
- •Содержание
- •Введение
- •1. Общие сведения о цветных металлах и сплавах
- •1.1 Классификация и свойства чистых металлов
- •1.2. Цветные сплавы
- •1.1.3. Термическая обработка цветных сплавов
- •1.3. Принципы разработки литейных сплавов
- •1.3.1. Общие положения синтеза сплавов
- •1.3.2. Оптимизация состава сплавов
- •2. Легкие цветные сплавы
- •2.1. Алюминиевые сплавы
- •2.1.1. Состав и свойства первичного алюминия
- •2.1.2. Классификация и маркировка алюминиевых сплавов
- •2.1.3. Взаимодействие алюминия с другими элементами
- •2.1.4. Литейные алюминиевые сплавы
- •2.1.5. Новые поршневые сплавы и режимы их термической обработки
- •2.2. Магниевые сплавы
- •2.2.1. Состав и свойства первичного магния
- •2.2.2. Выбор основы и легирующих элементов
- •2.2.3. Классификация магниевых сплавов
- •2.2.4. Литейные магниевые сплавы
- •2.2.5. Сверхлегкие магниевые сплавы.
- •2.3. Титановые сплавы
- •2.3.1. Состав и свойства чистого титана
- •2.3.2. Взаимодействие титана с другими элементами
- •2.3.3. Классификация титановых сплавов
- •2.3.4. Литейные титановые сплавы
- •2.3.4.1. Особенности литейных свойств
- •2.3.4.2. Термическая обработка титановых сплавов
- •2.3.4.3. Области применения титановых сплавов
- •3. Тяжелые цветные сплавы
- •3.1. Медные сплавы
- •3.1.1. Состав и свойства чистой меди.
- •3.1.2. Классификация и маркировка медных сплавов.
- •3.1.3. Взаимодействие меди с другими элементами.
- •3.1.4. