инвар сплав каких металлов
Инвар (Invar) – металл (сплав) высокостабильной механики
Главная страница » Инвар (Invar) – металл (сплав) высокостабильной механики
Высокоточные механические системы являются неотъемлемой частью многих современных технологий. Однако для производства высокоточных механических систем требуется соответствующий материал – металл или сплав, характеристики которого позволяют достичь нужного результата. И здесь на сцену механической инженерии выходит Инвар — металл, применимый там, где желательна высокая степень стабильности размеров при изменении температуры. Рассмотрим, что представляет собой уникальный сплав в действительности, чтобы иметь ясное представление.
Инвар — история появления железоникелевого сплава
Сплав Инвар впервые удалось получить гражданину швейцарского происхождения — инженеру-физику Шарлю Эдуарду Гийому. Событие это случилось в 1896 году, в момент пребывания физика в Париже (Франция). Физик занимался изысканиями металла, обладающего низким коэффициентом расширения, и обнаружил интересную деталь. Оказалось, что КТР (Коэффициент Термического Расширения) железо-никелевого сплава очень низкий при содержимом структуры: 36% никеля + 64% железа.
Инвар, кроме всего прочего, торговый бренд французской компании «Imphy Alloys», специалистами которой впервые было запущено промышленное производство Инвара. Полное наименование продукта, однако, презентуется как Invar 36 (FeNi36). Наименование Инвар никак не связано с термином инвариантность, как это может показаться при первом знакомстве. К тому же низкий КТР сплава отмечается в ограниченном диапазоне температур (4 — 38°C).
Что такое Инвар для прецизионных механических систем?
Внешне Инвар напоминает сталь и при контактном исследовании оставляет те же ощущения. Это очевидно, так как имеет место сплав чёрных металлов, в составе которого железо является основным компонентом. Этот сплав железа с никелем содержит 0,01% — 0,1% углерода. Сплав высокой чистоты, как правило, содержит 0,01% углерода или менее того.
Стержневые элементы высокоточных механических конструкций, изготовленные из уникального железоникелевого сплава Invar 36
Содержание углерода вместе с другими «примесями» является основным фактором временной стабильности Инвара. Помимо железа и никеля, допустимо содержание:
Точное процентное содержание отмеченных элементов варьируется в зависимости от спецификации и производства. Модификация Супер-Инвар содержит около 5% кобальта за счёт снижения на 5% содержания никеля. Другая модификация – Ковар, содержит 54% железа, 29% никеля, 17% кобальта.
Механические свойства Инвар 36 против нержавеющей стали 304
В принципе, сплав Инвар по механическим свойствам сравним со сталью. Однако следует отметить несколько различий между сплавом Инвар 36 и нержавеющей сталью 304:
все эти показатели ниже для Инвара.
Коэффициент термического расширения Инвар и Супер-Инвар намного ниже того же показателя популярных металлов — алюминия и стали. С точки зрения атомарной структуры, тепловое расширение отражается увеличением среднего расстояния между атомами. Большая энергия связи атомов в материале приводит к более низкому показателю КТР.
Пример продукта для использования в области механики — листового металла, изготовленного на основе уникального железоникелевого сплава Инвар
Коэффициент термического расширения Супер-Инвара приближается к нулевому КТР при специальной термообработке. Однако такое состояние возможно лишь в очень ограниченном диапазоне температур. Более медленное изменение КТР с изменением температуры сплава Инвара 36, делает этот материал предпочтительнее Супер-Инвара для применений, где есть значительные изменения температуры.
Низкий коэффициент термического расширения Инвар 36 оптимально подходит для инженерии в области опто-механики. Именно здесь, как правило, создаются системы, инвариантные к температуре. То есть системы, которые должны соответствовать определённым целям производительности за счёт изменения температуры.
Длина волны света для оптических систем в видимой части спектра составляет приблизительно 0,5 мкм. Системные требования обычно предполагают, чтобы оптические элементы выдерживались с некоторым допуском около этого значения. В этом плане конструкционный металл с низким коэффициентом теплового расширения видится исключительной ценностью.
Процедура механической обработки / термообработки
В отличие от инженерных чертежей алюминиевых и стальных деталей, чертежи деталей, выполненных из Инвара, как правило, содержат подробную процедуру механической обработки / термообработки. Целью этой процедуры является получение оптимального коэффициента теплового расширения и временной стабильности.
