ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

Техническая классификацияТехническая классификация редких металлов
ГерманийГерманий, селенГерманий, селен и теллурГерманий, селен и теллур отнесены к металлам условно:
в отличие от металлов в отличие от металлов, они являются полупроводниками.

Тяжёлые металлы
По запасам, добыче и обогащению медных руд, а также по выплавке меди ведущее место в России занимает Уральский экономический район, на территории которого выделяются Красноуральский, Кировградский, Среднеуральский, Медногорский комбинаты.
Свинцово-цинковая промышленность в целом тяготеет к районам распространения полиметаллических рудСвинцово-цинковая промышленность в целом тяготеет к районам распространения полиметаллических руд. К таким месторождениям относятся Садонское (Северный Кавказ), Салаирское (Западная Сибирь), Нерченское (Восточная Сибирь) и Дальнегорское (Дальний Восток).
Центром Никель-Кобальтовой промышленности являются города: НорильскЦентром Никель-Кобальтовой промышленности являются города: Норильск (Восточная Сибирь), НикельЦентром Никель-Кобальтовой промышленности являются города: Норильск (Восточная Сибирь), Никель и МончегорскЦентром Никель-Кобальтовой промышленности являются города: Норильск (Восточная Сибирь), Никель и Мончегорск (Северный экономический район).
Лёгкие металлы
Сырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (БокситогорскСырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), УралаСырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город СевероуральскСырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелиныСырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелины Кольского полуостроваСырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелины Кольского полуострова (КировскСырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелины Кольского полуострова (Кировск) и юга СибириСырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелины Кольского полуострова (Кировск) и юга Сибири (Горячегорск).
Титано-магниевая промышленность размещается преимущественно на УралеТитано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский титано-магниевый заводТитано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский титано-магниевый завод), так и в районах дешёвой энергии (Усть-Каменогорский титано-магниевый заводТитано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский титано-магниевый завод), так и в районах дешёвой энергии (Усть-Каменогорский титано-магниевый завод). Заключительная стадия титано-магниевой металлургии — обработка металловТитано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский титано-магниевый завод), так и в районах дешёвой энергии (Усть-Каменогорский титано-магниевый завод). Заключительная стадия титано-магниевой металлургии — обработка металлов и их сплавов — чаще всего размещается в районах потребления готовой продукции.

Алюминий и алюминиевые сплавы.
Химический состав бокситов: Na2(K2)0*Al203*2SiO2.
Бокситы содержат в своем составе 30-70% глинозема Al2O3, 2-20% кремнезема SiO2 , 2—50% окиси железа Fe203 и 0,1—10% окиси титана TiO2.
Получение: выделение глинозема, получение металлического алюминия электролизом в криолите (Na3AlF6).
ОСЧ(марка А999); ВЧ(4 марки) и ТЧ(8 марок – 0,15-1% примеси).
Аl - плотность 2700кг/м3, Тпл= 660—667°С.
(σв=80—100 МПа), (НВ 20-40), (β=35-40%).
Алюминиевые сплавы:
-деформируемые (упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой)
М — отожженные, Н — нагартованные, Т — закаленные и естественно состаренные.
-литейные

Табл. 9.
Деформируемые алюминиевые сплавы
Примечание: 1. В зависимости от состояния поставки в обозначение марки добавляют следующие буквы: М — отожженные, Н — нагартованные, Т — закаленные и естественно состаренные. 2. Листы из сплавов Д1, Д16, В95 с нормальной плакировкой дополнительно маркируют буквой А

Литейные сплавы
Легирующие элементы – 9-13%
АЛ (35 марок)
Аl+Si (АЛ2, АЛ4, АЛ9);(силумины)
Al+Mg (АЛ8, АЛ13, АЛ22 и т.д.)

