Интересные факты о сплавах металлов
Обновлено: 25.04.2024
В этом году исполняется 195 лет со дня, когда впервые были получены первые крупинки чистого алюминия. Этот удивительный металл скрывается в коре Земли в огромном количестве, но в виде оксидов, а чтобы получить его в чистом виде, надо приложить массу усилий. Но оно того стоит! Как использовали алюминий 200 лет назад, как он воплотил фантазии писателей научпопа, что ждёт нас в будущем — слово экспертам Алюминиевой ассоциации России.
— В 1964 году фантаст Айзек Азимов изложил своё видение мира через 50 лет, в котором предсказал появление 3D-изображения, беспроводных гаджетов, беспилотных машин, звонков в любую точку мира. Всё это наши сегодняшние реалии. Так что в каждой сказке есть только доля сказки, особенно если речь идёт о завтрашнем дне с применением алюминия — конструкционного материала будущего, — отмечает руководитель сектора "Машиностроение" Алюминиевой ассоциации России, директор по продажам прокатной и прессовой продукции коммерческого назначения "Арконик Россия" Егор Балыкин
Знаменитый писатель жил уже в эпоху развитой металлургии. Уже тогда алюминий помогал реализовывать самые разные задачи — от упаковки до авиаперевозок. А начиналось всё в 1825 году, когда датский физик Ханс Эрстед в своей лаборатории решил воздействовать амальгамой калия на оксид алюминия с последующей отгонкой ртути. И получил крупинки серебристого металла, который ещё много десятилетий будет цениться дороже золота.
Любопытно, что название "алюминий" придумал английский химик Гемфри Дэви за 17 лет до Эрстеда. В 1808 году он записал в своём дневнике: "Если мне посчастливится найти металлическое вещество, которое я ищу, я предложу для него название "алюминий". Гемфри Дэви пытался получить этот металл и использовал для этого примитивный способ электролиза, однако потерпел неудачу.
А спустя два года после экспериментов Ханса Эрстеда немецкий химик Фридрих Вёлер, изменив методику их проведения, снова выделяет алюминий, причём в гораздо большем количестве — целых 30 граммов!
Сейчас один только Красноярский алюминиевый завод выпускает почти миллион тонн в год, а 170 лет назад алюминий было настолько сложно производить, что ни о каком массовом распространении говорить было невозможно. Вот французский император мог себе позволить алюминий: Наполеон III повелел сделать из него погремушку для своего новорождённого сына — королевские прихоти.
Фото © ТАСС / Иванов Виталий
К этому моменту французский химик Анри Сент-Клер Девиль и его немецкий конкурент Роберт Бунзен уже изобрели химический способ производства алюминия. За 36 лет с его помощью было выпущено целых 200 тонн металла — невиданный объём для XIX века!
В конце XIX века технологии шагнули так далеко, что недавние мечтатели оказались в самом центре бушующего прогресса. Именно мечтатели двигают мир вперёд. В 80-х годах XIX века произошло два значимых для науки и промышленности события: в России Карл Байер запатентовал метод извлечения глинозёма (основного сырья для производства алюминия) из бокситов, а в Америке Чарльз Холл создал технологию электролиза алюминия, позволившую существенно снизить издержки его производства.
Седьмой номер журнала "Наука и жизнь" от 1890 года размещает статью "Алюминиевый век", в которой авторы предрекают металлу стать заменой железа. Сплавы алюминия, и ныне представляющие уже значительный практический интерес, в будущем, с удешевлением алюминия, наверное, будут играть очень важную роль в промышленности. Эти сплавы очень многочисленны. Как общее положение можно указать, что алюминий улучшает качества почти всех металлов, к которым прибавляется в малых количествах. Он увеличивает прочность их, блеск мягких металлов и сообщает им большее сопротивление действию химических агентов. Он сплавляется почти со всеми полезными металлами.
И с этого момента мы двигаемся вперёд на алюминиевых ногах. Карл Бенц в 1899 году представляет публике свой первый автомобиль — с алюминиевым корпусом, в 1903 году братья Райт поднимают в воздух летательный аппарат, двигатель которого собран из алюминиевых деталей. В 1907 году стараниями Роберта Неера в Швейцарии появляется знакомая нам фольга, и наконец Альфред Вильм в Германии замешивает алюминий с магнием, марганцем и медью и получает дюралюминий.
За последние 120 лет алюминий поселился практически во всех сферах, это едва ли не самый востребованный и перспективный металл. В начале XX века люди мечтали научиться летать, и следующие 120 лет алюминий и дюралюминий остаются главным компонентом в авиастроении. Сегодня мы мечтаем об освоении других планет, межзвездных путешествиях — и здесь алюминиевые сплавы, много лет использующиеся в околоземной космонавтике, получают всё большие перспективы.
— В космонавтике будут более широко применяться новые высокопрочные сплавы (типа 1580) для конструктивных элементов, а также сплавы с низким коэффициентом теплового расширения (типа 2ХХХ) для корпусов оптических систем и микроэлектронных компонентов — для исключения их деформации и повреждения в условиях космических полётов. Алюминиевые сплавы с добавлением элементов, хорошо поглощающих космическое излучение, будут использоваться при создании как космических скафандров для выхода в открытый космос, так и лёгких внутренних скафандров для защиты человека при дальних перелётах, — отмечает эксперт Алюминиевой ассоциации России Снежана Равлюк.
Специалист также добавил, что в более далёкой перспективе, безусловно, алюминий будет широко использоваться при строительстве лунных и марсианских баз, потому что он очень технологичен, обладает свойствами радиационной защиты и подлежит переработке, что особенно важно в условиях ограниченности ресурсов в космосе; ожидается развитие композитных деталей из высокопрочных ровингов из оксида алюминия вместо углеродных волокон; появятся композитные алюмокарбоновые материалы.
Ещё в 1935 году Дэвид Келлер в своей книге "Живая машина" описывал самоуправляющийся автомобиль, с тех пор человечество проделало огромный путь в сторону бесшумных и автономных транспортных средств для всех землян. Сейчас промышленность уже предлагает такие машины потребителям. Ну почти такие. Автомобилестроение — одна из важнейших сфер для производителей алюминия во всём мире.
— Что касается новых возможностей применения алюминия, то в сфере транспорта будет наблюдаться рост алюминизации с целью облегчения ТС, в том числе и в сегменте электромобилей. Конечно, электромобили, которые уже поголовно изготавливаются из алюминиевых сплавов (кузов, агрегатная часть, шасси, колеса), будут всё больше захватывать рынок, — добавила Снежана Равлюк.
Эксперты говорят об алюминизации и считают этот процесс необратимым. Даже если ваш будущий автомобиль будет передвигаться на каком-то альтернативном источнике энергии (водород, биотопливо, карманные атомные реакторы — неважно), он будет лёгким за счёт применения алюминиевых сплавов и тяжёлым уже не станет никогда. Кроме того, возникают новые виды транспорта — автомобиль из года в год всячески пытается "оторваться" от дорожного покрытия и стать самолётом. Для этого ему надо сбросить пару сотен килограммов веса, а это возможно либо с карбоном, либо с проверенным временем алюминием.
Сейчас различные компании реализуют проекты в сфере высокоскоростного транспорта — это и азиатские железнодорожные поезда, развивающие скорость до 500 километров в час, и Hyperloop Илона Маска. Все они нуждаются в снижении массы и сохранении прочности, поэтому алюминий занимает всё большее место в этих разработках.
Отдельный тренд — мультикоптеры. Если маленький дрон можно сделать полностью из пластмассы, то большой грузовой или пассажирский коптер потребует как минимум каркаса жёсткости — и здесь алюминий наготове. Вы скажете: пластик и композитные материалы тоже не стоят на месте! И будете правы, но как всегда, есть одно но, о котором говорят эксперты.
— На самом деле у алюминия здесь нет конкурентов, даже если мы вспомним о композитных материалах. Ведь при выборе материала необходимо помнить, что сейчас важно не просто спроектировать и изготовить транспортное средство, но ещё и подумать о том, что будет по завершении его срока службы. То есть провести оценку стоимости всего жизненного цикла. Здесь алюминий вне конкуренции — ведь конструкции из арамидных волокон или карбона фактически не утилизируемы, — рассказал руководитель сектора "Автомобилестроение", профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана Егор Балыкин.
А алюминий и его сплавы не просто утилизируемы. Их можно переплавлять и использовать снова и снова так долго, как никакой другой материал на планете. Наглядный пример — экологичные упаковки ПЭТ (полиэтилентерефталат), они хорошо перерабатываются, но всего пять-шесть раз. Если мы хотим передать нашим детям пригодную для жизни планету, нам придётся переходить на новые экологические принципы, и здесь практически бесконечный рециклинг алюминия также подсказывает дорогу.
Альтернативная энергетика — ещё один тренд последних десятилетий, который был предсказан научно-популярной фантастикой XX века. Конечно, сам по себе алюминий энергию не вырабатывает, но возможности обработки его сплавов крайне велики. И это позволяет применять алюминий в неожиданных сферах и в неожиданных ролях.
— Предполагается расширение возможностей применения за счёт различных форм обработки: например, алюминия с хорошей полируемостью (6ХХХ) для изготовления оптических зеркал из алюминия вместо стекла. Идеален этот металл с точки зрения цены, лёгкости и коэффициента отражающей способности (свыше 98%). Будут создаваться огромные системы зеркал для перенаправления солнечной энергии на элементы солнечных батарей. Повышение гидрофобности поверхности позволит ещё больше увеличить коррозионную стойкость AL, вода будет скатываться с поверхности, грязь не будет прилипать и удерживаться на поверхности. Этого можно достичь с помощью обработки AL-лазером по специальной технологии (практически гравировка на микроуровне), — отмечает Снежана Равлюк.
Самая актуальная тема последних десяти лет — экологичные аккумуляторы, которые нужны для новых автомобилей и сейчас уже даже и лёгких самолётов. Ещё Азимов был уверен, что экологически чистая электроэнергия — это будущее всей планеты, но он не знал, можно ли её накапливать, не нанося урон всему живому. В новом веке эксперты уверены, что на смену нынешним аккумуляторам могут прийти новые.
— Алюминиево-воздушные аккумуляторы обеспечивают высокую плотность хранения энергии, а значит, и дальность пробега электромобилей, корпуса которых также уже производят из алюминия. На одной зарядке можно проехать более 1500 км. Да и не только о наземном транспорте идёт речь — уже есть прототипы электросамолётов, их оснащённость такими батареями — вопрос времени, — рассказал руководитель сектора "Машиностроение" Алюминиевой ассоциации России, директор по продажам прокатной и прессовой продукции коммерческого назначения "Арконик Россия" Егор Балыкин.
Кстати, о воздушном транспорте. Пока мечты фантастов о транспорте, который мог бы приземляться и взлетать в любых условиях без специально оборудованных площадок, реализовались лишь частично. Зато активно развивается сфера быстро возводимых временных конструкций — алюминиевые взлётно-посадочные площадки, небольшие отрезки дорог. В труднодоступных регионах такие лёгкие и прочные "инфраструктурные конструкторы" могут стать настоящим спасением.
Более того, алюминий можно использовать для создания фальцевых пешеходных дорожек. Фальцевые швы отлично зарекомендовали себя в кровле — сталь в таких конструкциях служит около 30 лет, а алюминий — порядка 75 лет! А всё потому, что этот цветной металл значительно меньше подвержен коррозии, чем та же сталь.
— На заводах в будущем будут установлены качественные лёгкие искробезопасные мостки, переходы и ограждения из алюминия. Это признак современного высокотехнологичного производства, ведь оснащение цеха с современным оборудованием должно быть из высокотехнологичного материала. Наша страна (как крупнейший производитель алюминия) обладает большими конкурентными преимуществами в этом направлении, — отметила руководитель сектора ТНП Наталья Куденкова.
Фантасты XX века большое внимание уделяли дизайну в архитектуре и технике, и знакомые нам по иллюстрациям и фильмам ажурные строения и каркасные конструкции — это не просто про красоту. Бионический (или генеративный) дизайн — это когда объект проектируется нестандартным способом для уменьшения массы и увеличения прочности. Сейчас бионика уже вошла в нашу жизнь — посмотрите хотя бы, как ажурные несущие металлоконструкции заменяют бетонные в новых терминалах аэропортов. Но алюминий в силах продвинуть эту сферу вперёд, ближе к тем представлениям о городах будущего, которые описывали в книгах мечтатели XX века. Химическая промышленность и наука в ближайшее время подойдут к созданию специальных сплавов на основе алюминия под специфические прочностные, эксплуатационные и декоративные требования застройщиков, архитекторов и частных заказчиков.
— В архитектуре такие свойства алюминия, как коррозионная стойкость, лёгкость и долговечность, позволят архитекторам реализовывать самые смелые идеи. Уже сейчас фасадные алюминиевые панели делают городскую среду яркой, предлагая обширную палитру цветов. А ещё алюминиевые конструкции "научились" самоочищаться и очищать окружающий воздух, преобразуя органические загрязнители в безвредные вещества, которые смываются дождевой водой. Скоро умные панели станут привычными на всех новых зданиях, — рассказал Егор Балыкин.
Интересно, что фантасты подробно и ярко описывали города, архитектуру, машины, устройство общества и значительно реже быт отдельного человека. Между тем у нас в домах фантастические прогнозы сбываются в неменьшей степени. И похоже, что именно активное развитие и использование различных алюминиевых сплавов является тому причиной.
Наталья Куденкова добавила, что альтернативы алюминиевой посуде — сковороде, кастрюле — нет, ведь покрытия будут трансформироваться и меняться, делая её более функциональной и эстетичной. В качестве основы будет оставаться алюминий. Алюминиевые корпуса и декоративные детали гаджетов и бытовой техники и сейчас придают этим изделиям вид продукции третьего тысячелетия.
Согласитесь, алюминий проделал длинный путь от бесценной погремушки для французского императора до радиатора на графической карте вашего компьютера? Если бы не алюминий и его отличная теплопроводность, у нас бы не было столько доступных компонентов для профессиональной и игровой компьютерной техники. И это ещё один аспект, который вряд ли можно встретить в романах писателей-фантастов.
Зато различные экзоскелеты, бионические протезы и средства реабилитации будоражили фантазию писателей последние 70 лет. Одно из первых и самых известных описаний экзоскелета представлено в романе Роберта Хайнлайна "Звёздный десант" (1959), хотя и в "Туманности Андромеды" (1957) Ивана Ефремова описываются похожие конструкции. Кинематограф обожает экзоскелеты – от "Звёздных войн" Джорджа Лукаса до "Аватара" Джеймса Кэмерона. И если быть максимально точным, создание полноценного экзоскелета без применения алюмосплавов попросту невозможно.
— Аддитивные технологии с использованием алюминия могут активно применяться в медицине, в частности при изготовлении каркасов и других элементов технических средств реабилитации. Новые функциональные возможности и программное обеспечение позволят пациентам быть мобильными, а в будущем дадут возможность передвигаться вертикально, — рассказала Наталья Куденкова.
Алюминий используют в протезах с 1912 года, и инженеры продолжают придумывать самые невероятные способы применения этого металла в реабилитации. Американец Хью Хэрр потерял обе голени во время альпинистского восхождения и уже 40 лет разрабатывает протезы, которые испытывает на себе. Он продолжает заниматься альпинизмом. Отправляясь в горы, Хэрр надевает одну из сконструированных им самим пар специальных "ног": длинные алюминиевые протезы с небольшой резиновой стопой, благодаря которым он превращается в гиганта ростом 2,1 м, протезы со стопой в виде алюминиевых когтей, заменяющих альпинистские кошки, или клиновидные полиэтиленовые протезы-ледорубы.
Все города будущего, кроме совсем уж мрачных образцов постапокалипсиса, ярко освещены. По крайней мере, фантасты второй половины XX века хотели видеть их такими. В нынешнем веке фантастика рисует всё более мрачные и тёмные картинки будущего, вероятно, потому, что в настоящем наш мир освещён вполне ярко. В том числе благодаря и алюминиевой промышленности.
— Освещение — крупный потребитель алюминия в самых разных видах. Растёт доля светодиодных светильников в дорожной инфраструктуре и для коммерческих помещений. Как правило, для корпуса таких светильников используется алюминиевая шина. Алюминий в виде оксида — это сам светодиодный кристалл. В данном случае алюминий предстаёт в непривычном для нас соединении — прозрачном виде. Светотехническое оборудование будет становиться всё более компактным, эффективным и энергоэффективным. В России уже появляются предприятия, выпускающие такую продукцию, — отметила Наталья Куденкова.
Есть ещё множество способов и сфер применения "серебра из глины". О многих из них писатели-фантасты даже не догадывались, а мы не догадываемся каждый день, хотя и используем эти технологии постоянно. И ещё больше потенциальных сфер применения для этого удивительного металла находится каждый год. Новый разработанный сплав показывает алюминий с какой-то новой стороны. И Россия — один из крупнейших производителей алюминия в мире — имеет все необходимые преимущества, чтобы строить инновационный алюминиевый XXI век на правах лидера.
Интересные факты о металлах и их сплавах
Металл используется везде и повсюду. Только оглянитесь вокруг и вы поймёте, что в наше время почти в любом изделии используется металл, будь то какая-либо деталь или изделие целиком. Мы ни случайно выбрали для рассмотрения данную тему, ведь большая часть нашей продукции сделана из металла или имеет металлические детали. Поэтому мы решили, что вам будет интересно просмотреть несколько интересных фактов о металлах.
Такая широкая распространенность металлических изделий обусловлена многими факторами: они крепки, практичны и имеют высокий срок эксплуатации. Такие предметы менее требовательны к уходу, нежели, например, изделия из дерева. Тем более, что отдельные части металлических изделий зачастую покрыты другими материалами, поэтому по красоте внешнего вида они ничуть не уступают остальным.
Металлы не пахнут
Итак, поговорим же о самых интересных свойствах металлов. Один из самых распространенных металлов в почве нашей планеты — алюминий, однако, если брать всю планету целиком, то на первое место выходит железо, так как ядро Земли в большей части состоит из него.
Из всего добываемого в мире титана только 7% используется в машиностроении, 13% — на обработку бумаги, 20% — производство пластика и 60% на производство краски.
Характерный запах монет — это не запах металла. Он получается из соединений, образующихся при соприкосновении с металлом, например человеческого пота. Чтобы получить такой "металлический" запах, достаточно лишь малого количества реагентов.
Эффект «памяти»
Некоторым металлическим сплавам, например нитинолу (55% никеля и 45% титана), присущ эффект памяти формы. Он заключается в том, что деформированное изделие из такого материала при нагреве до определённой температуры возвращается к своей первоначальной форме. Это связано с тем, что данные сплавы имеют особую внутреннюю структуру под названием мартенсит, обладающую свойством термоупругости.
В деформированных частях структуры возникают внутренние напряжения, которые стремятся вернуть структуру в исходное состояние. Материалы с памятью формы нашли широкое применение в производстве — например, для соединительных втулок, которые при очень низкой температуре сжимаются, а при комнатной — распрямляются, формируя соединение гораздо надёжнее сварки.
Медь убивает грибок
Предметы, изготовленные из такого металла как медь, а также из ее сплавов, не могут создавать искры. Это свойство меди применяется в производстве инструментов для проведения огнеопасных работ. В Японии, подверженной частым землетрясениям, медь применяют для производства газовых трубопроводов, которые отличаются высокой сейсмоустойчивостью.
Еще одно интересное свойство меди было выявлено в ходе исследования водоемов, в которых обитают карпы. Оказывается, в воде, не содержащей медь, развивается грибок, который губительно влияет на развитие карпов, а в воде, содержащей медь, карпы хорошо растут и размножаются. Медь есть и в организме человека, но она регулярно выводится, и поэтому мы нуждаемся в своеобразной дозаправке ежедневно 2 мг меди.
О богатой история металлов
Впервые железо было выплавлено из руды во втором тысячелетии до нашей эры на территории Западной Азии. Технология железной металлургии начинала распространяться по всему миру и в 9-7 веках нашей эры получило повсеместное распространение практически во всех племенах Европы и Азии. Этот период именуется железным веком, сменившим бронзовый век.
Основным продуктом практически любой промышленности является сталь (сплав железа с углеродом). Для изготовления любых станков и оборудования необходима сталь, а в автомобильной промышленности из стали и вовсе производят кузова и детали ходовой части автомобиля. Сложная электроника и космическая промышленность без стали существовать также не могут.
В данной статье мы рассмотрели одни из самых интересных фактов о металлах и их сплавах. Надеемся, что данная статья была вам интересна.
Область применения и интересные факты о меди
Медь - чрезвычайно распространенный металл, и вы, вероятно, контактируете с ним в повседневной жизни гораздо чаще, чем думаете. На самом деле, в конструкции среднего дома содержится около 180 кг меди. Средний автомобиль содержит около 23 кг.
Некоторые из наиболее распространенных областей применения меди включают:
- Электропроводка;
- Водопровод;
- Антимикробные поверхности;
- Посуда;
- Архитектура;
- Монеты.
Причины, по которым медь так популярна:
Некоторые свойства меди действительно выделяют ее среди других металлов. Зная её свойства, легко понять, почему она так распространена.
Вот некоторые из основных полезных свойств меди:
- Она очень пластична (легко гнется и принимает нужную форму);
- Она очень хорошо проводит тепло и электричество;
- Она убивает бактерии и вирусы при контакте;
- Ее очень легко использовать в качестве сплава для других металлов;
- Она хорошо поддается вторичной переработке;
- Она также обладает хорошей коррозионной стойкостью.
Интересный факт: около 40% потребляемой в мире меди получают из переработанных материалов.
Медные провода и трубы
Около половины производимой сегодня меди в конечном итоге используется в строительстве, чаще всего либо в электрических проводах, либо в водопроводе.
Причина популярности меди для электрических проводов заключается в том, что она очень хорошо проводит электричество и устойчива к растрескиванию.
Другим распространенным металлом для электрических проводов является алюминий, но алюминий не обладает такой податливостью, как медь. В результате соединения алюминиевых проводов могут со временем ржаветь и трескаться, что приводит к пожароопасным ситуациям.
Именно поэтому алюминий больше не используется в электропроводке жилых домов. Медь дороже, но она и безопаснее.
Еще одно очень распространенное применение меди - это сантехника. Это практически идеальный материал для водопроводных труб.
Вот почему медные трубы используются в подавляющем большинстве домов:
- Она легкая и прочная; медь требует относительно небольшого количества опор для надежного крепления трубопроводов;
- Она легко выдерживает очень высокие температуры горячей воды;
- Она чрезвычайно устойчива к коррозии, медные линии могут буквально прослужить сотни лет;
- Медь обладает естественными антибактериальными свойствами, что означает меньшую вероятность появления микробов в редко используемых линиях;
- В отличие от пластика, медь чрезвычайно устойчива к химическим веществам. Если в почве вокруг вашего дома есть такие вещества, как пестициды, медь не позволит им просочиться в водопровод.
При всем этом ни один материал не является идеальным. Медь с трудом противостоит кислотам, что означает, что для воды из колодцев может потребоваться использование пластика. Медь также немного дороже пластиковых труб.
В любом случае, электрические провода/линии и водопроводные трубы - это, безусловно, самые распространенные области применения. Вот несколько других:
Элемент в сплавах металлов
Хотя почти чистая медь, безусловно, полезна сама по себе, медь также является популярным "ингредиентом" в сплавах других металлов.
Два наиболее распространенных сплава - это латунь и бронза.
Латунь, которая обычно состоит на 2/3 из меди и на 1/3 из цинка, обладает более высокой прочностью, чем чистая медь, и более устойчива к коррозии. Кроме того, она обычно имеет золотистый цвет, что делает ее популярной для декоративных изделий.
Бронза обладает еще более высокой прочностью. Обычно она изготавливается путем смешивания меди с оловом, хотя помимо них могут использоваться и другие металлы. Помимо искусства, бронза также используется в тех областях, где требуется пониженное трение и высокая прочность, например, в механических втулках.
Антимикробные поверхности
Нержавеющая сталь часто используется в местах, где требуется чистота, но на самом деле она не делает ничего, чтобы уничтожить нежелательные бактерии или вирусы. Ее просто легко мыть.
Другие металлы, такие как серебро и медь, действительно убивают микробы при контакте. Проблема в том, что эти металлы намного дороже нержавеющей стали.