Такая процедура обработки обычно включает термообработку «MIT» или «Lement». На простом чертеже с использованием такого вида термической обработки, соответственно, указывается следующее:
Отмеченная технологическая процедура относительно проста, не требует значительных материальных расходов. Тем не менее, существует проблема. Тяжелая обработка, — резание на глубину более 100 мкм, способна нарушить термообработку, что приводит к необходимости проведения ещё одного цикла термообработки.
Металлическая проволока, изготовленная на базе железоникелевого сплава с уникальными температурными свойствами
Процедура, альтернативная описанной выше (используемой для высокоточных деталей из инвара), включает черновую обработку, близкую к конечному размеру (
1,3 мм). Затем выполняется термообработка и получистовая обработка (
0,13 мм). Далее выполняется ещё одна термообработка (отличная от первой). На заключительном этапе машинная автоматическая обработка.
Эти процедуры могут быть рекомендациями некоторых компаний производителей. Обычно варьируются в зависимости от желаемого уровня точности. Другие инструкции на техническом чертеже могут указывать верхнюю границу температуры материала, а также запрет на магнитный зажим при обработке.
Также следует отметить — Инвар подвержен коррозии, что заставляет производителей покрывать металл никелем или хромом. Кроме того, инженерам и техникам важно знать: механическая пара нержавеющая сталь – Инвар 36, даёт дефект быстрого истирания.
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Слесарное дело
Инструмент
Материалы
Инвар (англ.: Invar) – это сплав железа (64 %) и никеля (36 %), обладающий очень низким коэффициентом теплового расширения. Он также известен под другими обозначениями: инвар 36 (Invar 36), нило-аллой 36 (Nilo alloy 36), нилвар (Nilvar), НС 36 (NS 36), пермаллой Д (Permalloy D), радио-металл 36 (Radio metal 36), вакодил 36 (Vacodil 36). Данному сплаву присвоен номер материала 1.3912.
Название «инвар» происходит от латинского слова invarians («неизменный») и означает «сплав, имеющий неизменяемый коэффициент теплового расширения». То же самое название используется как общее обозначение группы уникальных сплавов и соединений, которые в определенных диапазонах температур имеют аномально низкий или отрицательный коэффициент теплового расширения.
Invar – это торговая марка компании Imphy Alloys Inc., в настоящее время принадлежащей сталелитейному концерну Arcelor Mittal. Сплавы инвар находят широкое применение в промышленной сфере в тех случаях, когда от какого-либо устройства требуется неизменность линейных размеров при колебаниях температуры.
Явление практически полного отсутствия теплового расширения было открыто в 1896 году швейцарским физиком Шарлем Гийомом (фр.: Charles Guillaume) при исследовании сплава Fe65Ni35. В 1920 году за это открытие ученый был удостоен Нобелевской премии в области физики. Швейцарец работал в Международном бюро мер и весов и занимался поиском дешевого материала для изготовления эталонов мер длины и массы. В то время эти эталоны, например, эталон метра, изготавливались из очень дорогого платиноиридиевого сплава.
Инвар Fe65Ni35 содержит 65 % железа и 35 % никеля. Для изменения механических свойств сплава к нему в качестве легирующих присадок добавляется до 1 % магния (Мg), кремния (Si) и углерода (C). Путём присадки 5 % кобальта (Co) можно ещё больше понизить коэффициент теплового расширения сплава. Такой сплав называется иновко (Inovco; FeNi33Co4,5). Его коэффициент теплового расширения α при температуре от 20 °C до 100 °C равен 0,55 ´ 10 –6 /К. Другие варианты этого сплава отличаются от него величиной КТР. Так, коэффициент теплового расширения ковара (Kovar) составляет около 5 ´ 10 –6 /К.
В настоящее время известно множество других сплавов, обладающих эффектом инвара, в том числе:
– с кубической гранецентрированной решеткой: FeMn, CoMn, FeNi, FePd, FePt, CoMnFe, FeNiPt, FeNiMn и многие другие;
– с кубической объемноцентрированной решеткой: CrFe, CrMn;
– с гексагональной максимально плотной упаковкой атомов: CoCr;
– аморфные: FeB, FeP и многие другие.
Свойства инвара на примере сплава Fe65Ni35:
удельное электрическое сопротивление = 0,75-0,85 Ом · мм 2 /м,
модуль упругости = 140-150 ГПа,
твердость по Бринеллю = 160,
Явление почти полного отсутствия теплового расширения объясняется отрицательной объемной магнитострикцией кристаллической решетки инвара или других аналогичных сплавов. Это означает, что в результате взаимного отталкивания магнитных полюсов отдельных атомов сплава его кристаллическая решетка «надувается», то есть увеличиваются расстояния между атомами. Однако этот эффект снижается с увеличением температуры (из-за уменьшения магнитных моментов отдельных атомов), что ведет к сжатию кристаллической решетки. Таким образом, уменьшение отрицательной объемной магнитострикции при возрастании температуры противодействует тепловому расширению, которое стремится увеличить расстояния между атомами. В определенных диапазонах температур эти физические явления способны настолько компенсировать друг друга, что при этом фактически не происходит изменение межатомных расстояний, что препятствует изменению длины (или объема) твердого тела. Эффект инвара исчезает вместе с исчезновением магнитных моментов атомов после достижения температуры магнитного упорядочения соответствующего материала, то есть температуры Кюри или температуры Нееля.
Изначально инвар применялся для изготовления дешевых эталонов мер массы и длины. Кроме того, он использовался в конструкциях высокоточных маятниковых часов и хронометров. В наши дни из этого сплава часто изготавливается один слой структуры биметаллов.
Сплавы инвар применяются в большом числе изделий, от которых требуется высокая стабильность линейных размеров при колебаниях температуры. Так, инвар используется в производстве теневых масок для приемных трубок цветных телевизоров, переходов стекло-металл, мембранных танков для перевозки сжиженного природного газа, подложек чипов, корпусов лазерных устройств, волноводов, а также астрономических и сейсмографических приборов. Разработка метода сварки инвара позволила расширить возможности его применения. В геодезии используется проволока из инвара для изготовления прецизионных нивелирных реек, а также для высокоточного измерения коротких расстояний (приблизительно до 20 метров), например, в туннеле- и плотиностроении. Кроме того, из инвара изготавливаются некоторые формы для ламинирования, применяемые в технологии изготовления крупных деталей из пластика, армированного углеволокном.
Инвар
Решение научно-технических задач часто связано с поиском материалов, обладающих свойствами, которых нет у природных материалов. К таким прогрессивным разработкам можно отнести прецизионные сплавы, в частности, инвар.
Под прецизионными сплавами понимают такие металлические сплавы, которые придают выбранному основному металлу дополнительные, заранее заданные свойства. Иногда удаётся получить уникальные физические, химические или механические свойства. Итоговый результат определяется процентным соотношением каждого из металлов в сплаве. Для получения подобных сплавов используют следующие металлы: железо, никель, медь, кобальт и многие другие.
Очень интересную группу составляют прецизионные сплавы, обладающие так называемыми аномальными свойствами. Например, у них практически не изменяются, или изменяются в небольших пределах физические свойства при изменении внешних воздействий:
Наиболее применяемых подобных сплавов насчитывается около двенадцати. Самые распространённые: инвар (магнитный сплав железа с никелем), элинвар, константан, перминвар, манганин.
Инвар получил своё название от латинского слова «неизменный». Он создан достаточно давно — ещё в 1896 году швейцарским химиком и металлургом Гийомом. Однако свойства этого сплава были оценены по достоинству гораздо позже. Сам автор за это открытие получил Нобелевскую премию по физике. Особое внимание обратили на физико-химические свойства инвара разработчики точной измерительной техники.
Физико-химические свойства инвара
Внешний вид сплава
К физически свойствам относятся:
Эти уникальные физические характеристики объясняются следующими химическими свойствами:
Для улучшения характеристик его подвергают различным видам механической обработки. Чтобы повысить прочность проводят холодную пластическую деформацию, а затем термообработку при низкой температуре. Повышение стойкости к коррозии достигается специальной полировкой. Высокой устойчивости к воздействию агрессивной внешней среды добиваются нанесением специальных защитных покрытий.
