Література: Попель П.П. Хімія: підруч. для 10 кл. загальноосвіт. навч. Закл./П.П.Попель, Л.С. Крикля.-К.:ВЦ «Академія», 2009.- с173-178

Більшість металів при їх сумісному плавленні змішуються один з одним і, кристалізуючись, утворюють сплави та/чи інтерметалічні сполуки. Всі сплави, як і метали, в твердому стані кристалічні. Сплави поділяють на однорідні і неоднорідні. Більшість сплавів належить до неоднорідних.

Однорідні сплави утворюються в тих випадках, коли атоми одного металу можуть заміщатися атомами другого металу у вузлі кристалічної ґратки. При такому заміщенні утворюються кристали із структурою схожою на структуру вихідних металів, проте із атомами різного сорту, чим і обумовлюється однорідність сплава. Такі сплави називають твердими розчинами. Тверді розчини утворюють золото із сріблом, нікель з міддю і ін.

Неоднорідні сплави являють собою механічну суміш кристаликів обох металів. При цьому кожний із металів зберігає своюкристалічну ґратку. Наприклад, сплав олова зі свинцем (припій) складається з кристаликів чистого олова і кристаликів чистогосвинцю.

Сплави можуть утворюватись не тільки двома, а й кількома металами. Сплави з двох металів називають подвійними, з трьох — потрійними і т. д. Крім того, до складу сплавів можуть входити і неметали, як вуглець, фосфор, сірка тощо. Деякі метали при сплавленні утворюють хімічні сполуки. При цьому одні хімічні сполуки підлягають правилам звичайної валентності, як Mn₂Sn, Mg₂Pb і ін., а деякі не підлягають, наприклад CuZn₃, Cu₃Sn, Fe₃C тощо. Хімічні сполуки металів характеризуються власною кристалічною ґраткою, відмінною від кристалічних ґраток металів, які входять до її складу. При надлишку одного з металів хімічні сполуки можуть утворювати як тверді розчини, так і механічні суміші.

За своїми властивостями сплави різко відрізняються від чистих металів, з яких вони складаються. Температура плавлення сплавів звичайно нижча від температури плавлення металів, що входять до їхнього складу. Так, натрій і калій при певному складі утворюють сплав, який при звичайній температурі є рідиною, хоча натрій плавиться при 97,5°С, а калій — при 62,3°С.

Твердість сплавів у більшості випадків вища від твердості окремих металів, що їх утворюють. Наприклад, добавка 1% берилію доміді збільшує її твердість у 7 разів. Ковкість і пластичність металів у сплавах звичайно знижується. Тепло- і електропровідністьметалів у сплавах теж зменшується. Механічна міцність сплавів, навпаки, у більшості випадків підвищується. Навіть незначні домішки іншого металу часто різко підвищують міцність сплаву. Хімічні властивості металів у сплавах теж змінюються. Наприклад, при додаванні до звичайної сталі 15—20% силіцію одержують кислотостійку сталь.

Металічні сплави мають надзвичайно велике значення, оскільки в техніці застосовують звичайно не чисті метали, а сплави. Сучасна техніка вимагає сплави з найрізноманітнішими властивостями: надтверді і м'які, тугоплавкі і легкоплавкі, стійкі до дії різних газів,кислот, лугів і т. д. Тепер відомо вже кілька тисяч різних сплавів з різноманітними властивостями. Серед них найбільш поширені сплави на основі заліза і алюмінію.

11.15 Склад застосування найпоширеніших сплавів

Характерною рисою металів є їхня здатність утворювати один з одним чи з неметалами сплави. Щоб одержати сплав, суміш металів звичайно піддають плавленню, а потім прохолоджують з різною швидкістю, що визначається природою компонентів і зміною характеру їхньої взаємодії в залежності від температури. Іноді сплави одержують спіканням тонких порошків металів, не прибігаючи до плавлення (порошкова металургія). Отже сплави - це продукти хімічної взаємодії металів.

Кристалічна структура сплавів багато в чому подібна чистим металам, що, взаємодіючи один з одним при плавленні і наступній кристалізації, утворять: а) хімічні сполуки, називані інтерметалідами; б) тверді розчини; в) механічну суміш кристалів компонентів.

Той чи інший тип взаємодії визначається співвідношенням енергії взаємодії різнорідних і однорідних часток системи, тобто співвідношенням енергій взаємодії атомів у чистих металах і сплавах.

Сучасна техніка використовує величезне число сплавів, причому в переважній більшості випадків вони складаються не з двох, а з трьох, чотири і більшого числа металів. Цікаво, що властивості сплавів часто різко відрізняються від властивостей індивідуальних металів, який вони утворені. Так, сплав, що містить 50% вісмуту, 25% свинцю, 12,5% олова і 12,5% кадмію, плавиться усього при 60,5 градусах Цельсія, у той час як компоненти сплаву мають відповідно температури плавлення 271, 327, 232 і 321 градус Цельсія. Твердість олов'яної бронзи (90% міді і 10% олова) утроє більше, ніж у чистої міді, а коефіцієнт лінійного розширення сплавів заліза і нікелю в 10 разів менше, ніж у чистих компонентів.

Однак деякої домішки погіршують якість металів і сплавів. Відомо, наприклад, що чавун (сплав заліза і вуглецю) не має ту міцність і твердістю, що характерні для сталі. Крім вуглецю, на властивості стали впливають добавки сірки і фосфору, що збільшують її крихкість.

Серед властивостей сплавів найбільш важливими для практичного застосування є жароміцність, корозійна стійкість, механічна міцність і ін. Для авіації велике значення мають легкі сплави на основі магнію, чи титана алюмінію, для металообробної промисловості - спеціальні сплави, що містять вольфрам, кобальт, нікель. В електронній техніці застосовують сплави, основним компонентом яких є мідь. Надпотужні магніти удалося одержати, використовуючи продукти взаємодії кобальту, самарію й інших рідкоземельних елементів, а зверхпровідні при низьких температурах сплави - на основі інтерметалідів, утворених ніобієм з оловом і ін.

Завдання для самоперевірки

1. Які вид сплавів ви знаєте?

2. Які головні переваги сплавів?

3. Як ззастосовуються сплави в техніці?

Поиск по сайту: