilité. Dans le cas contraire, ils sont des métaux identiques. Ainsi, les alliages ont une conductivité thermique et électrique, la ductilité et la réflectivité (brillant).

alliages de variétés

Divers procédés pour la production des alliages ont permis à une personne de concevoir un grand nombre de matériaux métalliques ayant des propriétés et des caractéristiques différentes. D'après le but, ils sont répartis dans les groupes suivants:

• structurel (acier, duralumin, fer). Ce groupe comprend, des alliages ayant des propriétés particulières. Donc, ils diffèrent à sécurité intrinsèque ou des propriétés anti-friction. Ceux-ci comprennent le laiton et le bronze.

• Pour remplir les paliers (Babbitt).

• Pour le chauffage électrique et de mesure (nichrome, manganine).

• Pour la production d'outils de coupe (gagner).

Dans la production de personnes utilisent d'autres types de matériaux métalliques tels que le faible point de fusion, résistant à la chaleur, résistant à la corrosion et des alliages amorphes. Aussi sont largement aimants et thermoélectriques utilisés (teluridy séléniure et bismuth, plomb, antimoine et autres).

ferrocyanure

La quasi – totalité du fer fondu dans le monde est dirigé vers la production de simples et aciers alliés. Il est également utilisé dans la production de fonte. alliages de fer a gagné sa popularité en raison du fait que possèdent des propriétés bénéfiques pour l'homme. Ils ont été obtenus en ajoutant au simple élément chimique des différents composants. Ainsi, en dépit du fait que divers alliages de fer fabriqués sur la base d'une seule substance, les aciers et les fontes ont des propriétés différentes. En raison de cela, ils sont différents domaines d'application. La plupart des aciers plus durs que le fer. Divers procédés de préparation de ces métaux permettent d'obtenir différentes qualités (grade) de ces alliages de fer.

L'amélioration des propriétés des alliages

Grâce à métaux d'alliages et d'autres éléments peuvent obtenir des matériaux présentant des caractéristiques améliorées. Par exemple, la limite d'élasticité de l' aluminium pur est de 35 MPa. Dans la préparation de l'alliage métallique de cuivre (1,6%), Zn (5,6%), de magnésium (2,5%) de l'indice est supérieur à 500 MPa.

En raison de composés divers rapports de différentes substances chimiques peuvent être obtenus avec des matériaux métalliques améliorés propriétés magnétiques, thermiques ou électriques. Le rôle principal de ce processus est la structure d'alliage représentant une distribution de ses cristaux et le type de liaisons entre les atomes.

Acier et fer

Ces alliages sont produits par des composés du fer et du carbone (2%). Dans la production de matériaux alliés ajoutés à eux un nickel, le chrome, le vanadium. Tous les types d'acier usuels est divisé en:

• faible teneur en carbone (0,25% de carbone) utilisé pour la fabrication de constructions diverses;

• haute teneur en carbone (plus de 0,55%) est destiné à la production d'outils de coupe.

Les différentes marques d'aciers en alliage sont utilisés en génie mécanique, et d'autres produits.

un alliage de fer avec le carbone, qui est le pourcentage de 2-4% est appelée fonte brute. La composition de ce matériau comprend du silicium. Parmi les différents produits en fonte ayant de bonnes propriétés mécaniques.

Les métaux non ferreux

En plus de fer et d'autres éléments utilisés pour fabriquer une variété de matériaux métalliques. En raison de leurs composés sont des alliages non ferreux. Dans la vie, les gens ont trouvé les plus grands matériaux d'application sur la base de:

• Cuivre, laiton appelé. Ils contiennent 5-45% de zinc. Si le contenu est de 5-20%, le laiton rouge appelé, et si 20-36% – jaune. Il existe des alliages de cuivre avec le silicium, l'étain, le béryllium, l'aluminium. Ils sont appelés bronzes. Il existe plusieurs types de ces alliages.

• plomb représentant une soudure classique (tretnik). Dans cet alliage, à une partie de la pripadaet chimique 2 parties d'étain. Dans la production des paliers antifriction utilisé qui est un alliage de plomb, d'étain, de l'arsenic et de l'antimoine.

• l'aluminium, le titane, le magnésium et le béryllium, qui sont des alliages non ferreux légers ayant une résistance élevée et d'excellentes propriétés mécaniques.

Méthodes de préparation

Les principales méthodes d'obtention de métaux et d'alliages:

• fonderie à laquelle la solidification d' un mélange homogène de différents composants fondus. Pour les alliages en utilisant des procédés pyrométallurgiques d'obtention et de métaux électrométallurgie. Le premier mode de réalisation est utilisée pour chauffer l'énergie thermique brut obtenu au cours du processus de combustion. Obtenu par l'acier pyrométallurgie dans les fours à sole et de fer dans les hauts fourneaux. Quand charge d'alimentation du procédé électrométallurgique est chauffé dans les fours à arc électrique ou à induction. Dans ce cas, la matière première rasslavlyaetsya très rapidement.

• en poudre, dans lequel les poudres de ses composants utilisés pour la production d'un alliage. En raison de leur pression pour donner une certaine forme, puis fritté dans des fours spéciaux.