Часто на практике применяются две разновидности инвара: суперинвар с пониженным коэффициентом линейного расширения и нержавеющий инвар, в состав которого входит железо (почти 37%), кобальт (не менее 54%), хром (около 9%).
Применение инвара
Данный сплав железа с никелем изготавливается в форме проволоки или тонкой плоской ленты. Иногда по требованию заказчика ему придают другую форму. Это могут быть: небольшие по размеру листы, прутки или лента. Улучшение свойств обеспечивается за счёт создания особых технологических условий: плавки, последующей термической обработки, специфической деформации и обработки поверхности.
Инвар используется для производства некоторых деталей приборов, измерительной и экспериментальной аппаратуры, которые не должны менять свои линейные размеры в зависимости от изменений окружающей температуры. Из этого сплава изготавливают различные датчики, преобразователи энергии, одну из составляющих биметаллических элементов. Благодаря своим характеристикам он использовался для производства эталонов длины и массы.
Инвар применяется также в бытовой технике: телевизорах, радиоприёмниках, аудио и видеомагнитофонах, некоторых моделях высокоточных маятниковых часах.
Небольшие размеры деталей, сложность и высокая стоимость производства требует аккуратного обращения с аппаратурой, имеющей в своём составе прецизионные сплавы, такие как инвар.
Разновидности инвара применяются при производстве переходов металл-стекло, мембранных ёмкостей для перевозки сжиженного газа, в микроэлектронике в качестве подложек чипов, корпусов лазерных установок, волноводов. В последнее время разработана надёжная методика сварки. Это позволило значительно расширить область его применения.
Инва́р (лат. invariabilis — неизменный, англ. Invar) — сплав, состоящий из никеля (Ni, 36 %) и железа (Fe, остальное), обладает уникально низким коэффициентом температурного расширения и практически не изменяет линейные размеры в интервале температур от −100 до +100 °C. FeNi36 или 36Н по ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки».
Коэффициент теплового расширения инвара
1,2⋅10−6/°C в интервале температур от −20 до 100 °C[2]. Очень чистый сплав 36Н (с содержанием кобальта менее 0,1 %) имеет ещё меньший коэффициент линейного расширения 0,62—0,65⋅10−6/°C.
Литейно-технологические свойства 36Н
Температура плавления инвара: 1450 °C
Механические свойства при Т=20 o С 36Н
Физические свойства плава 36Н
Модуль упругости первого рода
Зарубежные аналоги материала 36Н
| США | Германия | Англия | Польша | Чехия | ||||||
| — | DIN,WNr | BS | PN | CSN | ||||||
|
|
|
|
|
Используется в точном приборостроении для изготовления мерных проволок в геодезии, эталонов длины, деталей часовых механизмов, деталей барографов и высотомеров, несущих конструкций лазеров. Т.е. применяется для деталей приборов, требующих постоянства размеров в интервале климатических температур. Инвар 36Н применяют в авиационной промышленности, инструментальной промышленности, в приборостроении, для деталей лазерных установок, при изготовлении технологического оборудования для транспортировки и хранения сжиженного газа.
36Н — инвар, имеет однофазную внутреннюю структуру. Плотность 8130 кг/м³, температура плавления 1425 °C.
Особенности сплава железа и никеля
| Инвар | |
| Внешний вид: серебристо-серый с металлическим блеском | |
| Химический состав | |
| — 64 % — 36 % | |
| Тип сплава | |
| Однофазный инварный, нержавеющий сплав на основе железа. Прецизионный сплав. | |
| Физические свойства | |
| Плотность | 8130 кг/м³ |
| Температура плавления | 1425 °C |
| Диапазон рабочих температур | от −100 до +100 °C |
| Коррозионная стойкость | высокая |
| Маркировка | |
| FeNi36 | |
| Аналоги | |
| Ковар, Элинвар | |
| Применение | |
| точные измерительные приборы | |
| Торговые марки | |
| Invar™ | |
См. также: Инварные сплавы
(лат. invariabilis — неизменный) — сплав, состоящий из никеля (Ni, 36 %) и железа (Fe, остальное). Именуется как FeNi36, 64FeNi в США, российские аналоги именуются по ГОСТ как
36Н
[1]UNS K93600.
«Invar» — зарегистрированная торговая марка компании ArcelorMittal, но сплавы с таким составом изготавливаются и другими компаниями.
О свойствах железа
Чистое железо — серебристо-серого цвета, обладает пластичностью и ковкостью. Самородные слитки, встречающиеся в природе, имеют ярко выраженный металлический блеск и значительную твердость. На высоте и электропроводность материала, он с помощью свободных электронов легко передает ток. Металл обладает средней тугоплавкостью, размягчается при температуре +1539 градусов по Цельсию и теряет ферромагнитные свойства. Это химически активный элемент. При нормальной температуре легко вступает в реакцию, а при нагревании эти свойства усиливаются. На воздухе покрывается пленкой оксида, которая мешает продолжению реакции. При попадании во влажную среду появляется ржавчина, которая уже не препятствует коррозии. Но, несмотря на это, железо и его сплавы находят широкое применение.
Немного истории
Инвар – это сплав железа с никелем, в состав которого входит 36 % легирующей добавки. Впервые он был открыт во Франции в 1896 году физиком Шарлем Гийомом. В это время он вел работы по поиску недорогого металла для эталонов мер массы и длины, которые изготовляли из очень дорогостоящего платиноиридиевого сплава. Благодаря этому открытию ученый в 1920 году получил Нобелевскую премию в области физики.
Физические свойства
Коэффициент теплового расширения сплавов железа/никель в зависимости от процентного содержания никеля. Ярко выраженный минимум при концентрации никеля 36 %.
Инвар имеет однофазную внутреннюю структуру. Плотность 8130 кг/м³, температура плавления 1425 °C. Сплав обладает малым температурным коэффициентом линейного расширения и практически не изменяет линейные размеры в интервале температур от −100 до +100 °C. Его коэффициент теплового расширения
1,2·10−6/°C в интервале температур от −20 до 100 °C[2]. Очень чистый сплав (с содержанием кобальта менее 0,1 %) имеет ещё меньший коэффициент линейного расширения 0,62—0,65·10−6/°C.
Природа свойств
Эффект исчезновения теплового расширения материала возникает в связи с тем, что магнитострикция компенсирует тепловое расширение[3].
Прецизионные сплавы
Основная статья: Прецизионные сплавы
Разные прецизионные сплавы имеют различные характеристики:
Сплав железа с никелем
Для улучшения свойств железа, используя различные добавки, получают сплавы. Ученые считали, что получить железоникелевый сплав, учитывая термодинамические свойства металлов, не составит никакого труда. Но на практике они столкнулись с проблемами. При взаимодействии металлов, во время получения сплава железа с никелем, в результате побочного окислительного процесса железо из двухвалентного состояния переходит в трехвалентное.
В результате снижается выход сплава и ухудшаются определенные физические свойства. Для решения этой проблемы в электролит добавляют амины и органические кислоты, которые образуют с трехвалентным железом соединения, обладающие малой растворимостью. В связи с этим эластичность осадка становится лучше, а для его равномерного распределения электролиты перемешивают. Полученный сплав железа с никелем называется инвар.
Сплавы с молибденом и другими металлами
Изделия из никелевых сплавов с добавлением молибдена в чистом виде практически не используются. В состав сплава обычно добавляют еще и хром. Чаще всего соотношения выглядит так: 77% никеля, 12% хрома, 3,5% молибдена, но максимальное его содержание может составлять около 9%. Такие сплавы очень прочные и жесткие на растяжение.
Благодаря своим свойствам они нашли применение в медицине, где из них производят мостовидные протезы. Работать с ними довольно сложно, так выполнить литье с применением таких сплавов практически невозможно. Но высокие эксплуатационные характеристики и относительно невысокая стоимость сделала эти сплавы незаменимыми.
Использование никеля в качестве легирующего компонента позволяет создать сплав, имеющих повышенную устойчивость к коррозии. Поэтому его используют для создания антикоррозийного покрытия. Причем полученное покрытие отличается привлекательным внешним видом. Добавление других металлов и материалов придает сплавам иные, особые свойства.
В целом, на сегодняшний день никель широко используется в промышленности, редко в чистом виде, обычно в качестве компонента различных сплавов, что позволяет получать желаемые свойства материалов.
Применение сплава инвар
Незначительный температурный коэффициент расширения позволяет использовать его для производства:
Для увеличения прочности производят холодную пластическую деформацию сплава железа с никелем, а затем делают низкотемпературную термообработку. Для большей стойкости к коррозии при обычных атмосферных условиях его поверхность полируют и наносят защитный слой, если изделие предназначается для использования в агрессивных средах. Антикоррозийные свойства инвара также повысятся при добавлении в его состав около 12 % хрома, при этом он сохраняет постоянную упругость при нагревании до 100 градусов.
Отрасли применения никеля
Физико-химические свойства металла определяют его использование:
Металл применяют при производстве аккумуляторов, с его помощью происходят каталитические процессы химических реакций в промышленном производстве. Сплавы с титаном являются отличным материалом для изготовления протезов и приспособлений для выравнивания зубов.
Состав на основе химического элемента № 28 является сырьем для чеканки монет, изготовления спиралей электронных сигарет. Его используют для обмотки струн музыкальных инструментов.
При изготовлении сердечников для электромагнитов используются составы — пермаллои, включающие 20–60% железа. Никель используется при изготовлении различных деталей и аппаратуры для химической отрасли промышленности.
Оксиды металла применяются при производстве стекла, глазури и керамических изделий. Современное производство специализируется на изготовлении разнообразного проката: проволоки, ленты, фольги, трубок.
Никель имеет широкую сферу применения от покрытий до химических реактивов
Устойчивость к агрессивной среде позволяют использовать прокат из никеля для транспортировки щелочей в химической отрасли.
Инструменты из сплава на основе никеля применяются в медицине и при проведении научных исследований. Металл используется при создании точных приборов для дистанционного управления процессами в атомной энергетике, радиолокационных установок.
Магнитные сплавы
Эти сплавы находят широкое применение в электротехнике. Из них изготовляют постоянные магниты, сердечники трансформаторов, электроизмерительные приборы, электромагниты. Людям давно известно, что железо обладает магнитными свойствами и в результате этого оно находит множество применений.
Много позже было обнаружено, что такое же свойство присуще никелю и некоторым другим металлам. Изделия, изготовленные из магнитного сплава железа с никелем, также обладают способностью сохранять собственное магнитное поле, когда внешнее уже отсутствует. Причем это личное поле снова способно воздействовать на другие магнитные тела.
Состав и структура
В процессе плавления внутренняя структура соединения представляет собой растворенное твердое железо в никелевой основе. Благодаря такому соединению температура структурной устойчивости увеличивается на 200°С. Процесс проникновения никеля в железо начинается при 500°С, ускорение происходит лишь при 800°С.
Составляющая FeNi3 считается основной структурной составляющей, в результате никель приобретает соотношение до 55%. Данный эффект определяет температурный показатель обработки материала. Наибольшее содержание Ni в сплаве не превышает 60%.
Следует помнить, что присутствие одного железа в материале не даст требуемых характеристик сплава. Для их улучшения в состав соединения добавляют такие элементы, как хром, вольфрам, молибден, марганец и кремний. Чтобы получить необходимую структуру сплава, следует применять механизм дисперсионного затвердевания. Термическая обработка используется лишь для того чтобы увеличить структурные размеры зерен и понизить внутренние напряжения в материале, которые будут возникать при замещении в кристаллической решетке железа никелем.
Наличие внутреннего магнетизма у данных металлов поспособствовало тому, что удалось изготовить магнитный сплав железа с никелем. Его применяют в электротехнике при производстве сердечников электрооборудования, магнитов и электромагнитов, а также приборов измерения, основанных на данном эффекте.
Никель, кобальт и их сплавы
Кобальт и никель являются элементами подгруппы железа. Все три элемента имеют схожие свойства, но есть и существенные различия. Оба металла обладают большей плотностью, чем железо, и значительно тверже и прочнее его. Они менее активны в химическом плане, отличаются коррозийной устойчивостью. Кроме этого, металлы ценят за большую стойкость по отношению к газовой коррозии.
Недостатками кобальта и никеля является их высокая токсичность и значительная стоимость относительно железа. Свое применение они находят для антикоррозийного наружного покрытия изделий из углеродистых сталей и железа путем электрохимических реакций. А также они применяются для изготовления узлов и деталей, требующих усиленной прочности и твердости. Следует отметить особое значение сплавов железа, никеля и кобальта, которые носят названия коинвар, инвар, супермаллой, пермаллой и маллой. Основное их достоинство заключается в высоких магнитных свойствах. Эти сплавы используют для производства магнитопроводов различных электромагнитных устройств.
Примечания[править | править код]
Сплав ковар
Смесь состоит из металлов, обладающих отличными механическими свойствами. Их легко обрабатывать, они без труда подвергаются прокатке, протяжке, ковке и штамповке. А сплав кобальта, никеля и железа иначе называется ковар. Удачно подобранное сочетание химических элементов обеспечивает материалу отличные характеристики. Данный сплав имеет хорошую теплопроводность, высокий коэффициент удельного электрического сопротивления и близкие к нулю показатели линейного расширения в большом интервале температур. Единственным недостатком является низкая коррозийная стойкость в сырой среде, поэтому часто используют защитные покрытия из серебра. Ковар широко применяется в промышленности для производства:
Содержание в сплаве дорогого кобальта и никеля увеличивает стоимость материала, но хорошие характеристики и продолжительная эксплуатация покрывают первоначальные вложения.
Точечные тесты — как определить металлы?
Никель часто встречается в сплавах или в качестве слоя покрытия. Например, сплав никель-серебро (немецкое серебро) фактически не содержит серебра. Этот сплав обычно содержит медь, никель, цинк, а потому идентифицировать металл доступно только с помощью точечного теста на никель.
Рассмотрим варианты – как определить никель есть или нет, применяя методы, доступные в домашних условиях. Также затронем тему идентификации железа. Точечные тесты для некоторых металлов (например, медь и свинец) проводятся простым касанием металла смачиваемой тестовой бумагой.
Однако процесс тестирования для железа и никеля выглядит сложнее. Обусловлена сложность теста плохим растворением ионов железа в воде (никеля в растворе для обнаружения ионов). Поэтому рассмотрим вариант тестирования, где используется метод электролиза посредством включения обычной батареи типа «Крона».
Методика электролиза даёт возможность принудительного ввода ионов металлов в раствор, где конкретный химический элемент обнаруживается путём изменения цвета тестовой бумаги. При таком варианте исследований тестируемые образцы нет необходимости отделять от объектов или обрабатывать сильными кислотами.
Тестирование металлов и сплавов на присутствие конкретных химических веществ при помощи современных технологий делается обычным нанесением спец-раствора. Для домашнего тестирования актуальным остаётся электролиз Точечные тесты следует рассматривать простыми аналитическими способами идентификации металлов. Здесь в качестве примера описывается тестирование известных химических элементов — железа и никеля, с целью получения опыта использования электролиза с тестовой бумагой.
Неизвестные металлы также могут быть протестированы таким способом при условии соблюдения методики электролиза и применения индикаторной бумаги для конкретного металла.
Сплавы ални
Ални – это групповое название магнитных сплавов «железо-никель-алюминий». При увеличении концентрации алюминия и никеля в определенных пределах остаточная индукция уменьшается, а коэрцитивная сила возрастает. Чаще всего применяются сплавы, в которых алюминия от 11 до 18 %, а никеля — 20–34 %. Основными свойствами таких сплавов является электропроводность, теплопроводность и пластичность. Все они характеризуются хорошим свариванием.
Для использования сплавов при изготовлении магнитов их легируют кобальтом и медью. В этом случае материал приобретает твердость и хрупкость и имеет крупнозернистую структуру. Сплавы ални применяют как конструкционный материал для деталей газотурбинных и реактивных двигателей, работающих под воздействием высоких температур более 1000 градусов Цельсия продолжительное время, сохраняя металл без повреждений.
Сплавы с хромом
Сплав никеля и хрома широко известен, и в общем виде имеет название нихром. Первый сплав с применением этих металлов был произведен более ста лет тому назад. Такие сплавы отличаются высоким электрическим сопротивлением, высокой температурой плавления, плотностью и теплоемкостью. Отлично проявляют себя в использовании при высоких температурах.
Стоимость этого сплава довольно высока, но учитывая ряд его преимуществ, она оправдана.
Нихром наиболее широко применяется при:
Нихромы, легированные кремнием, более устойчивы к азотным смесям, что необходимо в химической промышленности.