Одним из эффективных способов недорогого использования этих металлов является гальваническое покрытие. Очень тонкий слой меди наносится на поверхность металла, и внезапно вы получаете все преимущества медной поверхности. Только не поцарапайте ее.
Это очень полезно в таких местах, как больницы или общественные места с высоким уровнем контакта.
Поверхность не обязательно должна быть из чистой меди. Такие сплавы как латунь, тоже эффективны.
Посуда
Медь имеет некоторые отличия от других видов металлов, используемых в посуде. Она чрезвычайно быстро нагревается, так как хорошо проводит тепло. С другой стороны, она также очень быстро остывает.
Считайте, что она находится на противоположном конце спектра от чугуна, который нагревается медленно, но долго сохраняет тепло.
Медные сковороды обычно используются для деликатных видов мяса или рыбы, когда вы хотите быстро обжарить ее, но не пережарить.
Следует помнить, что не стоит допускать контакта пищи с медью во время приготовления. Кислоты, которые обычно содержатся в любой пище, разрушают медь и просачиваются в пищу.
Именно поэтому практически вся медная посуда покрывается другим материалом. Это предотвращает прямой контакт между медью и пищей.
Чаще всего посуда покрывается цинком, хотя есть и несколько альтернативных вариантов.
Кровля и архитектура
Медная кровля то входит в моду, то выходит из нее. Кому-то она нравится, кому-то нет, но есть несколько интересных особенностей меди, которые выделяют ее среди других материалов.
Во-первых, медь - это самый долговечный кровельный материал, который только можно найти. Некоторые медные крыши прослужили до 1000 лет и до сих пор используются!
Это потому, что медь обладает безумной коррозионной стойкостью. Зеленый налет, который образуется в результате коррозии на меди, фактически создает прочный защитный барьер.
Например, Статуя Свободы, которая постоянно подвергается воздействию морской воды, существует уже более ста лет, а патина имеет толщину всего в два листа бумаги.
Помимо того, что медь прослужит вам дольше, она также является очень "зеленым" выбором. Она имеет тенденцию снижать счета за отопление/охлаждение помещения благодаря своей способности эффективно отражать солнечные ультрафиолетовые лучи вместо того, чтобы поглощать их.
Недостатком использования меди в архитектуре является то, что она чрезвычайно дорога и сложна для правильной установки. Поскольку медь очень податлива, тонкие листы меди легко помять и деформировать, если не соблюдать осторожность.
Монеты
По некоторым оценкам, медные монеты используются уже около 2 500 лет.
Большинство монет изготавливаются из меди, а затем покрываются другими металлами (например, никелем) для повышения устойчивости к царапинам и получения желаемого цвета.
Есть несколько причин, по которым медь является отличным материалом для изготовления монет:
- Она может выдержать удар и пережить десятилетия износа.
- Она устойчива к коррозии; металл не гниет даже при контакте с соленой водой. Если ваши монеты потускнели или позеленели, для их полного восстановления обычно достаточно на ночь положить их в емкость с кока-колой.
- Поскольку медь настолько податлива, ее очень легко штамповать. Это означает, что оснастка, необходимая для производства монет, может служить очень долго и требует гораздо меньших усилий.
В наше время есть еще одно замечательное преимущество использования меди в монетах:
Поскольку медь обладает высокой электропроводностью, торговые автоматы могут определить, является ли монета настоящей или нет, проверяя электрическое сопротивление. Именно это не позволит вам набрать тысячи пакетиков "чипсов", обманывая автоматы случайными круглыми кусочками металла.
В итоге, медь очень полезна. Несмотря на то, что она используется буквально тысячи лет, в обозримом будущем она не устареет.
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
18 различных типов металла — факты и применение
Многое произошло со времен бронзового века. Существуют тысячи различных типов и марок металла, и каждая из них разработана для очень специфических применений. Каждый день вы регулярно сталкиваетесь с десятками видов металлов. Вот интересное руководство, которое расскажет вам о некоторых из этих распространенных металлов и о том, где вы их найдете.
Сталь
Это, несомненно, самый распространенный металл в современном мире.
Сталь по определению - это железо смешанное с углеродом. Это соотношение обычно составляет около 99% железа и 1% углерода, хотя это соотношение может немного варьироваться.
Интересный факт: в 2017 году в мире было произведено более 1,8 миллиарда тонн стали (половина из которых была произведена в Китае). Средний африканский слон весит около 5 тонн. Если бы вы сложили слонов друг на друга, чтобы сформировать своеобразный мост на Луну (что на самом деле невозможно), он все равно был бы не таким тяжелым, как вес стали, производимой каждый год.
На самом деле существует много разных видов стали. Вот обзор основных типов:
Углеродистая сталь
Это базовая сталь, состоящая из углерода и железа, хотя в нее могут быть добавлены и другие элементы в очень небольшом количестве.
Три основные категории - это сталь с низким, средним и высоким содержанием углерода. Больше углерода - сталь будет тверже и прочнее. Меньше углерода - дешевле, мягче и проще в производстве.
Углеродистая сталь чаще всего используется в качестве конструкционного строительного материала, в простых механических компонентах и в различных инструментах.
Легированная сталь
Считайте, что это генетически модифицированная сталь. Легированная сталь производится путем добавления других элементов в смесь. Это изменяет свойства и, по сути, делает металл настраиваемым. Это чрезвычайно распространенный тип металла, поскольку его производство, как правило, остается очень дешевым.
Обычные легирующие элементы для стали включают марганец, ванадий, хром, никель и вольфрам. Каждый из этих элементов по-разному изменяет свойства металла.
Например, легирование стали может придать дополнительную прочность высокопроизводительным шестерням, повысить коррозионную и износостойкость медицинских имплантатов, а также увеличить давление, которое могут выдержать трубопроводы. В целом, сталь считается "рабочей лошадкой" в мире металлов.
Нержавеющая сталь
Технически это разновидность легированной стали, но существует так много её видов в таких огромных количествах, что обычно ей присваивается отдельная категория. Эта сталь специально ориентирована на устойчивость к коррозии.
В основном это просто сталь с заметным количеством хрома. При коррозии хром создает супертонкий слой, замедляющий образование ржавчины. Если вы сотрете этот барьер, тут же образуется новый.
Вы можете увидеть много изделий из нержавеющей стали на кухне: ножи, столы, посуда, все, что соприкасается с пищей.
Не очень приятный факт: если что-то сделано из нержавеющей стали, это не значит, что оно не может ржаветь. Различные составы в разной степени предотвращают ржавление. Нержавеющая сталь, которая используемая в соленой воде, должна быть особенно устойчивой к коррозии, чтобы не гнить. Но все виды нержавеющей стали ржавеют, если за ними не ухаживать должным образом.
Железо (кованое или литое)
Несмотря на то, что это супер-старомодный металл (особенно распространенный в «железный век»), он все еще имеет множество современных применений.
Во-первых, это основной ингредиент стали. Но помимо этого, вот несколько других областей применения и объяснение того, почему используется железо:
- Посуда (например, сковороды) - пористая поверхность позволит кулинарным маслам пригореть и создать естественную антипригарную поверхность.
- Дровяные печи - чугун имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, поэтому печь может выдерживать высокие температуры.
- Основания и рамы для тяжелой техники - этот тяжелый металл снижает вибрацию и обеспечивает жесткость
Интересный факт: железо - шестой по распространенности элемент во Вселенной.
Алюминий
Что касается металлов, то это действительно современный металл. Впервые алюминий был произведен в 1825 году, и с тех пор он стал основой для некоторых крупных достижений.
Например, из-за своего удивительного отношения прочности к весу это металл, который в значительной степени ответственен за полет и доставку человека на Луну. Он легко формируется (податлив) и не ржавеет, что делает его отличным средством для изготовления банок из-под газировки. И, что (возможно), самое главное, из него можно сделать очень тонкий лист, который можно использовать для приготовления барбекю из свежевыловленной рыбы до идеального состояния.
Хотя процесс производства алюминия немного сложнее, чем некоторых других металлов, на самом деле это чрезвычайно распространенный металл. Это самый распространенный цветной металл (не содержащий железа) на планете.
Хотя он не ржавеет, он окисляется. На самом деле железо - единственный металл, который по определению «ржавеет». При контакте с солью алюминий подвержен коррозии. Однако он не подвержен коррозии при контакте с водой. Это делает алюминий действительно полезным для изготовления таких вещей, как пресноводные лодки.
Магний
Магний - действительно классный металл. Он весит примерно на 2/3 меньше алюминия и обладает сравнимой прочностью. Благодаря этому он становится все более распространенным.
Чаще всего его можно встретить в виде сплава. Это означает, что его смешивают с другими металлами и элементами, чтобы получить гибридный материал со специфическими свойствами. Это также может облегчить его использование в производственных процессах.
Одно из самых популярных применений магния - автомобильная промышленность. Магний считается шагом вперед по сравнению с алюминием, когда речь идет о высокопрочном снижении веса, и он не является астрономически более дорогим.
В некоторых случаях магний можно увидеть в колесных дисках, блоках двигателя и коробках передач.
Однако у магния есть недостатки. По сравнению с алюминием он легче подвержен коррозии. Например, он подвергнется коррозии при контакте с водой, в то время как алюминий не ржавеет.
В целом он стоит примерно вдвое дороже алюминия, но в целом быстрее обрабатывается на производстве.
Интересный факт: магний очень огнеопасен и горит очень горячо. Металлическую стружку, опилки и порошок необходимо тщательно утилизировать во избежание взрыва.
Медь - еще один старомодный металл. Сегодня вы часто будете видеть его в виде сплава (подробнее об этом позже) или в достаточно чистом состоянии.
Распространенное применение - электроника, водопроводные трубы и гигантские статуи, олицетворяющие свободу. На меди образуется патина, или окисленный слой, который фактически предотвращает дальнейшую коррозию. По сути, она позеленеет и перестанет коррозировать. Благодаря этому она может прослужить века.
Статуя Свободы сделана из меди и покрыта патиной или оксидным слоем, что придает ей зеленовато-голубой оттенок.
Латунь
Латунь на самом деле представляет собой сплав меди и цинка. Полученный желтый металл действительно полезен по ряду причин.
Его золотистый цвет делает его очень популярным для декора. Этот металл часто используется в антикварной мебели в качестве ручек.
Он также чрезвычайно пластичен, что означает, что его можно выковать и сформировать. Вот почему он используется для медных духовых инструментов, таких как тубы, трубы и тромбоны.
Латунь также является отличным материалом для подшипников, поскольку она хорошо скользит по другим металлам.
Еще одно отличное свойство латуни - она никогда не искрится. Например, стальной молоток может вызвать искру, если по нему ударить определенным образом. Латунный молоток этого не делает. Это означает, что латунные инструменты отлично подходят для областей, где могут находиться легковоспламеняющиеся газы, жидкости или порошки.
Бронза
Этот металл изготавливается в основном из меди, но также содержит около 12% олова. В результате получается металл, более твердый и прочный, чем обычная медь.
Бронза также может быть сплавом с другими элементами. Например, распространенными легирующими элементами являются алюминий, никель, цинк и марганец. Каждый из них может очень заметно изменить металл.
Бронза имеет огромное историческое значение (например в бронзовом веке), и её легко отличить. Часто её можно увидеть в массивных церковных колоколах. Бронза твердая и прочная, поэтому при ударе не трескается и не гнется, как другие металлы. Кроме того, она лучше звучит.
Современное использование бронзы включает в себя скульптуры и произведения искусства, пружины и подшипники, а также гитарные струны.
Интересный факт: бронза была первым искусственным сплавом.
Это интересный металл, потому что он очень полезен. Сам по себе он имеет довольно низкую температуру плавления, что делает его очень простым в отливке. Материал легко течет при плавлении, а получаемые изделия получаются относительно прочными. Его также очень легко расплавить, чтобы переработать.
Цинк - действительно распространенный металл, который используется в покрытиях для защиты других металлов. Например, часто можно увидеть оцинкованную сталь, которая в основном представляет собой просто сталь, смоченную в цинке. Это помогает предотвратить ржавление.
Интересный факт: ежегодно производится около 12 миллионов тонн цинка, половина из которых идет на цинкование.
Титан
Это действительно потрясающий современный металл. Впервые он был обнаружен в 1791 году, впервые создан в чистом виде в 1910 году и впервые изготовлен вне лаборатории в 1932 году.
Титан на самом деле очень распространен (седьмой по распространенности металл на Земле), но его действительно сложно очистить. Вот почему этот металл такой дорогой. Но он также очень ценен:
- Титан биосовместим, а это означает, что ваше тело не будет сопротивляться и отвергать его. Медицинские имплантаты обычно изготавливают из титана.
- Его соотношение прочности к весу выше, чем у любого другого металла. Это делает его чрезвычайно ценным для всего, что летает.
- Он действительно устойчив к коррозии.
- Нитрид титана (титан, прореагировавший с азотом в высокоэнергетическом вакууме) - это безумно твердое покрытие с низким коэффициентом трения, которое наносится на металлические режущие инструменты.
Интересный факт: титан сопротивляется коррозии потому, что он мгновенно вступает в реакцию с кислородом, создавая очень тонкий и прочный барьер, защищающий металл. Если соскрести барьер, мгновенно образуется новый.
Еще один забавный факт: титан не встречается в природе сам по себе. Он всегда соединен с другим элементом.
Вольфрам
Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления и самый высокий предел прочности на разрыв среди всех чистых металлов. Это делает его чрезвычайно полезным.
Около половины всего вольфрама используется для производства карбида вольфрама. Это безумно твердый материал, который используется для изготовления режущих инструментов (для горнодобывающей и металлообрабатывающей промышленности), абразивов и тяжелого оборудования. Он может легко резать титан и высокотемпературные сверхпрочные сплавы.
Он получил свое название от шведских слов «вольфрам», что означает «тяжелый камень». Его плотность примерно в 1,7 раза выше плотности свинца.
Вольфрам также является популярным легирующим элементом. Поскольку его температура плавления очень высока, его часто сплавляют с другими элементами для изготовления таких вещей, как сопла ракет, которые должны выдерживать экстремальные температуры.
Адамантий
Его не существует. К счастью.
Никель
Никель - очень распространенный элемент, который используется повсеместно. Чаще всего он применяется в производстве нержавеющей стали, где он повышает прочность и коррозионную стойкость металла. На самом деле, почти 70% никеля в мире используется для производства нержавеющей стали.
В составе пятицентовой американской монеты никель составляет 25%.
Никель также является распространенным металлом, используемым для нанесения покрытий и легирования. Его можно использовать для покрытия лабораторного и химического оборудования, а также всего, что требует действительно гладкой, полированной поверхности.
Интересный факт: никель получил свое название из немецкого фольклора средневековой эпохи. Никелевая руда очень похожа на медную, но когда старые шахтеры не смогли получить из нее медь, они обвинили в этом озорного призрака по имени Никель.
Кобальт
Этот металл издавна использовался для получения синего пигмента в красках и красителях. Сегодня он в основном используется для изготовления износостойких, высокопрочных стальных сплавов.
Сам по себе кобальт очень редко добывают, на самом деле это побочный продукт производства меди и никеля.
Олово
Олово очень мягкое и ковкое. Оно используется в качестве легирующего элемента для изготовления таких вещей, как бронза (1/8 часть олова и 7/8 части меди).
Забавный факт: когда вы сгибаете брусок олова, вы можете услышать нечто, называемое "оловянным криком". Это звонкий звук реорганизации кристаллической структуры (так называемое двойникование).
Свинец
Свинец действительно мягкий и податливый, а также очень плотный и тяжелый. У него очень низкая температура плавления.
В 1800-х годах было обнаружено, что свинец на самом деле является довольно токсичным веществом. Вот почему в наше время это не так распространено, хотя не так давно его все еще находили в красках и пулях.
Свинец - это нейротоксин, который, помимо прочего, может вызывать повреждение мозга и проблемы с поведением.
Тем не менее, у него все еще есть современные применения. Например, он отлично подходит для защиты от радиации. Его также иногда добавляют в медные сплавы, чтобы облегчить их резку. Смесь свинца и меди часто используется для улучшения характеристик подшипников.
Кремний
С технической точки зрения кремний - это металлоид. Это означает, что он обладает как металлическими, так и неметаллическими качествами.
Например, он похож на металл. Он прочный, блестящий, гибкий и имеет высокую температуру плавления. Однако он ужасно проводит электричество. Отчасти поэтому он не считается полноценным металлом.
Тем не менее, этот элемент часто встречается в металлах. Его использование для легирования может сильно изменить свойства металла. Например, добавление кремния в алюминий облегчает его сварку.
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
40 интересных фактов о металлах
Большинство элементов в периодической таблице это металлы, плюс есть многочисленные сплавы, состоящие из смесей металлов. Итак, неплохо было бы узнать, что такое металлы и кое-что о них. Вот 40 интересных и полезных фактов об этих важных материалах:
Самый чистый металл - Германий
Германий, очищенный по технологии зонального синтеза с чистотой "тринадцать девять" (99,999999999%).
Самый распространенный металл – Алюминий
Около 8 процентов земной коры состоит из Алюминия. Соединения алюминия встречаются по всему миру. Обычная почва также содержит много алюминатов.
Хотите больше узнать про алюминий? Тогда мы советуем прочитать в нашем блоге статью: «Как обрабатывать алюминий: Все, что вам нужно знать!».
Трехводный боксит представляет собой минерал гидроксида алюминия и является основным компонентом в месторождении бокситов.
Самый редкий металл – Полоний
Самый легкий металл – Литий
Первой найденной литиевой рудой был пертит.
Самый тугоплавкий металл - Вольфрам
Температура плавления составляет 3410 ℃, температура кипения - 5700 ℃. Вольфрам используется в лампах накаливания. При включенной лампе, температура накала нити выше 3000 ℃, только вольфрам может выдержать такую высокую температуру. Китай является крупнейшей в мире страной по хранению вольфрама, в основном шеелита и вольфрамита.
Металл с самой низкой температурой плавления - Ртуть
Киноварь является основным минеральным сырьем для рафинирования ртути. Кристалл может быть использован в качестве важного материала для лазерной технологии.
Самый производимый металл - железо
Железо является металлом с самым высоким годовым объемом производства. В 2017 году мировое производство нерафинированной стали достигло 1,6912 млрд тонн. Железо также является вторым по распространенности металлическим элементом в земной коре.
