|
Металл - простые вещества, обладающие в твердом состоянии высокими теплопроводностью и электропроводностью, пластичностью, ковкостью, блеском и другими характерными свойствами, которые обусловлены наличием в их кристаллической решетке большого числа свободно перемещающихся электронов.
Все металлы и сплавы делятся на черные и цветные. По физическим и химическим свойствам и характеру залегания делятся на следующие группы: легкие (к ним относится алюминий), тяжелые, тугоплавкие, благородные, редкоземельные, радиоактивные. Обычно в промышленности применяют не в чистом виде, а в виде сплавов.
В промышленности получение металлов начинается с добычи руды. Наибольшее значение имеют сульфидные и оксидные руды. Применяются также карбонаты, сульфаты, хлориды и другие соли. Большинство руд не является чистыми соединениями одного металла, а смешаны с горными породами или другими соединениями. Обогащение руд состоит в том, что сырые руды переводятся в состояние, пригодное для металлургической обработки. В простых случаях достаточно механической сортировки. Сульфидные руды необходимо с помощью обжига переводить в оксиды. Особенно трудно обогащать так называемые бедные руды, в которых нужного элемента совсем мало. Из оксидов чистые металлы получают путем восстановления углеродом или другими средствами. Доменный процесс является примером этого метода. Легкие металлы, получают, разлагая соли, чаще всего хлориды, электрическим током. Таким образом, производят алюминий, магний и щелочные металлы. Титан и цирконий получают также электролизом или восстановлением соединений металла с помощью магния или натрия.
Получив неочищенный сырой металл, необходимо его очистить, потому что примеси оказывают существенное влияние на их механические свойства и коррозионную стойкость. Так, фосфор, придающий стали хрупкость, удаляют в томасовском процессе, а углерод частично окисляют, продувая через сталь воздух или кислород. Медь и свинец очищают с помощью электролитического рафинирования, удаляя примеси, причем в качестве побочного продукта получают ценное серебро.
Современная техника все чаще требует применения чистых металлов и металлов в монокристаллической форме. В то время как обычно металлы состоят из маленьких кристалликов (поликристаллическое строение), из расплава при точном соблюдении условий затвердевания можно получить единые большие кристаллы (монокристаллы). Они обладают характерными и несколько лучшими механическими и другими свойствами. Из монокристаллического металла уже изготовлены, например, опытные образцы лопастей турбин.
Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах. Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.). Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика. |
|