2. МЕДЬ И МЕДНЫЕ СПЛАВЫ
Сульфидные руды, содержащие медный колчедан (CuFeS2)
Производство: обжиг-плавление на медный штейн-продувка воздухом- рафинирование.
плотность 8900 кг/м3, Тпл =1083°С
Механические свойства чистой отожженной меди:
σв=220-240 МПа; НВ 40-50; ,δ=45-50%. . Для электротехнических целей.
Три группы медных сплавов:
-латуни (Cu+Zn (40-45%)), специальные латуни (легир.элем.-7-9%).
бронзы (Cu+ Sn, Al, Si, Mn, Pb, Be)(оловянные, алюминиевые и т.д.)
сплавы меди с никелем.
По технологическому признаку латуни, как и все сплавы цветных металлов, подразделяют на:
-литейные
- деформируемые.

Табл. 11.
Механические свойства латуней
Примечание. Механические свойства литейных латуней даны применительно к литью в кокиль

Механические свойства бронз

Бронзы маркируют буквами Бр, элементы, входящие в бронзу: О — олово, Ц — цинк, С — свинец, А — алюминий, Ж — железо, Мц — марганец и др.
БрОЦС5-5-5 - олова, свинца и цинка по 5%, остальное - медь (85%).
Оловянные бронзы содержат в среднем 4—6% олова, имеют высокие механические (δв= 150-350 МПа; δ=3-5%; твердость НВ 60-90), антифрикционные и антикоррозионные свойства; хорошо отливаются и обрабатываются резанием.
Деформируемые и литейные оловянные бронзы.
Литейные оловянные бронзы содержат большое количество олова (до 15%), цинка (4-1.0%), свинца (3-6%), фосфора (0,4—1,0%).
Безоловянные бронзы содержат алюминий, железо, марганец, бериллий, кремний, свинец или различное сочетание этих элементов.
Алюминиевые бронзы содержат 4— 11% алюминия.
БрАЖН 10-4-4 после закалки (980°С) и отпуска (400°С) повышает твердость с НВ 170-200 до НВ 400.
Марганцовистые бронзы (БрМц5)
Свинцовистые бронзы (БрСЗ)
Бериллиевые бронзы (БрБ2) БрБ2 σв= 1250 МПа, НВ350.
Кремнистые бронзы (БрКН1-3, БрКМцЗ-1).

Сплавы меди с никелем.
По назначению их подразделяют на конструкционные и электротехнические сплавы.
Куниалu (медь -никель -алюминий) содержат 6—13% никеля, 1,5-3%
алюминия, остальное — медь. Куниали служат для изготовления деталей повышенной прочности, пружин и ряда электромеханических изделий.
Нейзильберы (медь - никель - цинк) содержат 15% никеля, 20% цинка, остальное - медь. Применяют в приборостроении и производстве часов.
Мельхиоры (медь — никель и небольшие добавки железа и марганца до 1 %). Применяют для изготовления теплообменных аппаратов, штампованных и чеканных изделий.
Капель (медь - никель 43% — марганец 0,5%) - используемый в электротехнике для изготовления электронагревательных элементов.
Константан (медь — никель 40% — марганец 1,5%) имеет такое же назначение, как и манганин.
Манганин — (CU около 85 %) с добавкой (Mn)— (CU около 85 %) с добавкой (Mn) (11,5—13,5 %) и (Ni) (2,5—3,5 %). Для электроизмерительных приборов и образцовых сопротивлений — эталонов магазинов, мостовых схем, шунтов, дополнительных сопротивлений приборов высокого класса точности.

ТИТАН И ЕГО СПЛАВЫ
Механические свойства титановых сплавов
Рутил, ильменит, титанит и другие руды. (10-40% TiO2.)
Механические свойства Ti (σв≥ 1500 МПа; δ=10-15%)
Тпл=1671 °C
Плотность α-Ti и β-Ti соответственно равна 4505 (20 °C) и 4320 (900 °C) кг/м³

По технологическому назначению титановые сплавы делят на деформируемые и литейные,
по прочности – на три группы: низкой (σв =300-700 МПа), средней (σв=700-1000 МПа) и высокой (σв более 1000 МПа) прочности .
К первой группе относят сплавы под маркой ВТ1,
ко второй - ВТЗ, ВТ4, ВТ5 и др.,
к третьей - ВТ6, ВТ14, ВТ15(после закалки и старения).
Литейные : ВТ5Л, ВТ14Л
Применяют в авиационной и химической промышленности.

Магний и его сплавы.
Мg - плотность 1740 кг/м3, Tпл = 650°С.
Карналлит (MgCl2*КС1*6Н20), магнезит (MgCO3), доломит (CaCO3-MgCO3) и отходы ряда производств, например титанового.
Литейные магниевые маркируют буквами МЛ и цифрами, обозначающими порядковый номер сплава, например МЛ5. Применяют для изготовления высоконагруженных деталей в авиационной промышленности: картеры, корпуса приборов, фермы шасси и т.п.
Деформируемые магниевые сплавы предназначены для изготовления полуфабрикатов (листов, прутков, профилей) обработкой давлением. Их маркируют буквами МА и цифрами, обозначающими порядковый номер сплава, например МА5. Сплавы МА применяют для изготовления различных деталей в авиационной промышленности. Ввиду низкой коррозионной стойкости магниевых сплавов изделия и детали из них подвергают оксидированию с последующим нанесением лакокрасочных покрытий.

ОЛОВО, СВИНЕЦ, ЦИНК И ИХ СПЛАВЫ
Олово — низкая температура плавления (231°С) и высокая пластичность. Применяется в составе припоев, медных сплавов (бронза) и антифрикционных сплавов (баббит).
Свинец — низкая температура плавления (327°С) и высокая пластичность. Входит в состав медных сплавов (латунь, бронза), антифрикционных сплавов (баббит) и припоев.
Цинк — высокие литейные и антикоррозионные свойства, температура плавления 419°С. Входит в состав медных сплавов (латунь) и твердых припоев.

АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ
Антифрикционные сплавы предназначены для повышения долговечности трущихся поверхностей машин и механизмов.
Антифрикционными сплавами служат сплавы на основе
олова, свинца, меди или алюминия, обладающие специальными антифрикционными свойствами.
Баббиты— антифрикционные материалы на основе олова или свинца. Их применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения, работающих при больших окружных скоростях и при переменных и ударных нагрузках. По химическому составу баббиты классифицируют на три группы: оловянные (Б83, Б88), оловянно-свинцовые (БС6, Б16) и свинцовые (БК2, БКА). Последние не имеют в своем составе олова.
Оловянные и оловянно-фосфористые бронзы.
Алюминиевые бронзы .
Свинцовые бронзы .
Латуни .
Алюминиевые сплавы
Металлокерамические сплавы .

Композиционные материалы
Типы композиционных материалов.
1. Композиционные материалы с металлической матрицей.
2. Композиционные материалы с неметаллической матрицей.
Классификация композиционных материалов.
1. Волокнистые композиционные материалы.
2. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы.
3. Стекловолокниты.
4. Карбоволокниты.
5. Карбоволокниты с углеродной матрицей.
6. Бороволокниты.
7. Органоволокниты.

Недостатки композиционных материалов
Большинство классов композитов (но не все) обладают недостатками:
высокая стоимость
анизотропия свойств
повышенная наукоёмкость производства, необходимость специального дорогостоящего оборудования и сырья, а следовательно развитого промышленного производства и научной базы страны

Области применения
Товары широкого потребления
Примеры:
Железобетон — один из старейших и простейших композиционных материалов
Удилища для рыбной ловли из стеклопластикаУдилища для рыбной ловли из стеклопластика и углепластика
Лодки из стеклопластика
Автомобильные покрышки
Металлокомпозиты
Машиностроение
В машиностроении композиционные материалы широко применяются для создания защитных покрытий на поверхностях трения, а также для изготовления различных деталей двигателей внутреннего сгорания, а также для изготовления различных деталей двигателей внутреннего сгорания (поршни, а также для изготовления различных деталей двигателей внутреннего сгорания (поршни, шатуны).
Авиация и космонавтика
Композиционные материалы применяются для изготовления силовых конструкций летательных аппаратов, искусственных спутников Композиционные материалы применяются для изготовления силовых конструкций летательных аппаратов, искусственных спутников, теплоизолирующих покрытий шатлов Композиционные материалы применяются для изготовления силовых конструкций летательных аппаратов, искусственных спутников, теплоизолирующих покрытий шатлов, космических зондов. Всё чаще композиты применяются для изготовления обшивок воздушных и космических аппаратов, и наиболее нагруженных силовых элементов.