Гематит широко распространен в природе, является важным сырьем для получения железа, а также может использоваться в качестве красного пигмента.
Металл, который лучше всего поглощают газ - Палладий
Один объем металлического палладия при комнатной температуре может поглотить 900-2 800 объемов водорода.
Платино-палладиевый рудник
Самый податливый металл – Золото
1 грамм золота может быть вытянут в нить длиной 4000 метров; если сплющивать золото, то толщина может достигать 5x10e-4 мм.
Самый ковкий металл - Платина
Самородная платина
Самый проводящий металл - Серебро
Самородное серебро
Самые распространенный металл в организме человека - Кальций
Кальций является самым распространенным металлическим элементом в организме человека, составляя примерно 1,4% человеческого тела.
Основной состав доломита - CaMg(CO3)2
Переходный металл высшего класса - Скандий
Порошок скандия является легковоспламеняющимся веществом. Есть предположения, что скандий будет основой нового ракетного топлива, которое сможет обеспечить передвижение кораблей между планетами.
Самый дорогой металл – Калифорний
В 1975 году считалось, что в мире всего около грамма калифорния, а грамм стоил около 1 миллиарда долларов.
Самый простой в использовании сверхпроводящий элемент - Ниобий
Когда он охлаждается до температуры -263,9℃, он превращается в сверхпроводник, который практически не имеет сопротивления.
Pyrochlore. A mineral containing niobium
Самый тяжелый металл - Осмий
Иридий весит 22,59 грамма на кубический сантиметр, его плотность примерно в два раза выше свинца и в три раза выше железа.
Наименее твердый металл - Натрий
Sodium chloride
Самый твердый металл - Хром
Хром (Cr), известный как "твердая кость", - это серебристо-белый металл, чрезвычайно твердый и хрупкий. По шкале Мооса - 9, уступает только алмазам.
Хромово-свинцовая руда является первым искусственным минералом, который был открыт.
Самый ранний из используемых металлов - Медь
Chalcopyrite. Chinese Shang Dynasty already used chalcopyrite to refine copper
Металл с наибольшим количеством жидкости - Галлий
Галлий является побочным продуктом промышленной переработки сфалерита, пирита, бокситов и германия. На рисунке изображен чистый галлий.
Металл, который с наибольшей вероятностью создаст электрический ток при воздействии света - Цезий
Цезиевый цеолит, ранее известный как креманит
Самый активный элемент щелочноземельных металлов - Барий
Химическая активность бария очень велика, он является самым активным среди щелочноземельных металлов. Он был введен в качестве металлического элемента в 1808 году.
Наиболее распространенным минералом в природе является барит.
Металл, который больше всех боится холода - Олово
Когда температура ниже 13,2 ℃, олово начинает разрушаться; когда температура ниже -30 ~ -40 ℃, оно немедленно превращается в порошок, это явление часто называют "оловянной чумой".
"Оловянная чума"
Наиболее токсичный металл для человека – Плутоний
Он в 486 миллионов раз смертоноснее мышьяка и является самым мощным канцерогеном, а 1х10-6 граммов плутония способны вызвать рак.
Самый крупный самородок золота
Находка была сделана 19 октября 1872 года на золотом руднике "Звезда надежды" в районе Хиллендер в Австралии, вес находки 214,3 килограмма.
Самое большое природное золото было сфотографировано вместе с его первооткрывателем в 1872 году.
Самое крупное натуральное серебро
Крупнейший самородок меди
Самые большие запасы радиоактивных элементов в море - Уран
Уран - самый распространенный радиоактивный элемент в морской воде, его количество оценивается в 4 миллиарда тонн, что в 1544 раза больше, чем на суше.
Урановая руда
Самые распространенные элементы в морской воде - калий
Калий присутствует в морской воде в виде ионов калия, его содержание составляет около 0,38 г/кг, это элемент с самым высоким содержанием в морской воде.
Нитрат может быть непосредственно произведен путем добычи и обогащения
Металл с наибольшим атомным номером среди стабильных элементов - свинец
Свинец имеет самый высокий атомный номер среди всех стабильных химических элементов. В природе существует четыре стабильных изотопа: свинец 204, 206, 207 и 208.
Свинцовая руда
Самый распространенный аллергенный металл для человека - Никель
Никель является наиболее распространенным сенсибилизирующим металлом, и около 20 процентов людей имеют аллергию на ионы никеля.
Nickel mine, also known as “red nickel mine”
Самый важный металл в аэрокосмической промышленности - Титан
Титан - это серый переходный металл, характеризующийся легкостью, высокой прочностью и хорошей коррозионной стойкостью, который называют "космическим металлом".
Титановая руда
Самый кислотный металл - Тантал
Как в холодных, так и в жарких условиях он не вступает в реакцию с соляной кислотой, концентрированной азотной кислотой и “хлороазотической кислотой”. Даже при помещении в концентрированную серную кислоту при температуре 175 ℃ в течение года толщина коррозии составляет всего 0,0004 мм.
Танталовая руда
Металл с наименьшим атомным радиусом - Бериллий
Самый коррозионностойкий металл - Иридий
Иридиевая кислота очень химически стабильна, нерастворима в кислотах, и только губчатый иридий медленно растворяется в горячей водной среде. Если он находится в компактном состоянии, то даже кипящая водная вытяжка не может его разъесть.
Иридий естественным образом присутствует в платиновом руднике
Самый отличительный по цвету металл - Медь
Медный порошок
Металл с наибольшим количеством изотопов - Олово
Самый тяжелый щелочной металл - Франций
Образуется при распаде актинидов, является радиоактивным металлом. Это самый тяжелый металл в ряду щелочных металлов. Атомная масса - 223.
Последний металл, найденный человеком - Рений
Суперметалл рений - действительно редкий элемент, к тому же он не образует фиксированных минералов, обычно связанных с другими металлами. Это делает его последним элементом, найденным в природе.
Металл Рений содержится в молибдене
Самые особенный металл при комнатной температуре - Ртуть
При комнатной температуре металлы обычно находятся в твердом состоянии, но ртуть является самым необычным металлом, и единственная находится в жидком состоянии при комнатной температуре.
Жидкая ртуть, также известная как "меркурий"
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Читайте также: