Металлы в технике

1.

Металлы в технике
Авилов Михаил

2.

Металлы в
технике
Свойства металлов и где они применяются
в промышленности

3.

Основные свойства металлов
Свойства металлов определяют их применение в технике
Электропроводность
Теплопроводность
В металле есть свободные электроны — они переносят ток.
Металлы быстро нагреваются и отдают тепло — из них делают
Поэтому провода делают из меди и алюминия
радиаторы, сковородки и теплообменники
Пластичность
Прочность
Металл можно гнуть, ковать, штамповать — он не трескается.
Металл выдерживает большие нагрузки — из него строят
Это называют обработкой давлением
мосты, каркасы зданий, детали двигателей

4.

Чёрные металлы: железо и его сплавы
Сталь vs Чугун
Железо + разное количество углерода =
разные материалы
• Сталь: до 2% C — пластична,
поддаётся обработке
• Чугун: 2-4% C — хрупок, но устойчив к
износу
Легирование
Если добавить Cr, Ni или Mn — сталь
станет прочнее, твёрже и не будет
ржаветь

5.

Цветные металлы
Каждый из них нужен в своей области
Cu — Медь
Al — Алюминий
Хорошо проводит ток и не ржавеет. Из меди делают провода,
радиаторы, трубы
Мало весит и не корродирует. Используют в самолётах, машинах,
упаковке
Ti — Титан
Zn — Цинк
Прочный, но лёгкий. Не отторгается организмом — подходит для
имплантов, авиации, спорта
Им покрывают сталь, чтобы она не ржавела (оцинковка). Ещё
используют в батарейках
Pb — Свинец
W — Вольфрам
Очень тяжёлый и плотный. Нужен в аккумуляторах и для защиты от
радиации
Плавится при 3422°C — рекорд среди металлов. Идёт на нити ламп и
режущий инструмент

6.

Сплавы металлов
Бронза (Cu + Sn)
Латунь (Cu + Zn)
Не стирается, мало трения. Из неё — подшипники,
Легко обрабатывается, красиво выглядит. Краны,
колокола, скульптуры
фитинги, декоративные детали
Дюралюминий (Al + Cu + Mg)
Нержавеющая сталь (Fe + Cr + Ni)
Лёгкий и крепкий одновременно. Обшивка самолётов,
Не ржавеет, легко мыть. Кастрюли, хирургические
рамы велосипедов
инструменты, перила
Припой (Sn + Pb)
Мельхиор (Cu + Ni)
Плавится при низкой температуре — удобно паять платы
Белый, стойкий к коррозии. Столовые ложки и вилки,
и провода
монеты

7.

От свойства к применению
зная свойство металла, можно понять, где его применять
Свойство
Причина
Применение
W — высокая температура плавления
Прочные межатомные связи в ОЦК-
Нити накала, режущий инструмент
решётке
Пример: Медь хорошо проводит ток (свойство), потому что в ней много свободных электронов (причина),
поэтому из неё делают провода (применение)

8.

Коррозия: защита металлов
Реакция ржавления железа
Способы защиты
01
Когда металл контактирует с кислородом и водой, он окисляется и постепенно разрушается
Лакокрасочные покрытия
Барьер от влаги и кислорода
02
Гальванизация
Цинковое покрытие (анодная защита)
03
Легирование
Cr, Ni создают защитную плёнку
04
Электрохимическая защита
К стальной трубе крепят цинк — он ржавеет вместо трубы

9.

Драгоценные и редкие металлы
Стоят дорого, но без них не обойтись
Au — Золото
Ag — Серебро
Не окисляется, отлично проводит ток. Контакты в микросхемах, ювелирка
Лучший проводник тока среди всех металлов. Зеркала, электроника,
фотоплёнка
Pt — Платина
Pd — Палладий
Почти ни с чем не реагирует, ускоряет химические реакции. Катализаторы
в авто, ювелирка
Впитывает водород, работает как катализатор. Стоит в каждом
автомобильном глушителе
Li — Литий
Nd — Неодим
Самый лёгкий металл. Без него не было бы смартфонов — литиевые
батареи везде
Из него делают самые мощные постоянные магниты. Наушники,
электродвигатели

10.

Металлы в технологиях XXI века
Электромобили
Авиакосмос
Li, Ni, Co — в аккумуляторах. Al и
Ti и Al сплавы — в корпусе. W —
Cu — в двигателе
там, где очень горячо
Электроника
Au, Ag, Cu — проводники. Редкоземельные — в магнитах и экранах