Виды и свойства металлов и сплавов.

Все металлыделятся на черные и цветные. Благодаря уникальным свойствам обоих типов существует возможность соединений разных химических элементов, которые в результате образовывают так называемые сплавы. Кроме чистого железа и сплавов к группе металлов можно отнести металлиды, а также интерметаллиды (сложные соединения элементов, отличающиеся повышенной прочностью).

Черные металлы - это железо и его сплавы. Черные металлы используются в промышленности гораздо больше, чем цветные. Из них изготавливают чугун и сталь, причем, для производства используются различные составы сплавов железа и углерода.

Цветные металлы -все нежелезные металлы. Они более трудоемки по добыче, их меньше в целом в природе, используются они также более точечно. К примеру, добавляются к некоторым железным сплавам, для повышения стойкости производимой из них продукции.

Категория цветных металлов включает:

- благородные (золото, платина, серебро);

- редкие(вольфрам, титан, цирконий, молибден);

- тяжелые (ртуть, медь, свинец, олово, никель, цинк);

- легкие (титан,алюминий, магний) сплавы.

Некоторые из указанных типов используют чаще в промышленности, другие считаются редкими и менее доступными. Черные сплавы очень распространены в металлопрокате, пользуются высоким спросом и отличаются хорошими эксплуатационными характеристиками. Также пользуется популярностью изготовление деталей из алюминия, которые впоследствии активно эксплуатируются в самых разных отраслях: в машиностроении, медицине, пищевой промышленности, химической и аэрокосмической сферах.

Отличить металлы от сплавов можно не только по внешним признакам, зернистости, гладкости, но также и по физическим свойствам. Это теплои электропроводность, высокая температура плавления и намагничивание (присуще железным сплавам). В то же время при нагревании металлы теряют свойство электропроводности (не полностью). При низкой температуре некоторые типы металлов, наоборот, считаются сверхпроводниками электричества. Поверхности металлов также свойственно окисляться в большей или меньшей степени. Иными словами, разные виды металлов и сплавов по-разному подвергаются ржавчине (коррозии) и восстановлению.

Если говорить непосредственно о сплавах, то их отличают по свойствам твердости, пластичности и прочности. Физические характеристики разделяют сплавы по цвету, электро и теплопроводности, магнитному притяжению, плотности. Самыми распространенными в производстве сплавами по разным сочетаниям свойств можно считать алюминий, латунь, медь, бронзу и титан. Из этих элементов изготавливают разные детали и выливают уже готовые изделия.

Способы получения металлов.

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Способ получения металла зависит от вида руды, в котором металл находится в природе. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. Металлы извлекают из земли в процессе добычи полезных ископаемых. Добытые руды служат относительно богатым источником необходимых элементов. Для выяснения нахождения руд в земной коре используются специальные поисковые методы, включающие разведку и исследование рудных месторождений. Месторождения, как правило, делятся на карьеры (разработки руд на поверхности), в которых добыча ведётся путем извлечения грунта с использованием тяжелой техники, а также - на подземные шахты. После извлечения руд, они подвергаются обогащению. При этом из исходного минерального сырья выделяют один или несколько полезных компонентов - рудный концентрат(ы), промпродукты и отвальные хвосты.

Из добытой руды металлы извлекаются, как правило, с помощью химического восстановления. В пирометаллургии для преобразования руды в металлическое сырьё используются высокие температуры, в гидрометаллургии применяют для тех же целей водную химию. Используемые методы зависят от вида металла и типа загрязнения. Когда металлическая руда является ионным соединением металла и неметалла, для извлечения чистого металла она обычно подвергается выплавлению - нагреву с восстановителем. Многие распространенные металлы, такие как железо, плавят с использованием в качестве восстановителя углерода (получаемого из сжигания угля). Некоторые металлы, такие как алюминий и натрий, не имеют ни одного экономически оправданного восстановителя и извлекаются с применением электролиза.

В основе всех методов выделения металлов из руд лежит восстановление их по схеме: Me⁺ⁿ + ne → Me⁰,
где n - валентность металла.
В качестве восстановителя применяют графит, оксид углерода СО↑, водород, активные металлы, электрический ток и др.

При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 химических элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам.

ГЛАВА 2. МЕТАЛЛЫ В ПРИРОДЕ