3. Металлы и сплавы

1. Общие свойства металлов и их строение / 72. Кристаллическое строение металлов

Все металлы имеют кристаллическое строение. В жидком состоянии их атомы располагаются хаотически. При затвердевании образуется кристаллическая решетка (кристаллизация) протекающая через зарождение в жидком металле центров кристаллизации и их рост. Каждый центр имеет кристаллическую решетку, свойственную данному металлу. Чем больше образуется центров кристаллизации, тем менее выражена будет зернистость металла.

При охлаждении после расплавления металл может сохранять жидкое состояние и при температуре ниже температуры плавления. Такое запаздывание кристаллизации называется переохлаждением, а разница между температурой кристаллизации и температурой плавления – степенью переохлаждения. Она различна у разных металлов + от степени переохлаждения зависит скорость роста кристаллов.

Общие свойства:

• Пластичность - способность металла изменять форму без разрушения. Важна при штамповке коронок;

• Металлический блеск;

• Ковкость - способность изменять форму под действием ударов и давления;

• Текучесть - способность расплава заполнять форму при литье. Зависит от скорости кристаллизации и нагрева формы;

• Твердость - определяет сопротивление вдавливанию и износу — важный параметр каркасов протезов;

• Электропроводность и теплопроводность;

• Обрабатываемость - металлы должны поддаваться шлифованию, резке, фрезерованию. Легче всего обрабатываются золотые сплавы;

• Окисление - возникает при контакте с кислородом. Хром образует прочную оксидную пленку и защищает сплав;

• Коррозия - неблагородные металлы склонны к коррозии/благородные — устойчивы;

• Растворимость в кислотах - золото практически не взаимодействует с кислотами, но растворяется в царской водке.

4. Виды сплавов, особенности их структуры

Металлические сплавы – макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами.

*В широком смысле сплавы – любые однородные системы, получаемые сплавлением металлов, неметаллов, оксидов и органических веществ.

Особенность сплавов в том, что в них легче усиливать отдельные свойства (в отличие от металлов). Этого достигают изменением соотношения между металлами, входящими в сплав.

При затвердевании сплава могут образовываться три вида взаимодействия металлов, входящих в сплав:

1. Механическая смесь – получается при полной взаимной нерастворимости металлов, невозможности образовать химическое соединение. Металлы при этом сохраняют свою кристаллическую решетку. Такие сплавы имеют четко выраженную температуру плавления, как правило, очень низкую и обладают хорошей жидкотекучестью.

Пример: легкоплавкие сплавы.

2. Твердый раствор – образуется при взаимной нерастворимости металлов. Это однородное вещество, в котором в кристаллическую решетку металла-растворителя входят атомы растворенного металла, а в межатомном пространстве размещаются неметаллы (например, углерод).

Если такие сплавы охлаждать неправильно, могут получиться неоднородные кристаллы: первые будут иметь больше тугоплавкого компонента. Устраняют такую неоднородность нагреванием сплава при определенной температуре.

Имеют мелкозернистую структуру, обладают достаточной твердостью, хорошей пластичностью, ковкостью.

Пример:

• Золотые;

• Золотоплатиновые;

• Серебряно-палладиевые;

• Хромоникелевые;

• Кобальтохромовые…

3. Химическое соединение – возникает при сплавлении некоторых металлов с неметаллами. Образуется специфическая, кристаллическая решетка с правильным и упорядоченным расположением атомов. Для данного вида сплавов характерны повышенная твердость и хрупкость — свойства, которых не имели отдельные компоненты + ярко выраженные индивидуальные свойства.