Какие существуют сплавы: СПЛАВЫ | Энциклопедия Кругосвет

Металлы и сплавы

Металлы и сплавы

Подробности

Категория: Металл

Металлы и сплавы 

                                                
В промышленности металлы применяются в основном в виде сплавов: черных (чугун, сталь) и цветных (бронза, латунь, дюралюминий и др.)

.
Сталь и чугун — это сплавы железа с углеродом. Но в стали содержание углерода немного меньше, чем в чугуне.

В чугуне содержится от 2 до 4% углерода. В состав чугуна входят также кремний, марганец, фосфор и сера. Чугун — хрупкий твердый сплав. Поэтому его используют в тех изделиях, которые не будут подвергаться ударам. Например, из чугуна отливают радиаторы отопления, станины станков и другие изделия.

Сталь, как и чугун, имеет примеси кремния, фосфора, серы и других элементов, но в меньшем количестве.
Сталь не только прочный, но и пластичный металл. Благодаря этому она хорошо поддается механической обработке. Сталь бывает мягкой и твердой.

                      
Более твердая сталь используется для изготовления проволоки, гвоздей, шурупов, заклепок и других изделий.

Из очень твердой стали делают металлические конструкции (конструкционная сталь) и режущие инструменты (инструментальная сталь). Инструментальная сталь имеет большую, чем конструкционная, твердость и прочность.

Добавление в сталь таких элементов, как хром, никель, вольфрам, ванадий, позволяет получить сплавы с особыми физическими свойствами — кислотостойкие, нержавеющие, жаропрочные и т. д.

Чугун выплавляют из железной руды в доменных печах. Руду вместе с коксом (специально обработанным углем, который дает при горении высокую температуру) загружают в доменную печь сверху. Снизу в домну все время вдувают чистый горячий воздух, чтобы кокс лучше горел. Внутри печи образуется высокая температура, руда плавится, и полученный чугун стекает на дно печи. Расплавленный металл вытекает из отверстия домны в ковши. Из смеси чугуна со стальным ломом в мартеновских печах, конверторах и электропечах получают сталь.

                        
Из цветных сплавов наиболее широко применяются бронза, латунь и дюралюминий.

Бронза — желто-красный сплав на основе меди с добавлением олова, алюминия и других элементов. Отличается высокой прочностью, стойкостью против коррозии. Из бронзы отливают художественные изделия, делают сантехническую арматуру, трубопроводы, детали, работающие в условиях трения и повышенной влажности.

Латунь — сплав меди с цинком, желтого цвета. Имеет высокую твердость, пластичность, коррозийную стойкость. Выпускается в виде листов, проволоки, шестигранного проката и применяется чаще всего для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности.

Дюралюминий — сплав алюминия с медью, цинком, магнием и другими металлами, серебристого цвета. Обладает высокими антикоррозийными свойствами, хорошо обрабатывается. Дюралюминий широко применяют в авиастроении, машиностроении и строительстве, где требуются легкие и прочные конструкции.

Основные свойства металлов

Вы знаете, что металлы обладают различными свойствами. Одни из них мягкие, вязкие, другие твердые, упругие или хрупкие. Знать свойства металлов необходимо для того, чтобы правильно определить наиболее подходящий для того или иного изделия материал.

Физические свойства.

К этим свойствам относятся: цвет, удельный вес, теплопроводность, электропроводность, температура плавления.

Цвет металла или сплава является одним из признаков, позволяющих судить о его свойствах.
Металлы различаются по цвету. Например, сталь — сероватого цвета, цинк — синевато-белого, медь — розовато-красного.
При нагреве по цвету поверхности металла можно примерно определить, до какой температуры он нагрет, что особо важно для сварщиков. Однако некоторые металлы (алюминий) при нагреве не меняют цвета.

Поверхность окисленного металла имеет иной цвет, чем не окисленного.

Удельный вес — вес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах. Например, углеродистая сталь имеет удельный вес, равный 7,8 г/см3. В авто- и авиастроении вес деталей является одной из важнейших характеристик, поскольку конструкции должны быть не только прочными, но и легкими. Чем больше удельный вес металла, тем более тяжелым (при равном объеме) получается изделие.

Теплопроводность — способность металла проводить тепло — измеряется количеством тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1 см2 за 1 мин. Чем больше теплопроводность, тем труднее нагреть кромки свариваемой детали до нужной температуры.

Температура плавления — температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. У стали, например, температура плавления гораздо более высокая, чем у олова.

Чистые металлы плавятся при одной постоянной температуре, а сплавы — в интервале температур.

Механические свойства.

К механическим свойствам металлов и сплавов относятся прочность, твердость, упругость, пластичность, вязкость.
Эти свойства обычно являются решающими показателями, по которым судят о пригодности металла к различным условиям работы.

Прочность — способность металла сопротивляться разрушению при действии на него нагрузки.

Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела. Если ударить молотком по кернеру, поставленному на стальную пластинку, образуется небольшая лунка. Если то же самое сделать с пластинкой из меди, лунка будет больше. Это свидетельствует о том, что сталь тверже меди.

Упругость — свойство металла восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Высокой упругостью должна обладать, например, рессоры и пружины, поэтому они изготовляются из специальных сплавов. Попробуйте одновременно растянуть и отпустить пружины из стальной и медной проволоки. Вы увидите, что первая вновь сожмется, а вторая останется в том же положении. Значит, сталь более упругий материал, чем медь.

Пластичность — способность металла изменять форму и размеры под действием внешней нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения действия сил. Пластичность — свойство, обратное упругости. Чем больше пластичность, тем легче металл куется, штампуется, прокатывается.

Вязкость — способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам. Например, если наносить удары по чугунной плите, она разрушится. Чугун — хрупкий металл. Вязкость — свойство, обратное хрупкости. Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются ударной нагрузке (детали вагонов, автомобилей и т. п.).

Твёрдые сплавы: какие бывают

Уникальные свойства твёрдых сплавов сделали их популярным материалом для изготовления режущих инструментов. Высокая жаростойкость и прочность позволяют работать на максимальных скоростях. При этом даже при достижении температуры свыше 1000°C твёрдый сплав сохраняет все физические и механические качества.

Твёрдые сплавы изготавливают из твердых тугоплавких вольфрамовых, титановых, хромистых, танталовых соединений, а связующим звеном является кобальт.

Свойства материала очень сильно зависят от соотношения элементов, из которых изготовлен твёрдый сплав. Одни будут выигрывать по показателям твёрдости, но при этом «пострадает» их прочность, другие отличаются большей жаропрочностью.

1.       По химическому составу твердые сплавы делятся на четыре основных группы:

·         вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы;

·         титановольфрамокобальтовые твёрдые сплавы;

·         титанотанталовольфрамокобальтовые твёрдые сплавы;

·         безвольфрамные сплавы.

В зависимости от состава обозначение твёрдых сплавов включает буквы, характеризующие карбидообразующие элементы (В — вольфрам, Т — титан, вторая буква Т — тантал) и связку (буква К — кобальт). Например, сплав ВК4 содержит 4% кобальта и 96% карбида вольфрама.

Вольфрамокобальтовые сплавы

Это наиболее популярный материал для изготовления металлорежущего инструмента. В идеале, чтобы в составе кобальт не превышал 12%, иначе устойчивость сплава во время резания будет ниже, но при этом вырастет показатель прочности.

Инструменты из вольфрамокобальтовых сплавов применяются для обработки чугуна, хрупких металлов, боящихся повышенных вибраций, а также при не слишком интенсивных нагрузках – когда температура не достигает критических отметок.

Титановольфрамокобальтовые сплавы

Из сплавов данной группы обычно изготавливают инструмент для обработки сталей, дающих сливную стружку. В основе состава карбид титана и карбид вольфрама. В связке идёт кобальт. Благодаря титану в составе твёрдого сплава сталь практически не налипает на режущий инструмент.

При увеличении карбидов титана возрастает твердость и износостойкость, а вот прочность наоборот уменьшается.

Титанотанталовольфрамокобальтовые сплавы

Добавление в состав твёрдого сплава тантала увеличивается их устойчивость к высоким температурным воздействиям и усиливается прочность. Инструмент с танталом в составе используются для резки труднообрабатываемых материалов.

Безвольфрамовые сплавы

Такие сплавы в Советском Союзе появились в 1970-х годах из-за нехватки вольфрама. Они изготавливаются на базе титановых соединений, с добавлением никеля и молибдена в качестве связующих элементов.

Безвольфрамовые сплавы обладают меньшей прочностью и теплостойкостью, нежели с содержанием карбида вольфрама в составе. Поэтому они подойдут, пожалуй, только для обработки незакаленной стали.

2.       Твёрдые сплавы можно разделить на группы также исходя из методов их получения.

Литые сплавы изготавливают по классической технологии литья. Обычно во время литья их также прессуют, что позволяет получить изделия отличного качества. Однако перед использованием также возникает необходимость проведения термической постобработки.

Спекаемые составы производятся методами порошковой металлургии, что позволяет в результате получить высокопрочный материал, который не требует дополнительной обработки. Разве что небольшой шлифовки.

При выборе твёрдосплавного инструмента обязательно обращайте внимание на его состав, так как от него зависят характеристики фрезы. Большой выбор фрез из твёрдых сплавов под различные нужды представлен в каталоге компании ТИГРОТЕХ. По ссылке вы найдете удобный фильтр с подбором.

Какие бывают виды металлов и сплавов?

Металлы окружают нас повсюду: их них сделаны автомобили, каркасы домов, бытовая техника, смартфоны и многие другие изобретения человечества. Но много ли мы о них знаем? Первое, что нужно знать о металлах — это то, что они делятся на черные и цветные. Из этих разновидностей металлы разделяются еще на несколько больших групп, в зависимости от их свойств. Давайте сразу же перейдем к конкретике. В этом материале мы вкратце разберемся, по каким признакам металлы разделяются по разным группам и в каких отраслях они применяются

На сегодняшний день науке известно более 90 видов металлов и все они используются в самых разных сферах

Характеристика металлов

Металлы — это группа из более 90 простых веществ из периодической таблицы Менделеева. В природе они редко обнаруживаются в чистом виде, поэтому их чаще всего добывают из руды. Так называют вид полезных ископаемых, которые представляют собой соединение нескольких химических компонентов, вроде минералов и тех же самых металлов. Металлам характерны несколько свойств, по которым их разделяют по группам:

• твердость — сопротивление к проникновению в материал другого, более твердого тела;
• прочность — стойкость к разрушению под воздействием внешней нагрузки;
• упругость — изменение формы материала под воздействием внешних сил и восстановление ее после того, как эти силы перестают на нее воздействовать;
• пластичность — изменение формы материала под внешним воздействием и сохранение ее после устранения этого воздействия;
• износостойкость — сохранение хорошего внешнего вида и физических свойств материала после сильного трения;
• вязкость — способность материала вытягиваться под воздействием внешних сил;
• усталость — свойство материала выдерживать многократные нагрузки;
• жароустойчивость — сопротивление окислительным процессам при нагревании до высоких температур.

Недавно ученые создали улучшенный алюминиевый сплав 6063, который уничтожает бактерии. Считается, что из него можно будет изготавливать ручки дверей больниц и других общественных мест.

Черные металлы

Три главные особенности черных металлов: большая плотность, высокая температура плавления и темная окраска. Так как с черными металлами в чистом виде тяжело работать, в них добавляют легирующие компоненты — примеси для изменения физических и химических свойств основного материала.

Чтобы придать черным металлам форму, их сначала нагревают до высоких температур, а потом прессуют

Черные металлы делятся на 5 подгрупп:

Железные металлы

К ним относятся кобальт, никель и марганец. Они применяются как добавки к железу — чаще всего, из сплавов получают прочную сталь, которая используется в изготовлении различных деталей для крупной техники, ножей и других изделий.

Из стали изготавливаются прочные и красивые ножи причем не только кухонные

Тугоплавкие металлы

К этой подгруппе относятся ниобий, молибден, вольфрам и рений. Их общей чертой является то, что ох температура плавления выше, чем у железа — то есть, составляет более 1539 градусов Цельсия. Из них, как правило, изготавливают детали для техники и нити накаливания для различных лампочек.

Нити накаливания в лампочках, как правило, сделаны из вольфрама

Урановые металлы

В эту группу входят уран, калифорний и другие радиоактивные металлы. Они используются исключительно в отрасли атомной энергетики.

В древние времена уран использовался для изготовления желтой посуды

Редкоземельные металлы

В эту классификацию входят лаптан, празеодим, неодим и другие металлы. Все они серебристо-белого цвета и имеют практически полностью одинаковые химические свойства. Свое название редкоземельные материалы получили потому, что их трудно найти в земной коре. Они используются в атомной энергетике и машиностроении. Например, из редкоземельных металлов можно создавать стекла, которые не пропускают через себя ультрафиолетовые лучи.

Редкоземельный элемент скандий используется в ртутно-газовых лампах

Щелочноземельные металлы

В эту подгруппу входят бериллий, магний, кальций, радий и другие металлы. Все они окрашены природой в серый цвет и при комнатной температуре всегда остаются в твердом состоянии. В чистом виде они практически нигде не применяются, за исключением атомных реакторов.

Щелочноземельный элемент бериллий используют для изготовления рентгеновских трубок, через которые лучи выходят наружу

Это интересно: Роботы из жидкого металла могут появиться уже в ближайшем будущем

Цветные металлы

Цветные металлы стоят дороже черных, потому что более востребованы в мире. Они нужны при изготовлении автомобилей, строительстве домов и в области высоких технологий — именно они являются основными материалами при изготовлении смартфонов и другой электроники. В сфере строительства они нужны для изготовления всевозможных арматур, балок, уголков и так далее.

Железо и его сплавы относятся к черным металлам, а все остальное — это цветные металлы

Цветные металлы принято разделять на три группы:

Тяжелые металлы

Самыми яркими представителями этой категории цветных металлов считаются медь, латунь и бронза. Наибольшим спросом среди них пользуется медь, потому что она — отличный проводник электрического тока и широко применяется в электронике. Из латуни изготавливают различные проволоки, подшипники и другие металлические элементы. Из бронзы нередко делают памятники, потому что она не боится дождя, снега и механических повреждений.

Несколько лет назад ученые выяснили, что медь способна предотвратить распространение вирусов

Легкие металлы

Самые популярные легкие металлы, это алюминий, магний и титан. Их довольно легко расплавить, а также они легче черных металлов. Благодаря устойчивости к коррозии, высокой пластичности и небольшой массе, алюминий активно используется в строительстве самолетов и автомобилей. Магний широко применяется в изготовлении корпусов для различной техники, начиная с фотоаппаратов и заканчивая двигателями. Титан отличается высокой прочностью и небольшой массой, поэтому применяется при изготовлении космических ракет.

В воздухе алюминий мгновенно покрывается пленкой, которая защищает ее от возникновения ржавчины

Благородные металлы

К благородным металлам относятся золото, серебро и платина. Из-за сложности добычи и своей красоты, они считаются самыми дорогими разновидностями металлов. Их стоимость постоянно меняется и их можно купить в банках, тем самым вложив в них свои деньги. Также благородные металлы широко используются в ювелирном деле. Из них изготавливаются кольца, браслеты и прочие украшения.

Про алюминий можно почитать в материале про самые ценные металлы в мире

Виды сплавов

Сплавами называют материалы, которые состоят из двух и более металлических компонентов. Как правило, сплавы состоят из основы, в которую входят несколько металлов, и так называемых легирующих элементов — они необходимы, чтобы придать сплаву мягкость, эластичность и другие свойства. Чаще всего в промышленности применяются смеси с использованием железа и алюминия, но вообще существует более 5 тысяч разновидностей сплавов.

В большинстве своем металлы, с которыми мы взаимодействуем — это сплавы

Сплавы делятся на два вида: литые и порошковые. Литые сплавы получаются путем смешивания расплавленных компонентов. А порошковый метод получения сплавов подразумевает прессование порошков нескольких металлов и их последующее спекания при высоких температурах.

Из металлических сплавов сегодня изготавливается практически все, вплоть до скамеек

По назначению сплавы делятся на конструкционные, инструментальные и специальные. Конструкционные сплавы предназначены для изготовления деталей автомобилей. Из инструментальных сплавов, как можно понять из названия, изготавливают инструменты — например, различные молотки и ножи. А специальные сплавы используются для изготовления деталей специального назначения — например, для предотвращения трения.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

Как видно, металлов очень много и они сильно друг от друга отличаются. На тему металлов также рекомендую почитать материал, в котором я рассказал о самых интересных разновидностях этого материала. Вот знаете ли вы, как называется самый редкий металл на нашей планете и как его добывают?

виды сплавов, классификация, маркировка, применение

Медь известна с глубокой древности. Она представляет собой мягкий металл красновато-розового цвета. К особенностям меди относится отличная проводимость тепла и электричества. По данным показателям она уступает только серебру. В сухом воздухе медь слабо окисляется. Однако при комнатной температуре и нагревании достаточно легко вступает в реакции с другими химическими элементами, кроме углерода и азота.

Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, на медь также не действуют без кислорода (примером могут служить серная и разбавленная соляная кислоты).

Виды медных сплавов

Сплавы получают, добавляя в медь различные присадки: цинк, свинец, алюминий, марганец, никель и др. Самыми известными сплавами меди, ввиду свойств и качеств, получившими широкое применение в производстве, являются:

• латунь – соединение меди с цинком (содержание цинка от 10% до 40%). Прочнее исходного материала и менее подвержен окислению;
• бронза – соединение с оловом (от 6% до 20%).

Классификация медных сплавов, их маркировки и применение

Согласно физико-химическим свойствам, медные сплавы делят на:

• литейные;
• деформируемые;
• термически упрочняемые;
• термически неупрочняемые.

Сплавы-латуни маркируют буквой «Л», а бронзы – «Бр». Затем в маркировке указываются буквы, которые обозначают присутствие в сплаве легирующих элементов («Мц» – марганец, «О» – олово, «Ж» – железо, «Ц» – цинк, «С» – свинец и так далее). Далее идут цифры, которые обозначают содержание примесей в процентах.

Область применения меди и ее сплавов весьма широка. В электротехнической промышленности она используется при производстве контактов проводов, кабелей, деталей радиоаппаратуры и др. Из нее делают трубопроводы, радиаторы, теплообменники. Используют медь и в химической промышленности.

Высокая пластичность и вязкость также обусловили применение меди в качестве материала для декора. 

Сплавы золота / Драгоценные металлы / Блог / Ювелирный Бренд «Роскошь» — Современные ювелирные украшения

Из-за своей мягкости и пластичности чистое золото в ювелирной промышленности не используется. Подавляющее большинство ювелирных изделий изготавливается из трёхкомпонентных сплавов системы Au-Ag-Cu (золото-серебро-медь). Существуют сплавы, содержащие, кроме золота, серебра и меди, никель, цинк, палладий и платину. Если естественный цвет золота — ярко-жёлтый, то цвет сплава определяет соотношение содержащихся в нём металлов. Серебро и медь позволяют создавать сплавы от бледно-жёлтого до красного цвета.

Пробы сплавов благородных металлов, которые разрешено использовать в ювелирной промышленности, установлены законом и гарантируются государством. Для этого каждое изготовленное изделие проходит пробирный контроль, в результате которого на украшение ставится оттиск пробирного клейма, цифры которого определяют пробу. В России принята метрическая система проб, в которой за пробу принимается количество граммов чистого золота в 1000 граммах сплава. Например, в одном килограмме сплава 750-й пробы содержится 750 граммов золота. В нашей стране для ювелирных и бытовых изделий из драгоценных камней для золота установлены следующие пробы: 375, 500, 585, 750, 958, 999. Самыми популярными в ювелирной промышленности являются 585-я и 750-я пробы.

В советские годы состав золотых сплавов был строго определённым, поэтому в традиционном российском сплаве 585-й пробы больше золота, чем меди, а сам он розоватого цвета. Сейчас при изготовлении сплавов ювелиры часто избегают традиционного соотношения металлов. Например, чтобы сплав 585-й пробы был соломенно-жёлтого цвета (его ещё называют европейским цветом), ювелиры увеличивают содержание серебра по отношению к меди и добавляют другие компоненты. Традиционный цвет сплава 750-й пробы — тёмно-жёлтый. Для получения белого золота, в сплав добавляют никель (реже — палладий и платину).

Сплавы по рекам России — как подобрать маршрут

Содержание

В России почти три миллиона рек, общая протяженность которых — 12,4 миллионов километров. Перед теми, кто хочет отправиться в сплав, стоит сложный выбор. В этой статье мы расскажем о самых популярных реках для рафтинга в России.

Как выбрать реку

При выборе следует ориентироваться на два момента:

1. Регионы, по которым протекает река — их удаленность от места проживания, особенности отдыха (наличие природных и культурных достопримечательностей в пути, возможность сочетать сплавы с другими активностями).
2. Судно для сплава.
3. Сложность маршрута.

Выбор судна

По рекам России сплавляются на рафтах, байдарках и катамаранах. Для каждого из этих плавсредств реки должны отвечать разным требованиям.

Рафт — надувное судно, которое может вмещать до 18 человек. Рафты хорошо проходят поверх бревен и камней.

Катамаран — сборное судно из двух корпусов и рамы. Оно вмещает до 4 гребцов, отличается устойчивостью и высокой проходимостью.

Байдарка — узкая лодка, в которой помещается не более 4 гребцов. Часто используются одноместные и двухместные байдарки. Эти суда менее устойчивы, чем рафты и катамараны, зато они легко проходят в узких местах.

Как правило, на байдарках сплавляются по спокойным рекам без порогов. Для таких сплавов часто выбирают реки средней полосы России и Урала. Среди них Агидель, Медведица, Ушна,Зуша, Жиздра, Судогда и многие другие.

На рафтах и катамаранах обычно организуются сплавы по порожистым рекам с бурной водой. Самые популярные регионы для этого вида водного туризма — Карелия и Алтай. Среди рек — Шуя, Укса, Тумча, Катунь, Чуя и др.

Из этого правила могут быть исключения. К примеру, организуются сплавы на катамаранах по Волге и Медведице, на рафтах — по спокойным рекам Тверца и Пра.

Уровни сложности

Во время сплава вам предстоит не просто управлять судном, но и преодолевать препятствия. Среди них:

• камни в русле — обычно с ними хорошо справляются рафты и катамараны со средней проходимостью;
• пороги — мель и резкие перепады уровня воды;
• сливы — невысокие водопады;
• валы — стоячие волны.

Самая большая опасность, которая может встретиться во время сплава, — это «бочки». На этих участках возникает обратное течение, судно толкает назад и даже может перевернуть. Такие бочки возникают только в сложных порогах, и сплавляться по таким рекам — рискованное предприятие, для которого требуется опыт.

На одной и той же реке бывают простые и сложные участки, которым присваиваются разные категории сложности:

Выделяется 6 основных категорий препятствий:

• 1, 2 и 3 — довольно простые участки, с которыми могут справится люди с начальным уровнем подготовки;
• 4 и 5 — спортивные маршруты для людей с большим опытом;
• 6 — экстремально сложные участки, прохождение которых связано с риском для здоровья и жизни.

Также существует единственный участок с категорией сложности 6+. Он находится в Алтайском крае на реке Аргут, и ехать на него отваживаются немногие.

Составление маршрута

Если вы собираетесь сплавляться там, где не бывали прежде, вы ничего не знаете о реке. А ведь она может быть разной в зависимости от сезона. Весной сплав может подходить для начинающих, а летом пороги становятся доступными только опытным туристам.

Для собственной безопасности лучше всего ехать в составе организованных групп. С вами будут инструкторы, которые подготовят вас к препятствиям и расскажут, как их лучше всего проходить. А главное — вы не окажетесь на сложном участке, к прохождению которого не готовы.

Рафтеры с опытом склонны к большему риску, так как они больше уверены в своих силах. В этом случае самостоятельное путешествие требует серьезной подготовки. Узнайте максимально подробную информацию о маршруте, по которому собираетесь сплавляться.

Волга и притоки

Волга

У самой Волги широкое русло и слабое течение. Это делает сплавы очень безопасными, поэтому по реке часто сплавляются семьи с детьми от 7 лет. Путешествие по Волге на байдарках, рафтах или катамаранах — идеальный вариант для майских праздников. Это сочетание активного отдыха, созерцания оживающей природы и осмотра достопримечательностей — например, древнерусского города Старица XIII века. Волга — байдарочная река, но по ней часто сплавляются на рафтах, так как она имеет достаточно глубокое и широкое русло, а рафт хорош для общения компанией.

Большая и Малая Кокшага

Сплавы по рекам Большая и Малая Кокшага пользуется большой популярностью у туристов. Здесь более быстрое течение, поэтому не приходится так много грести веслами, как при путешествиям по Волге. Реки относятся к 1 категории сложности. Большая Кокшага также частично протекает в Кировской области. Большая и Малая Кокшага — байдарочные реки.

Илеть и Юшут

Это небольшие лесные реки в Марий Эл, в которых нет особых препятствий. Им присвоена 1 категория сложности. Сплавы по Юшуту и Илети подходят для семейного отдыха и новичков в мире водного туризма. Это тоже байдарочные реки.

Керженец

Сплавы по реке Керженец в Нижегородской области организуются на надувных лодках, байдарках, катамаранах и рафтах. Большая часть русла подходит для туристических сплавов, но есть участок от Быдреевки до устья, которому присвоена 3 категория сложности.

Реки Центральной России

На территории Центральной России есть множество рек, которые облюбовали любители сплавов на байдарках. Вот список самых интересных и популярных:

• Судогда — равнинная и лесистая река в Мещере, на территории Владимирской области. Сплавы по ней подходят для семейного отдыха с детьми.
• Ушна — небольшая река в удаленном районе Владимирской области. Она не очень известна среди туристов и подходит для опытных сплавщиков, которые готовы к отдыху в «диких» условиях.
• Зуша — река в Тульской и Орловской областях, правый приток Оки. Сплавы подходят для людей без опыта водных походов.
• Нерль — еще одна река Владимирской области без сложных порогов. Сюда едут новички и семьи с детьми.
• Нугрь — спокойная река на территории Орловской области. Маршрут для сплавщиков без опыта.
• Медведица — река в Тверской области, которая интересна в первую очередь новичкам. Но есть и более сложные участки, на которых можно прокачать навыки рафтинга.
• Большой Лух — река во Владимирской области. Привлекательна удаленностью от цивилизации, но при этом маршрут подходит для всех желающих.
• Рессета в Орловской области — одна из самых простых рек для сплавов в России. Ограничений по возрасту нет.
• Тверца — приток Волги, протекающий в Тверской области. Сплав привлекает девсвенной природой. Маршрут подходит новичкам и семьям с детьми. Можно отправиться в поход на байдарках, рафтах или катамаранах.
• Жиздра — узкая живописная речушка в Калужской области. По ней организуются сплавы на байдарках без ограничений по возрасту участников.
• Ока — огромная река, которая протекает по многим регионам. В Центральной России организуются сплавы по участку в Орловской области. Тут очень безопасно и вместе с тем — достаточное течение для организации сплавов на байдарках.

Реки Карелии

Шуя

Шуя — лучшая река Карелии для знакомства с миром рафтинга. Здесь есть простые участки, при этом на маршруте вас ждут небольшие пороги, камни и другие препятствия. Русло часто меняет ширину, и скорость потока тоже непостоянная. По Шуе организуются сплавы на рафтах, катамаранах и байдарках. К участию не допускаются дети до 10 лет (для некоторых программ — до 12). Есть участки 3 и 4 категорий сложности, которые оценят профессиональные сплавщики. Такие сложные пороги на Шуе бывают только на майские праздники, в период таяния снега. В остальное время это река с порогами 1 и 2 категорий, где новички могут попробовать сплавляться на рафтах и катамаранах.

Укса

Сплав по реке Укса — настоящее испытание. Сюда приезжают только рафтеры со стажем: на протяжении всего маршрута часто встречаются препятствия 3 и 4 категорий. Лучшее время для сплава по Уксе — на майские праздники, в период большой воды. В это время сплавляются на рафтах и катамаранах. С июня сплавы по Уксе недоступны.

Суна

На этой реке находится знаменитый водопад Кивач, поэтому туристов здесь много. Сплавы по реке Суна — отличный вариант для начинающих. Здесь не очень много порогов, иногда встречаются заболоченные места. На пути вас ждут каменистые берега и чистые песчаные пляжи.

Кемь и Чирка-Кемь

Кемь протекает от озера Нижнее Куйто до Белого моря. Это неглубокая река, ширина которой составляет 200 м, поэтому сплавы по Кеми организуются на всех видах судов. Сложность невысокая, поэтому можно отправляться на рафтинг без подготовки.

Также проводятся сплавы по притоку Кеми — реке Чирка-Кемь. В зависимости от маршрута, она подходит новичкам и профессионалам.

Кереть

Большинство сплавов по реке Кереть проходят через Белое море. Маршрут несложный и привлекательный в первую очередь живописными видами. Кереть — горно-таежная река, вдоль русла которой тянутся цепи озер, а у берегов растет огромное количество ягод и грибов.

Другие реки Карелии

Карелия — идеальное место для сплавов по России, которые сочетаются с рыбалкой. В большинстве рек запрещено ловить рыбу, зато это можно делать в озерах. Всего на территории республики около 73 000 водоемов, поэтому любой сможет найти для себя подходящий маршрут.

Для рафтинга часто выбирают Тумчу — северную реку, уходящую за Полярный круг. Здесь есть пороги 2, 3 и 4 категорий. Река Писта — отличный вариант для спорта и отдыха в окружении девственной природы. Она протекает у границы с Финляндией. Умба — еще одна река для спортивных сплавов с порогами до 4 категории сложности. По Охте стоит сплавляться тем, кто хочет порыбачить и заодно потренироваться в рафтинге, преодолевая несложные пороги.

Среди других рек Карелии, подходящих для сплавов, — Воньга, Илекса, Тугунда, Лоймола и многие другие.

Кавказ

Реки Адыгеи

В Адыгее организуются сплавы по горным рекам разной сложности. Белая — один из самых популярных водоемов на Кавказе. Здесь можно сплавляться всем: на одни участки допускаются даже дети, а другие подходят только для сплавщиков-спортсменов. В Адыгее также можно сплавляться по реке Киши, на которой не очень много туристов. Здесь также есть сложные и простые пороги.

Реки Адыгеи имеют особенность. Рафтинг на них обычно короткий — от 1 часа до 2-х дней. Интересные для прохождения участки имеют небольшую протяженность.

Мзымта

Эта река протекает в Краснодарском крае. Сплавы по Мзымте привлекают профессиональных спортсменов и экстремалов. Здесь много порогов 4 категории, а также встречаются особо трудные пороги 5 и 6 категорий сложности.

Кубань

Кубань — главная река Краснодарского края. Здесь встречаются участки 1 и 2 категорий, но чаще всего организуются туры с большим количеством препятствий 3 и 4 категорий. Сплавы по Кубани пользуются спросом летом и в мае — на майские праздники организуется много туров выходного дня. С борта лодки открываются живописные виды кавказской природы, а в окрестностях много интересных достопримечательностей.

Теберда

Это левый приток Кубани, протекающий в Карачаево-Черкесии. Чаще всего здесь сплавляются туристы и спортсмены с опытом, так как простых участков не очень много. В основном, встречаются пороги 2, 3 и 4 категорий сложности.

Другие реки Кавказа

На Кавказе часто проводятся сплавы, маршруты которых проходят сразу по нескольким рекам из-за того, что интересные для сплава участки короткие. Практически все водоемы имеют сложные пороги до 5 категории. Из-за особенностей ландшафта сплавы на Кавказе — это в первую очередь программы для профессионалов. Среди популярных рек можно выделить Уллу-Кам, Аксаут, Учкулан, Чирюкол, Узункол, Адылсу и Баксан.

Урал

Чусовая

Сплавы по реке Чусовой организуются в Челябинской, Свердловской областях и в Пермском крае. Маршруты привлекательны для новичков и любителей природы. Большинству участков Чусовой присвоена 1 категория сложности, так что допускаются даже семьи с детьми.

Река Ай

Ай — одна из самых живописных рек Урала. У ее берегов множество скал, интересных пещер и интригующих памятников старины. Река разделяется на две части — горную и равнинную. Для рафтинга наиболее привлекательная первая, при этом маршруты подходят для начинающих рафтеров, ведь препятствия относятся ко 2 категории сложности. Сплавы по реке Ай организуются из Челябинска и Уфы.

Белая (Агидель)

Река находится в Южном Урале и является притоком Камы. В ее верховьях часто встречаются перекаты и шиверы. Агидель — спокойная река, но на перекатах она ускоряется до 15 км в час. При этом она подходит для людей, которые не имеют большого опыта в сплавах. Препятствиям присвоена 1 категория сложности, и только в период половодья некоторые участки проходятся труднее (2 категория). Среди наших предложений есть сплавы по Белой на байдарках и катамаранах.

Усьва

В Пермском крае для сплавов популярна река Усьва. Несмотря на то, что она протекает по горной местности, сложность здесь невысокая и вполне подходит новичкам. Во время рафтинга можно заняться скалолазанием или пешком забраться на вершину скалы, чтобы насладиться панорамным видом.

Юрюзань

Юрюзань — спокойная река в Башкирии. Здесь нет сложных препятствий, зато по берегам расположились отвесные скалы, равнины и леса, поэтому маршруты подходят для новичков. Сплавы часто сочетаются с другими видами активного отдыха — треккингом, скалолазанием, спусками в пещеры и др.

Вишера

На севере Пермского края находится Вишерский заповедник, который привлекает любителей девственной природы. Здесь же протекает река Вишера, по которой организуются несложные, но очень интересные сплавы.

Исеть

Эта река протекает в Свердловской области, и это одно из главных мест Урала для экстремального рафтинга. Весной, когда вода поднимается особенно высоко, здесь появляются препятствия 5 категории сложности. Сплавы по реке Исеть часто сочетаются с экскурсиями в пещеры.

Нугуш

Нугуш находится в Башкирии, и большинство туров начинается в Уфе. Сплав по реке Нугуш подходит для людей с минимальным опытом. Даже в весенний период большой воды самые сложные препятствия относятся ко 2 категории. Река довольно узкая, и вы будете плыть в окружении отвесных скал, многие из которых поросли деревьями.

Другие реки Урала

На территории Урала очень много живописных рек, по которым организуются сплавы. Вот лишь некоторые из них: Каква, Лемеза, Реж, Серга, Сылва, Лозьва, Уфа. Большинство из них подходят для начинающих сплавщиков, но и есть и участки, которые будут интересны спортсменам.

Реки Сибири

Реки Алтайского края

На Алтае главная река для сплавов — Катунь с ее бурными течениями, камнями и порогами. Существуют программы для новичков и профессионалов. Мы предлагаем сплавы разных уровней сложности, в том числе — рафтинг по всей Катуни. Он позволяет познакомиться со своенравным характером реки, природой и достопримечательностями Горного Алтая.

На Алтае также проходят сплавы по рекам Башкаус, Чулышман, Чуя и некоторым другим. Бия подходит новичкам, Чулышман — только опытным рафтерафтера, так как здесь встречаются пороги 4 и 5 категорий сложности. На Чуе есть простые участки и серьезные препятствия.

Реки Байкала

Водный туризм на Байкале существует давно, и сегодня он привлекателен разнообразием маршрутов и развитой инфраструктурой. Многие программы проходят через озеро Байкал, другие — только по рекам Прибайкалья.

В Саянах есть реки среднего и высокого уровней сложности. Это Джида, Хангарул, Верхняя Ангара, Зун Мурин, Утулик, Хара-Мурин, Снежная, Темник и некоторые другие. По этим рекам Байкала предлагаются сплавы на байдарках, рафтах и катамаранах. Более легкие маршруты пролегают по Оке Саянской, Иркуту.

Другие реки Сибири

Среди других сибирских рек для сплавов интересны Подкаменная и Нижняя Тунгуска (Иркутская область и Красноярский край), Она (Хакасия), Малый Енисей (Тува). Подкаменной Тунгуске присвоена 3 категория сложности, Нижняя Тунгуска подходит для начинающих сплавщиков, а Малый Енисей — только для опытных: здесь есть препятствия 4 и 5 категорий. Для сплава по Оне требуется хорошая физическая форма и средний уровень подготовки: минимальная категорий препятствий — 2.

Реки Дальнего Востока и Камчатки

• На Камчатке рафтинг популярен на двух реках Быстрая и Опала. На Быстрой практически нет порогов выше 2 категории сложности, поэтому туры подходят для новичков. Опала — более трудная река, на которой встречаются препятствия 3 категории, требующие опыта и подготовки. В основном, на сплавы по рекам Камчатки едут ради рыбалки.
• В Якутии организуются несложные сплавы по рекам Лена и Синяя, а также предлагаются маршруты средней сложности (3 категории) по реке Чульман.
• Одна из самых интересных рек для сплавов в Приморском крае — Кема, на которой есть препятствия 5 категории.
• На Чукотке можно совершить сплав по очень простым рекам Анадырь, Ныгчеквеем и Мечкерёва. Туристические компании не отправляют на них сборные группы. Сплавы организуются для готовых групп.

Краткие итоги

В России есть очень много вариантов для начинающих и профессиональных сплавщиков. Для экстремального рафтинга больше всего подходит Алтай, но и в других регионах есть сложные реки — Укса (Карелия), Кема (Приморский край), Ушна (Владимирская область), Малый Енисей (Тува) и многие другие. Новички могут сплавляться на большинстве рек Центральной России, Сибири и Дальнего Востока. Одно из лучших мест для рафтинга для жителей Москвы и Московской области — Карелия, которая расположена относительно близко и богата маршрутами разной сложности.

Сплавы в промышленности — ТЭК 360

Все, что создала человеческая цивилизация для своего удобства, — это только верхушка огромного индустриального айсберга. Создание промышленных машин, станков, транспорта, топливно-энергетический комплекс — все это вместе в итоге создано для того, чтобы обеспечить человеку комфортное существование. А глобальным фундаментом всей мировой индустрии является металлургия. 

Любой предмет, созданный на массовом производстве, — это продукт большой производственной цепочки. И чем более совершенный в технологическом смысле предмет оказывается у нас в руках, тем большей длины цепочка. При этом каждое из звеньев так или иначе связано с металлургией. 

В 2014 году только стали было выплавлено более 1,660 млрд тонн, то есть по 230 килограммов на каждого жителя планеты. Если же считать только жителей развитых стран, то на каждого человека придется около тонны стали. Это не считая алюминия, меди и других более редких и не менее ценных металлов.

Когда мы садимся в автомашину, самолет, берем в руки планшет или примеряем модный костюм, мы так или иначе соприкасаемся с огромным многообразием сплавов, общее число которых уже перевалило за пять тысяч, и регулярно появляются все новые и новые. 

Например, ткань, которая пошла на нашу одежду, произвели на ткацких станках. Эти станки собраны из многочисленных деталей, каждая из которых имеет свои особые условия работы. Одни детали постоянно двигаются, и их надо выполнить из сплавов с низким коэффициентом трения. Есть детали, которые не должны значительно деформироваться при нагреве, другие же должны быть упругими и прочными. Это обеспечивается их изготовлением из сталей и сплавов различного состава. 

Мы не можем представить себе нашу современную цивилизацию без электричества. Но, для того чтобы электростанции дали ток, мы должны создать самые разные машины и механизмы с самыми разными свойствами. Преимущественно с теми, что позволяют эффективно работать в условиях мощного электромагнитного излучения, причем в режиме 24/7. Например, нужны специальные магнитные и немагнитные стали. Стали для динамо-машин и трансформаторов (они так и называются — электротехнические) отличаются большой магнитной проницаемостью. 

Кроме стали нужно очень много меди и других металлов. А чтобы закрутить динамо-машины, нужны турбины, которые будут работать в условиях высоких температур, и для этого изготавливаются специальные жаростойкие стали. Эти стали также нужны для изготовления клапанов в двигателях внутреннего сгорания и реактивных двигателях, а также для изготовления деталей разнообразных печей. Жаропрочные и жаростойкие стали могут быть множества разных типов: перлитными, мартенситными, мартенситно-ферритными, аустенитными. В зависимости от свойств определяется применение стали: одна подходит для труб, другая — для моторов, третья — для турбин. Эти металлы выдерживают длительное воздействие температур в районе 500–1200 градусов Цельсия, а иногда и выше.

Чтобы собрать ткацкий станок, турбину самолета или мотор машины из множества деталей, их сначала надо сделать. А для этого потребуются опять же станки — токарные, фрезерные, шлифовальные. Для этих станков нужны инструменты, которые делают из специальных сталей, которые называют быстрорежущими. Эти стали содержат в себе вольфрам, хром, ванадий и другие металлы, которые значительно усиливают свойства стали. 

Огромным потребителем продукции металлургов является транспорт. Авиация требует высокопрочных и вместе с тем легких титановых сплавов и сплавов на основе алюминия. Нужна сталь для строительства морских судов, для производства железнодорожных рельсов, мостов, корпусов автомобилей, автобусов и поездов. 

Очень высокие требования предъявляют к стали строители трубопроводов, которые прокладываются в суровых климатических зонах. Этот металл должен выдерживать перепады температур и высокое давление. Большое значение имеет коррозионная стойкость металла. Не случайно существуют особые, кислотостойкие, стали и сплавы.

На этих сплавах, которые не поддаются действию самых агрессивных веществ, держится вся химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. Так как эти сплавы инертны, они широко используются и в пищевой промышленности, потому что органические кислоты не вступают с ними в химическую реакцию. 

Огромным потребителем металла является строительная индустрия, которой нужны как обычная арматура, так и редкие сплавы на основе титана или алюминия для создания легких и прочных несущих и декоративных конструкций. 

Чтобы создавать удивительные сплавы и изделия из них прежде всего нужно добыть руду, из которой металлы будут выплавлены. Это невозможно сделать без специальных машин и механизмов. Нужны бурильные и обсадные трубы, особый породоразрушающий инструмент, нужны машины, которые смогут двигаться в тяжелых условиях, выполняя очень тяжелую даже для их «стальных мускулов» работу.  

Развитие технологий в самых разных отраслях человеческой деятельности ставит перед учеными-металлургами новые задачи. Когда-то такими задачами было создание прочных рельсов, эффективной брони и конструкционных материалов для самолетов. Сейчас металлургия выпускает продукцию в том числе для электроники и новейших энергосберегающих технологий. 

Но и разработки металлургов позволяют ученым и изобретателям создавать новые, революционные, изделия. Современные металлурги буквально конструируют новые комбинации различных металлов и неметаллов, создавая материалы с заранее заданными свойствами. 

Постепенно истощаются самые богатые месторождения металлов, и приходится разрабатывать все новые методики обогащения руд. Зачастую отвалы «пустой» породы, которые ранее считались бросовыми землями, сегодня вновь воспринимаются как выгодные руды. Идет поиск принципиально новых источников ценных металлов, и не только на суше, но и на морском и океаническом дне. Поэтому технологии извлечения ценных металлов также постоянно совершенствуются. 

Совершенствуются и сами средства производства. В нашем представлении металлургия — это громадные цеха, где тьма и огонь, а работники на пределе своих возможностей борются с жаром и копотью, чтобы обуздать металл. Но если взглянуть на самые современные предприятия — такие как, например, «Высота 239» Челябинского трубопрокатного завода, — то из всех приведенных выше эпитетов к слову «металлургия» применимо только слово «громадная». В остальном подобные цеха, на которых введены стандарты «белой металлургии», более походят на IT-производства, где чистота, высокие технологии и очень квалифицированные работники.

20 обычных металлических сплавов и из чего они сделаны

Акции золотодобывающих компаний

и GDX показали высокую доходность в 2020 году, поскольку золото было одним из самых устойчивых и наиболее эффективных активов в этот крайне нестабильный год.

Но выбрать акции золотодобывающих компаний непросто, поскольку у каждой компании есть множество индивидуальных проектов и рисков, которые стоит оценить. Вот почему GDX (VanEck Vectors Gold Miners ETF) является одним из самых популярных методов, которые инвесторы выбирают для привлечения игроков в золотодобывающую промышленность.

В то время как GDX и золотодобывающие компании, как правило, могут предлагать заемные средства по сравнению с золотом во время бычьих рынков, в 2020 году GDX вернул 23% , что всего на пару пунктов меньше доходности спотового золота 25,1% .

На этом графике сравнивается доходность золота, GDX, а также акций золотодобывающих компаний с лучшими и худшими показателями в индексе.

Понимание GDX ETF и его стоимости

GDX — один из многих индексных ETF, созданных фирмой по управлению инвестициями VanEck и предлагающий доступ к 52 ведущим акциям золотодобывающих компаний.

Это простой способ инвестировать в крупнейшие компании золотодобывающей отрасли, снижая при этом некоторые индивидуальные риски, которым подвержены многие горнодобывающие компании. GDX — это крупнейший и самый популярный ETF VanEck со средним объемом около 25 миллионов долларов в день, при этом наибольшая сумма чистых активов составляет 15,3 миллиарда долларов.

Что касается активов, GDX пытается воспроизвести доходность индекса NYSE Arca Gold Miners Index (GDM), который отслеживает общие показатели деятельности компаний в золотодобывающей отрасли.

Результаты крупнейших золотодобытчиков в 2020 году

В качестве ETF, взвешенного по рыночной капитализации, GDX распределяет больше активов среди участников с более высокой рыночной капитализацией, в результате чего более крупные золотодобывающие компании составляют большую часть активов индекса.

Таким образом, пять крупнейших компаний в GDX составляют 39,5% активов индекса, а 10 крупнейших компаний — 59,3%.

Равновзвешенный индекс пяти основных составляющих GDX принес за год 27,3% , опередив золото и индекс на несколько пунктов.Между тем, равновзвешенный индекс 10 ведущих компаний показал значительно меньшую динамику, вернув только 18,4% .

Newmont была единственной компанией из пятерки лидеров, которая опередила золото и общий индекс, вернув за год 37,8% . Wheaton Precious Metals ( 40,3% ) и Kinross Gold ( 54,9% ) были единственными компаниями в первой десятке, которым удалось преуспеть.

Kinross Gold показала лучшие результаты среди основных игроков во многом благодаря сильным результатам за 3 квартал, когда компания получила значительный свободный денежный поток, увеличив чистую прибыль в четыре раза.Наряду с этими положительными результатами компания также объявила о своем ожидании увеличения добычи золота на 20% в течение следующих трех лет.

Лучшие и худшие исполнители в 2020 году

Среди лучших и худших участников GDX были компании меньшего размера в нижней половине рейтинга, которые либо значительно превзошли, либо отстали.

Рекордная добыча золота K92 Mining на их золотом руднике Кайнанту, наряду со значительным увеличением ресурсов на близлежащем высокосортном месторождении Кора, принесла прибыль в размере 164. 2% , при этом компания переходит с TSX-V на TSX в конце 2020 года.

Четыре из пяти худших показателей в 2020 году были австралийские горнодобывающие компании, поскольку страна вступила в первую за 30 лет рецессию после жестких блокировок и ограничений COVID-19. Лесные пожары в начале года нарушили поставки с рудника Кадия в Ньюкресте, а рост напряженности в отношениях с Китаем (крупнейшим торговым партнером Австралии) также привел к тому, что убытки некоторых австралийских золотодобытчиков выражались двузначными числами.

Компания Resolute Mining с худшими показателями и занимающая последнее место в рейтинге ( -36,9% ) в третьем квартале 2020 года столкнулась с проблемами на своем золотом руднике Syama в Мали. После военного переворота и отставки президента Мали Ибрагима Кейты в августе рабочие, входящие в профсоюзы, пригрозили забастовками в сентябре, что замедлило работу на золотом прииске Шьяма. Прямые забастовки в конечном итоге произошли до конца года.

Как выбираются запасы золотодобывающих компаний для GDX

Существуют некоторые основные правила, которые определяют, как взвешивается индекс, чтобы гарантировать, что GDM и GDX должным образом отражают отрасль золотодобычи.

Наряду с правилами взвешивания индекса, существуют специфические для компании требования для включения в GDM, и, как следствие, GDX:

• Получить> 50% выручки от добычи золота и связанной с ней деятельности
• Рыночная капитализация> 750 млн долларов
• Средний дневной объем> 50000 акций за последние три месяца
• Средняя дневная сумма торгов> 1 млн долларов за последние три месяца

Акции золотодобывающих компаний, уже включенные в индекс, имеют некоторую свободу действий в отношении этих требований и, в конечном итоге, включение или исключение из индекса до Администратора индекса.

Что принесет 2021 год для золотодобывающих компаний

Для GDX начало нового года было приглушенным, с индексом -2,3% , поскольку он в основном следовал за спотовой ценой на золото.

Акции золотодобывающих компаний значительно снизились после их сильного роста в первом-третьем квартале 2020 года, поскольку положительные изменения в отношении вакцины COVID-19 привели к более сильному, чем ожидалось, доллару США и росту доходности казначейских облигаций.

При этом появление нового денежно-кредитного стимула в США.С. может подтолкнуть опасающихся инфляции инвесторов к акциям золотодобывающих компаний в течение года.

интересных фактов о металлических сплавах

Скорее всего, вы часто сталкиваетесь с металлическими сплавами в своей повседневной жизни в виде украшений, посуды, инструментов и большинства других предметов из металла. Примеры сплавов включают белое золото, серебро, латунь, бронзу и сталь. Вот несколько интересных фактов о металлических сплавах.

Факты о распространенных сплавах

Сплав — это смесь двух или более металлов.Смесь может образовывать твердый раствор или может быть простой смесью, в зависимости от размера образующихся кристаллов и степени гомогенности сплава. Вот несколько отличительных сплавов:

• Хотя стерлинговое серебро представляет собой сплав, состоящий в основном из серебра, многие сплавы, в названии которых присутствует слово «серебро», имеют только серебристый цвет. Немецкое серебро и тибетское серебро — это примеры сплавов, которые имеют такое название, но не содержат элементарного серебра.
• Многие люди считают, что сталь — это сплав железа и никеля, но в основном она состоит из железа, углерода и любого из нескольких других металлов.
• Нержавеющая сталь — это сплав железа с низким содержанием углерода и хрома. Хром придает стали стойкость к «пятнам» или железной ржавчине. На поверхности нержавеющей стали образуется тонкий слой оксида хрома, защищающий ее от кислорода, который и вызывает ржавчину. Однако на нержавеющей стали могут появиться пятна, если вы подвергнете ее воздействию агрессивной среды, например морской воды. Эта среда атакует и удаляет защитное покрытие из оксида хрома быстрее, чем оно может восстановить себя, подвергая железо атаке.
• Припой — это сплав, используемый для соединения металлов друг с другом. Большинство припоев представляет собой сплав свинца и олова. Для других применений существуют специальные припои. Например, серебряный припой используется при изготовлении украшений из стерлингового серебра. Чистое серебро или чистое серебро не является сплавом, оно плавится и соединяется с самим собой.
• Латунь — это сплав, состоящий в основном из меди и цинка. С другой стороны, бронза — это сплав меди с другим металлом, обычно оловом. Первоначально латунь и бронза считались отдельными сплавами, но в современном использовании «латунь» означает любой медный сплав.Вы можете услышать, что латунь называют разновидностью бронзы, или наоборот.
• Олово представляет собой сплав олова, состоящий на 85-99 процентов из олова с медью, сурьмой, висмутом, свинцом и / или серебром. Хотя свинец в современном олове используется гораздо реже, даже «бессвинцовый» олово обычно содержит небольшое количество свинца. «Бессвинцовый» определяется как содержащий не более 0,05% (500 частей на миллион) свинца, который остается заметным, если олово используется для кухонной посуды, посуды или детских украшений.

Факты о специальных сплавах

Эти сплавы обладают интересными свойствами:

• Электрум — это встречающийся в природе сплав золота и серебра с небольшими количествами меди и других металлов.Считавшееся древними греками «белым золотом», оно использовалось еще в 3000 году до нашей эры. для монет, сосудов для питья и украшений.
• Золото может существовать в природе как чистый металл, но большая часть золота, с которым вы сталкиваетесь, представляет собой сплав. Количество золота в сплаве выражается в каратах, поэтому 24-каратное золото — это чистое золото, 14-каратное золото — это 14/24 части золота, а 10-каратное золото — 10/24 части золота или менее половины золота. . Для оставшейся части сплава можно использовать любой из нескольких металлов.
• Амальгама — это сплав, полученный путем соединения ртути с другим металлом. Почти все металлы образуют амальгамы, за исключением железа. Амальгама используется в стоматологии и при добыче золота и серебра, поскольку эти металлы легко соединяются с ртутью.

Сплав | Encyclopedia.com

Смесь двух или более металлов называется сплавом. Сплавы отличаются от композитных металлов тем, что сплавы тщательно перемешиваются, создавая, по сути, синтетический металл. В металлических композитах введенный металл сохраняет свою идентичность в матрице в виде волокон, бусинок или других форм.

Сплавы делятся на промежуточные и замещающие. В сплаве внедрения более мелкие элементы заполняют отверстия в основной металлической структуре. Меньший элемент может быть неметаллическим элементом, например бором, углеродом, азотом или кремнием. Например, сталь представляет собой сплав внедрения, в котором атомы углерода заполняют отверстия между кристаллической структурой железа. В сплавах замещения некоторые атомы основного металла замещены атомами другого металла. Если два атома металла примерно одинакового размера и имеют одинаковую кристаллографическую структуру, то два металла могут образовывать твердый раствор.Правила Юма-Розери предсказывают, какие металлы будут образовывать твердые растворы, на основе относительных размеров и электронных свойств атомов металлов. Латунь, сплав, состоящий из меди и цинка, является примером сплава замещения.

Сплавы могут быть созданы путем смешивания металлов в расплавленном состоянии или путем связывания металлических порошков. Различные сплавы имеют разные желаемые свойства, такие как прочность, внешний вид или пластичность. Число возможных комбинаций сплавов практически бесконечно, поскольку любой металл можно легировать попарно или многократно.

Целый период предыстории человечества назван в честь самого раннего известного сплава — бронзы. В бронзовом веке (ок. 3500–1000 до н. Э.) Люди впервые создали инструменты и оружие из чего-то другого, кроме обычных материалов, встречающихся в природе. Люди соединили медь и олово, чтобы сформировать прочный металл, который все еще был легко податливым. Современная бронза содержит олово и медь в соотношении 25:75. В ранние времена использование бронзы было наибольшим в областях, где месторождения олова были наиболее многочисленными, таких как Малая Азия, и среди стран, которые торговали со странами, добывающими олово.

Латунь — это сплав меди и цинка. Ценится за легкий вес и жесткую прочность. Он имеет соотношение примерно 1/3 цинка к 2/3 меди. Точное соотношение металлов определяет качества сплава. Например, латунь, содержащая менее 63% меди, для обработки должна быть нагрета. Латунь при полировке отличается красотой. Возможно, латунь была впервые произведена в Палестине между 1400 и 1200 годами до нашей эры. Позже римляне использовали ее для изготовления монет. Многие ссылки на медь в Библии и других древних документах являются неправильными переводами бронзы.

Олово — это сплав меди, олова и сурьмы. Это очень мягкая смесь, которую можно обрабатывать в холодном состоянии и многократно взбивать, не становясь хрупкой. Он использовался во времена Римской империи, но наибольший период его популярности начался в Англии в четырнадцатом веке и продолжался до восемнадцатого. Колониальные американские мастера-металлисты создали несколько выдающихся оловянных изделий. Как более дешевая версия серебра, оно использовалось в тарелках, чашках, кувшинах и канделябрах.

Различные типы стали и чугуна относятся к сплавам, которые можно классифицировать по содержанию в них других материалов.Например, в кованом железе очень мало углерода, а в чугуне не менее 2% углерода.

Стали содержат различные количества углерода и металлов, таких как вольфрам, молибден, ванадий и кобальт. Эти материалы придают им прочность, долговечность и антикоррозионные свойства, необходимые для различных целей. Нержавеющая сталь, в состав которой легировано 18% хрома и 8% никель, ценится за свои антикоррозионные свойства.

Дюралюминий на одну треть состоит из стали и на две трети из алюминия.Он был разработан во время Первой мировой войны для надстроек дирижаблей Zeppelin, построенных в Германии.

Многие сплавы добавляют функциональности физической красоте. Например, в чистом серебре содержится 8% меди, чтобы добавить прочности, чтобы из него можно было делать чаши и столовое серебро. Американские монеты сделаны из медного сплава, иногда между слоями серебра.

Металлургия, или изучение металлов и их сплавов, оставалась относительно неизменной с античности до конца восемнадцатого века.Промышленная революция значительно увеличила потребность в стали, поэтому практические изобретатели и ученые разработали новые методы изготовления сплавов. Например, в 1850 году сталелитейная промышленность была коренным образом изменена процессом Бессемера, который выжигал примеси в чугуне с использованием доменных печей. Вдобавок два события второй половины девятнадцатого века продвинули изучение сплавов. В 1863 году Генри Клифтон Сорби из Шеффилда (1826–1908) разработал технику полировки и травления металлов, чтобы их можно было наблюдать под микроскопом.Этот метод позволил ученым соотнести кристаллические структуры с прочностью, пластичностью и другими свойствами сплавов. В 1887 году Хендрик Виллем Бахуис Рузебум (1854–1907) применил фазовое правило Джозии Уилларда Гибба (1839–1903) к сплавам. Правило фаз применило термодинамические принципы к химическому равновесию и позволило Розебуму разработать фазовую диаграмму системы железо-углерод. Фазовая диаграмма показывает фазы, которые могут присутствовать в сплаве при различных температурах, давлениях и составах при термодинамическом равновесии.Фазовая диаграмма Рузебома позволила ему и другим улучшить качество стали. Позже другие методы, такие как электронная микроскопия и рентгеновские лучи, также внесли большой вклад в изучение сплавов.

Сплавы также могут быть сверхпроводниками, то есть материалами, которые имеют нулевое сопротивление протеканию электрического тока при низких температурах. Один сплав ниобия и титана становится сверхпроводящим при -442,3 ° F (-263,5 ° C). Сплавы драгоценных металлов, таких как золото, серебро и платина, используются в качестве монет, катализаторов химических реакций, электрических устройств, датчиков температуры и ювелирных изделий. Желтое золото содержит золото, серебро и медь в соотношении 2: 1: 1. Некоторые сплавы на основе железа, такие как Alnico-4, который на 55% состоит из железа, 28% никеля, 12% алюминия и 5% кобальта, используются в качестве магнитов. Существует множество других приложений для более чем 10 000 различных типов сплавов, которые были разработаны.

Сплавы значительно повышают универсальность металлов. Без них возникла бы полная зависимость от чистых металлов, что повлияло бы на их стоимость и доступность. Сплавы — очень важная часть прошлого и будущего человечества.

См. Также Металлургия.

кристалл | Определение, типы, структура и факты

Классификация

Определение твердого тела кажется очевидным; твердое тело обычно считается твердым и твердым. Однако при осмотре определение становится менее однозначным. Например, кубик масла становится твердым после хранения в холодильнике и явно твердый. После того, как этот кубик оставался на кухонном столе в течение дня, он становится довольно мягким, и неясно, следует ли считать масло твердым. Многие кристаллы ведут себя как масло в том смысле, что они твердые при низких температурах, но мягкие при более высоких. Их называют твердыми веществами при всех температурах ниже их точки плавления. Возможное определение твердого тела — это объект, который сохраняет свою форму, если его не трогать. Актуальный вопрос заключается в том, как долго объект сохраняет свою форму. Высоковязкая жидкость сохраняет форму в течение часа, но не года. Твердое тело должно дольше сохранять свою форму.

Основные единицы твердых тел

Основные единицы твердых тел — это атомы или атомы, которые объединились в молекулы.Электроны атома движутся по орбитам, которые образуют оболочку вокруг ядра. Оболочки заполняются в систематическом порядке, причем каждая оболочка вмещает только небольшое количество электронов. У разных атомов разное количество электронов, которые распределены в характерной электронной структуре заполненных и частично заполненных оболочек. Расположение электронов в атоме определяет его химические свойства. Свойства твердых тел обычно можно предсказать, исходя из свойств составляющих их атомов и молекул, и поэтому различные оболочечные структуры атомов ответственны за разнообразие твердых тел.

Все заполненные оболочки атома аргона (Ar), например, заполнены, что приводит к сферической форме атома. В твердом аргоне атомы расположены в соответствии с плотнейшей упаковкой этих сфер. Атом железа (Fe), напротив, имеет одну электронную оболочку, которая заполнена лишь частично, что придает атому чистый магнитный момент. Таким образом, кристаллическое железо — это магнит. Ковалентная связь между двумя атомами углерода (C) — самая прочная связь в природе. Эта прочная связь делает алмаз самым твердым.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Твердое тело является кристаллическим, если оно имеет дальний порядок. Как только положение атома и его соседей известно в одной точке, положение каждого атома известно точно во всем кристалле. В большинстве жидкостей отсутствует дальний порядок, хотя во многих есть ближний порядок. Ближний радиус действия определяется как первые или вторые ближайшие соседи атома. Во многих жидкостях атомы первых соседей расположены в той же структуре, что и в соответствующей твердой фазе.Однако на расстояниях, которые находятся на расстоянии многих атомов, положения атомов становятся некоррелированными. Эти жидкости, такие как вода, имеют ближний порядок, но не имеют дальнего порядка. Некоторые жидкости могут иметь ближний порядок в одном направлении и дальний порядок в другом; эти особые вещества называются жидкими кристаллами. Твердые кристаллы имеют как ближний, так и дальний порядок.

Твердые тела, которые имеют ближний порядок, но не имеют дальнего порядка, называются аморфными. Практически любой материал можно сделать аморфным путем быстрого затвердевания из расплава (расплавленное состояние).Это состояние нестабильно, и твердое вещество со временем кристаллизуется. Если временной шкалой кристаллизации являются годы, то аморфное состояние кажется стабильным. Стекла — это пример аморфного твердого тела. В кристаллическом кремнии (Si) каждый атом тетраэдрически связан с четырьмя соседями. В аморфном кремнии (a-Si) такой же ближний порядок существует, но направления связей меняются на расстояниях дальше от любого атома. Аморфный кремний — это разновидность стекла. Квазикристаллы — это еще один тип твердых тел, в которых отсутствует дальний порядок.

Большинство твердых материалов, встречающихся в природе, существуют в поликристаллической форме, а не в виде монокристалла. На самом деле они состоят из миллионов зерен (мелких кристаллов), упакованных вместе, чтобы заполнить все пространство. Каждое отдельное зерно имеет другую ориентацию, чем его соседи. Хотя дальний порядок существует внутри одного зерна, на границе между зернами он меняет направление. Типичный кусок железа или меди (Cu) поликристаллический. Монокристаллы металлов мягкие и податливые, в то время как поликристаллические металлы тверже и прочнее и более полезны в промышленности. Большинство поликристаллических материалов можно превратить в крупные монокристаллы после длительной термообработки. Раньше кузнецы нагревали кусок металла, чтобы сделать его пластичным: тепло заставляет несколько крупинок увеличиваться в размерах за счет включения более мелких. Кузнецы сгибали размягченный металл, придавая ему форму, а затем некоторое время колотили по нему; удары сделают его снова поликристаллическим, увеличивая его прочность.

Категории кристаллов

Кристаллы классифицируются по общим категориям, таким как изоляторы, металлы, полупроводники и молекулярные твердые тела.Монокристалл изолятора обычно прозрачен и напоминает кусок стекла. Металлы блестят, если только они не заржавели. Полупроводники иногда блестят, а иногда прозрачны, но никогда не ржавеют. Многие кристаллы можно отнести к одному типу твердых тел, тогда как другие имеют промежуточное поведение. Сульфид кадмия (CdS) может быть получен в чистом виде и является отличным изолятором; когда в сульфид кадмия добавляются примеси, он становится интересным полупроводником. Висмут (Bi) кажется металлом, но количество электронов, доступных для электропроводности, аналогично количеству полупроводников.На самом деле висмут называют полуметаллом. Молекулярные твердые вещества обычно представляют собой кристаллы, образованные из молекул или полимеров. Они могут быть изолирующими, полупроводниковыми или металлическими, в зависимости от типа молекул в кристалле. Постоянно синтезируются новые молекулы, и многие из них превращаются в кристаллы. Количество разных кристаллов огромно.

Медные сплавы — обзор

4.3 Медь и другие недрагоценные металлы

В основном металлические предметы изготавливались из самых разных сплавов золота, серебра, меди, мышьяка, олова, сурьмы и цинка.Введение других металлов в определенные сплавы изменяет свойства сплава, так как, например, добавление свинца в бронзу увеличивает текучесть и снижает температуру плавления. Оба свойства являются желательными с точки зрения заливки сплава в формы. Эволюцию обработки хорошо показывает хронологическое развитие цветных металлов и сплавов в Древнем Египте.

На рисунке 21 Коуэлл [75] представляет результаты анализа инструментов и оружия, в частности топоров, найденных в контекстах раскопок, допускающих датирование.Мы можем наблюдать постепенную замену четырех металлов или сплавов на основе меди с 3 ^-го -го тысячелетия до нашей эры до 1-го ^-го -го тысячелетия: чистая медь, мышьяковая медь (до 6% As), оловянная бронза или свинцово-оловянная бронза, и железо.

Рис. 21. Хронологическое развитие металлов и сплавов в Египте, полученное Коуэллом и Ла Ниесом для инструментов и оружия [75].

Подобно золоту, медь и латунь пластичны и их можно раскалывать в фольгу, вытягивать в проволоку и выковывать [101]. Медные сплавы имеют цвет от красного до золотисто-желтого.Предметы можно изготавливать пайкой и литьем. Различные сплавы на основе меди показаны Бейли [102] на рис. 22 для металлоконструкций Римской Британии: латунь с цинком от 10 до 25%, бронза с оловом от 5 до 16%, бронза с оловом и цинком в%. Свинцовые сплавы могут содержать от 4 до 20% свинца.

Рис. 22. Различные сплавы на основе меди, определенные Бейли [102] для металлоконструкций Римской Британии.

Обработка меди и других недрагоценных металлов описана в Forbes [38], Tylecote [81], Healy [67] и Craddock [101,103].Самородная медь довольно чистая, с низким содержанием Au, Ag, Fe, Sb и может быть найдена в виде мелких зерен или слоистых масс. Медь может быть получена либо из оксидов, карбонатов и силикатов, связанных с самородной медью, либо из сульфидов глубоких жил. Окисленные руды представляют собой малахит, хризоколлу или куприт, а сульфидные руды — халькоцит или халькопирит (CuFeS ₂ ), основной первичный минерал меди. Рафинированная медь обычно имеет следующие примеси: As, Pb, Zn, Sb, Ni, S [67].

Forbes [104] описывает этапы плавки и рафинирования меди. Первым шагом для оксидов-карбонатов-силикатов было рафинирование путем нагревания и восстановления руды древесным углем. Для сульфидов была проведена дополнительная очистка для удаления примесей, таких как Sb и As. За первоначальным обжигом, состоящим из прокаливания руды, следовала плавка обожженной руды с древесным углем. Иногда за этим следовали вторая и третья плавки, чтобы удалить любые оксиды железа, оставив чистую медь с переменными количествами Au, Ag, Fe, Pb, As, Sb, Ni, Co, Zn и Sn.Удаление этих примесей требует дополнительной стадии очистки, требующей значительных навыков. Если драгоценные металлы присутствуют в подходящих ампулах, ликвацию проводят свинцом, в котором растворимы примеси.

Первым элементом, легированным медью, был мышьяк (Рисунок 21), который улучшает свойства меди. Арсенопирит (FeAsS) является наиболее распространенным минералом, содержащим As, встречается с рудами Sn и W и связан с Ag, Pb, Cu, Sb и Au; также реальгар (AsS) может быть обнаружен с прожилками Pb, Ag, Au и Sb.Поскольку мышьяковые руды встречаются в смеси с медными и железными рудами, их присутствие в меди и бронзе легко объяснить [67].

Новый сплав был образован добавлением олова к меди с получением бронзы . Фактически, как указывает Шеперд [105], небольшое увеличение количества олова увеличивает значения твердости: медь 87; Олово-бронза 9-31% имеет твердость 136, а 10-34% олово-бронза имеет твердость 171 (по шкале Виккерса).Основными рудами олова являются: касситерит (SnO ₂ ), часто образующийся в результате эрозии россыпных месторождений с золотом и другими тяжелыми элементами, называемый ручным оловом, и станнит (Cu ₂ FeSnS ₄ ), связанный в виде включений с касситеритом, халькопирит, тетраэдрит и пирит [67]. Олово присутствует в сплавах бронзы, олова и припоев, но также использовалось, например, для производства оловянных слитков.

Другой важный медный сплав — это латунь . Хотя во времена Римской империи он часто использовался для производства монет и драгоценностей ²⁷ , он был признан сплавом меди и цинка только в 18, 90, 181, веке. Цинк часто встречается в виде сфалерита (ZnS) с галенитом, смитонита (ZnCO ₃ ) и каламина. Он всегда связан с рудами Pb, Ag, Cu, Sb, As, Fe, а оксиды получаются как побочный продукт при обработке этих руд [67].

Чистый цинк чрезвычайно летуч и не подлежит плавлению: его температура плавления составляет 419 ° C, а температура кипения — 907 ° C, что является низким показателем по сравнению с 1000 ° C, требуемым для восстановления руд. До 18–90–181–9018 годов латунь изготавливали путем смешивания мелкодисперсной металлической меди с каламином и древесным углем в закрытом тигле.При нагревании цинк восстанавливается до металла и диффундирует в медь. В восстановительных условиях римляне получали около 28% цинка в латуни [103].

Последним недрагоценным металлом, поскольку свинец рассматривался в главе о серебре, является сурьма . Этот металл содержится в основном в антимоните (Sb ₂ S ₃ ) и в качестве побочного продукта других руд меди, свинца и железа. Высокие количества, наблюдаемые в бронзах, происходят из медных руд [67].

4.3.1 Обесценение и происхождение

Мы можем считать, что медные или бронзовые монеты обесцениваются за счет добавления менее дорогих металлов, таких как Pb.В древности многие чеканки использовали этот вариант в трудные для своей экономики периоды. (Например: греческие монеты с монетных дворов Тасоса и Македонии [107] и чеканные и отлитые бронзовые кельтские монеты [108,109]). Один конкретный пример показан на рисунке 23 для монет типа иберийской лошади, отчеканенных во II-I веках до нашей эры. Здесь группа 1 содержит почти чистые медные монеты, но группа 2 уже является бронзовой и содержит 7% Sn и 4% Pb. Следующие группы постепенно достигают 4% Sn и более 20% Pb в случае группы 5 [97].Составы последней группы предполагают, что монеты чеканились во время и после войны с римлянами.

Рис. 23. Эволюция олова в зависимости от содержания свинца показывает постепенную замену более дорогого металла менее дорогим в иберийских монетах типа лошади.

Отпечатки медных руд необходимы для определения геологических источников артефактов, но отнесение определенного состава к определенному типу руды затруднительно, поскольку присутствующие примеси зависят также от методов плавки и очистки. В нескольких статьях обсуждаются исследования микроэлементов [110, 111, 112], в частности в статье Берту [113] ²⁸ . Но даже если геологический контекст известен, определить происхождение трудно. Этот факт подтверждается работой, выполненной Палмером и др. Над медными колумбийскими колокольчиками. [114]. Анализ, проведенный Mauk и Hancock [115] с использованием NAA образцов самородной меди из жил, листовых и вкрапленных зерен из шахты Уайт-Пайн в США, показал вариабельность в геохимии микроэлементов, но его можно отделить от европейской торговой меди и другая самородная медь.Для двадцати двух определенных элементов только те, которые представлены в таблице 1, дали важную информацию и образуют образец для каждого типа металла. Используя ту же технику, Hancock et al. [116] проанализировали металлические чайники на медной основе из европейско-американских индейцев, найденных в Онтарио. Он смог разделить пятьдесят два образца латуни на пять геохимических групп, используя Au и As, а также составы Sn и In (рис. 24).

Таблица 1. Результаты, полученные Мауком и Хэнкоком [115] для нескольких образцов меди из рудника Уайт-Пайн в США, показывают, что этот источник меди отличается от европейских источников.

Рис. 24. Хэнкок и др. Разделили латунные чайники 16 ^-го годов, найденные в Онтарио. [116] в 5 геохимических группах.

Мы можем показать доказательства использования микроэлементов для определения изменений в запасах руды для португальских монет, называемых ceitis, отчеканенных с 15 ^-го годов до 16 ^-го веков [117]. Анализ, проведенный FNAA, позволил определить несколько примесей, пропорции которых были подвергнуты факторному анализу главных компонентов.Это дало облака, представленные на рисунке 25. Мы могли наблюдать, что каждое правление выпускало одну или две группы монет разного состава, соответствующие нескольким запасам руды. Монеты из Афонсу V с денежной буквой L, соответствующей монетному двору Лиссабона, находятся в группе Gl, тогда как монеты, отчеканенные под одним и тем же королем и с денежной буквой P для монетного двора Порту, все находятся в группе G2.

Рис. 25. Факторный анализ главных компонентов для состава ceitis показывает, что монетные дворы Порту и Лиссабон имеют разные запасы руды и что монеты с буквой C имеют тот же состав, что и монеты из Лиссабона.

Монеты с денежной буквой C, которые должны обозначать Сеуту, относятся к лиссабонской группе. Это подтверждает тот факт, что в архивных документах никогда не упоминалось о существовании этого монетного двора Северной Африки. Для Жуана II монеты чеканились из металла, подобного лиссабонскому. Однако некоторые монеты в группе G3 имеют высокое содержание ас, что предполагает использование южной меди. Для Мануэля I, Жуана III и Себастьяна мы наблюдаем те же явления в группах G4 и G5, но с основными группами, которые ближе к северному металлу, используемому в монетном дворе Порту.

Как показал Грант [118], на олове тоже можно снять отпечатки пальцев. Определение Co, Fe, Sb, As, Au с помощью NAA в артефактах и ​​слитках из Ройберга в Южной Африке показало ту же картину для слитков и трех артефактов. Содержание Fe и As в одном из артефактов показало рафинирование перед отливкой, в то время как содержание Th и In в другом свидетельствовало о другом источнике оловянной руды.

4.3.2 Технология производства

Технология производства, безусловно, является наиболее интересной областью работы в случае недрагоценных металлов ²⁹ .Анализ с помощью различных методов помогает нам лучше понять развитие производства и обработки металла на протяжении веков. Хорошее обсуждение различных техник, которые используются в настоящее время, можно найти у Нортовера и Рихнера [120,121]. Также была проделана большая работа по плавке: например [122,123].

Для исследования обработки поверхности методы IBA очень важны для драгоценных металлов, как показано в работе Chen et al [124]. Они использовали внешний пучок протонов с энергией 3 МэВ для анализа двух медных мечей примерно 600 г. до н.э.Они по-прежнему были яркими, без ржавчины и острыми. Анализ показал, что, в отличие от обычных китайских медных предметов, эти мечи имеют низкий уровень Pb и Fe и высокий уровень S. Это связано с древней обработкой поверхности, называемой серой.

Нумизматов волнуют несколько проблем, связанных с неблагородными металлами. Один касается исследования состава свинцовых византийских печатей нескольких типов, в том числе современных подделок [125]. Результат анализа с помощью TFNAA и FNAA представлен в факторном анализе главных компонентов для Sb, Ag, Fe, Au, Zn, As, Mn и Ni, показанном на рисунке 26.Здесь появляется одна четкая группа, содержащая уплотнения с высоким содержанием Sn и In. Они были изготовлены в Сирии, и одна подделка (L VI) имеет очень высокое содержание Sb. Все копии и имперские печати очень чистые, что говорит о том, что свинец мог быть побочным продуктом переработки другой руды, такой как серебро.

Рис. 26. Факторный анализ главных компонентов византийских свинцовых печатей показывает одну группу, содержащую сирийские образцы.

Чтобы показать важность использования дополнительных методов при работе с неблагородными металлами, мы рассмотрим анализ, сделанный Сартром [108] с использованием FNAA сокровищ Francueil и Fondettes из коллекции Hôtel Gouïn (Тур, Франция). Они состоят из большого количества отлитых бронзовых монет, называемых потинами в стиле «тобо-рогатка». Рисунок 27 показывает, что содержание Sn более 20% в ранних примерах постепенно замещается свинцом. Некоторые монеты содержат высокое содержание Sb и свинца и / или Sn ³⁰ .

Рис. 27. Зависимость содержания свинца от олова показывает, что последние элементы постепенно замещаются свинцом в потинах, производимых туронами, полученными Сартром [108].

Мы могли бы рассмотреть возможность использования серой меди, если бы мы рассмотрели анализ двух образцов, проведенных Marechal [128]: As 17%, Sb 13%, Pb 19-16%.

Высокое содержание олова делает бронзу хрупкой, что означает, что сплавы, более близкие к сплавам, используемым для производства китайских зеркал, отличаются от сплавов, используемых для производства монет » ³¹ . Поскольку некоторые из проанализированных монет были сильно корродированы, анализ оставшегося металла может дать ошибочное представление об их совокупном составе. Для наблюдения за фазовым составом сплава было вырезано несколько горшков, чтобы можно было провести структурный анализ методом оптической металлографии [129]. Этот анализ, а также SEM в керне показали высокое содержание олова ³² , но другие показали проблемы, связанные с коррозией свинца.Свинец находится в бронзах в отдельной фазе в виде глобул разного размера, неравномерно распределенных в массе металла [52]. Со временем исходное зерно свинца может быть заменено медью, как показано на рисунке 28 для потина TD10, произведенного Turons. Мы получили 19,8% Sn и без Pb методом FNNA, но содержание Pb могло быть 5-10% в исходном сплаве. Кроме того, был проведен ряд литейных и лабораторных имитаций древних сплавов ³³ , чтобы понять технологию производства, а также использование такого широкого разнообразия сплавов для одних и тех же монет ³⁴ , особенно тех, которые имеют разные цвета.

Рис. 28. Изображение (x 500) среза потина, сделанного Туронами в оптическом микроскопе, показывает, что из-за коррозии зерна свинца были полностью заменены медью (примечание 32).

Металлы, сплавы и соединения металлов — Science Learning Hub

От титановых имплантатов до новых сверхпроводящих сплавов и полезных соединений металлов — мы все больше зависим от металлов. Без металлов современная цивилизация буквально рухнет. Около 80% известных химических элементов — металлы.

Физические свойства металлов

Металлы обладают свойствами, подходящими для широкого круга применений. Они обычно блестящие, большинство из них податливые, пластичные, плотные, с очень хорошими электрическими проводниками и высокими температурами плавления. Ковкость — это способность материала деформироваться при сжатии — золото очень пластично, и его можно превратить в очень тонкий лист.

Кристаллическая структура металлов

Когда мы смотрим на поверхность металла, часто можно увидеть кристаллы.Кристаллы отражают симметричное расположение положительных ионов металлов в основной структуре, которую мы не видим.

Положительные ионы в металле плотно упакованы, так что промежутки между ними сведены к минимуму. Когда атомы металла упаковываются вместе, образуя кристалл, они могут быть:

• гексагональной плотноупакованной
• гранецентрированной кубической
• объемноцентрированной кубической.

Когда расплавленный металл охлаждается, атомы металла оседают в кристаллическую решетку.При наличии достаточного времени и идеальных условий кристаллическая решетка может вырасти до очень больших размеров с идеальной внутренней кристаллической структурой. Идеальные условия встречаются редко, и реальность такова, что почти каждый твердый металл существует в виде нагромождения кристаллов разных размеров. Каждый отдельный кристалл в теле называется зерном. Эти зерна представляют собой кристаллические структуры с множеством дефектов, искажающих кристаллическую решетку.

Что такое сплавы?

Смеси металлов, называемые сплавами, используются чаще, чем чистый металл.Путем легирования можно улучшить некоторые важные свойства металлов.

• Припой, который используется в электронной промышленности, представляет собой смесь олова и свинца. Один тип припоя (63% олова и 37% свинца) имеет более низкую температуру плавления, но тверже, чем любой из металлов. Эти свойства позволяют успешно его использовать.
• Амальгама — это сплав на основе ртути. Стоматологическая амальгама — это сплав ртути, серебра, олова, меди и цинка. Он износостойкий, устойчивый к коррозии и обладает высокой ударной вязкостью.
• Титановый сплав, известный как Ti6Al4V, используется в аэрокосмической промышленности. Он легкий, очень прочный и обладает высокими антикоррозийными свойствами.

Исследовательская работа профессора Делиана Чжана в университете Вайкато сосредоточена на дешевых порошках титановых сплавов.

Соединения металлов

Большинство металлов не встречаются в естественном состоянии. Они часто встречаются в виде таких соединений, как оксиды, сульфиды и галогениды металлов.

• Оксид алюминия — это основное соединение металла, присутствующее в руде, известное как боксит.
• Железный колчедан или «золото дураков» — это в основном сульфид железа.
• Соляной завод на озере Грассмер в Мальборо производит металлическое соединение, известное как хлорид натрия, из «соленой» морской воды.

Металлы можно производить (выплавлять) из руд различными способами:

• Алюминий получают из руды (боксита) путем пропускания очень большого электрического тока через расплавленную смесь руды и соединения, называемого криолитом. .
• Титан в основном производится из руды (рутила) с помощью процесса Кролла, где руда обрабатывается газообразным хлором с последующей реакцией с металлическим магнием.

Жестяная банка? Жестяная крыша? Фольга?

Сегодня олово редко используется в консервной промышленности в качестве кровельного материала или фольги для приготовления пищи — его заменили более дешевые материалы.

Олово — важный легирующий металл. Припой, бронза и стоматологическая амальгама содержат олово, а провода, используемые в сверхпроводящих магнитах, используемых в приборах ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и сканерах магнитно-резонансной томографии (МРТ), изготовлены из сплава олова и ниобия.

Олово переходит из своего обычного повседневного состояния, известного как «белое олово», в мягкое порошкообразное состояние, называемое «серым оловом», при воздействии температур ниже 0 ° C в течение определенного периода времени.Эти различные формы олова известны как аллотропы.

В большинстве крупных соборов есть впечатляющие музыкальные органы, трубы которых сделаны из сплава олова и свинца. Если в зимние месяцы температура воздуха в соборе опускается ниже нуля на длительное время, трубы могут страдать от «оловянной болезни». Трубы покрыты порошкообразным серым веществом и теряют свои тональные качества.

Одна из причин, по которым армия Наполеона не смогла победить русскую армию зимой 1812 года, заключалась в том, что оловянные пуговицы на туниках французских солдат страдали «оловянной болезнью».В конце концов пуговицы превратились в порошок, и без пуговиц солдатские туники упали, и они замерзли!

Идея упражнения

В упражнении «Изготовление модельных сплавов» учащиеся используют пластилин и песок, чтобы изучить, как добавление других элементов может изменить пластичность металла.

Самые твердые металлы на Земле

Мы в первую очередь относим металл к твердым материалам. Однако на практике твердость определяется множеством свойств, которые позволяют отнести сталь и ее сплавы к числу самых твердых металлов.

Итак, что такое твердость? Это способность материала выдерживать внешние нагрузки без разрушения. Твердость металла зависит от многих качеств и параметров, таких как его прочность на растяжение и сжатие, точка превращения металла в форму, точка остаточной деформации, трещиностойкость и т. Д.

Твердые сплавы и природные металлы

Сплавы — это продукт соединения различных металлов. Они проистекают из необходимости иметь металлы с широким спектром характеристик, включая различную твердость.Одним из важных сплавов в этом смысле является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода. Итак, какие металлы считаются самыми твердыми на Земле?

Поскольку твердость металла учитывается по целому ряду характеристик, трудно однозначно классифицировать металлы от самых твердых до самых мягких. Шкала твердости металлов зависит от того, какое свойство является ключевым для данной области применения.

Сталь и ее сплавы

Сталь — это прочный сплав железа и углерода с добавками других элементов, включая кремний, марганец, ванадий, ниобий и т. Д.Различные методы легирования позволяют производить стали с совершенно разными свойствами.

Таким образом, высокоуглеродистая сталь представляет собой сплав железа с высоким содержанием углерода. Он прочный, относительно недорогой, прочный и хорошо подходит для металлообработки. Некоторые недостатки включают плохую закаливающую способность и низкую термостойкость, которые делают высокоуглеродистую сталь чувствительной к агрессивным средам.

Область применения: производство оснастки, деталей машин и сложных механизмов, элементов металлоконструкций.Важным предварительным условием для этих приложений является отсутствие коррозии.

Сталь со сплавом железа и никеля — одно из самых твердых соединений. Хотя существует несколько его разновидностей, углеродистая сталь, легированная никелем, обычно увеличивает предел текучести сплава до 1420 МПа с пределом прочности на разрыв до 1460 МПа.

Применения: Сплавы на основе никеля используются в некоторых типах мощных ядерных реакторов в качестве защитных высокотемпературных оболочек для предотвращения коррозии урановых стержней.

Нержавеющая сталь — это коррозионно-стойкий сплав стали, хрома и марганца с пределом текучести до 1560 МПа и пределом прочности на разрыв до 1600 МПа. Как и любая другая сталь, этот сплав обладает высокой устойчивостью к ударам и занимает среднее место по шкале твердости Мооса.

Области применения: нержавеющая сталь как коррозионно-стойкий материал широко используется в различных областях, включая нефтехимическую промышленность, тяжелое машиностроение, строительство, производство электроэнергии, судостроение, пищевую промышленность и бытовую технику.

Сверхтвердые сплавы

Сплавы с карбидом вольфрама, титаном или танталом в основе обладают твердостью, с которой не мог сравниться даже молот Тора.

Титан — это природный металл, который СМИ и кинематографисты часто называют сверхтвердым материалом. Его соотношение прочности и веса почти вдвое больше, чем у стальных сплавов. Его отношение прочности на разрыв к плотности является самым высоким среди всех металлов, превосходя вольфрам, который, однако, имеет более высокие оценки, чем титан по шкале Мооса.При этом титановые сплавы прочные и легкие.

Области применения: Титан и его сплавы часто используются в аэрокосмической технике для обшивки космических аппаратов, топливных баков и деталей реактивных двигателей. Он также широко распространен в судостроении, строительстве трубопроводов для агрессивных сред и в качестве каркасного материала.

Как природный металл с наивысшим пределом прочности на разрыв Вольфрам часто сочетается со сталью и другими металлами для получения еще более прочных сплавов. Однако вольфрам хрупок и разрушается при ударе, что является одним из его недостатков.

Применения: Вольфрам используется в сталелитейной промышленности для производства легированных сталей и различных сплавов, в электротехнике для элементов осветительного оборудования, в тяжелой и авиационной технике, а также в космической и химической промышленности. Вольфрам и углеродный сплав (карбид вольфрама) используются в режущих инструментах, таких как ножи и дисковые пилы, а также в прочных рабочих частях горного оборудования и катков.

Тантал дает сразу три преимущества: он твердый, плотный и устойчивый к коррозии. Он относится к тугоплавким металлам, как и вольфрам.

Применения: Тантал используется для изготовления электроники и сверхмощных конденсаторов для персональных компьютеров, смартфонов, фотоаппаратов и автомобильной электроники.

Инновационные сплавы

Есть сплавы, которые, несмотря на недавние открытия, уже получили признание благодаря своим превосходным свойствам и широко используются в аэрокосмической технике и медицинской промышленности.

Алюминид титана — это сплав титана и алюминия, устойчивый к высоким температурам и коррозии, но довольно хрупкий и не поддающийся формованию. Тем не менее, он оказался полезным при производстве специальных защитных покрытий.

Сплав титана и золота — еще один уникальный материал, разработанный несколько лет назад группой ученых из университетов США. Основная задача этих ученых заключалась в создании чего-то более прочного, чем титан, которое можно было бы использовать для медицинских протезов, контактирующих с биологической тканью.Титановые протезы, хотя и прочные, относительно быстро изнашиваются и требуют замены каждые десять лет. С другой стороны, сплав титана и золота оказался в четыре раза прочнее, чем сплавы, которые в настоящее время используются в протезировании.

.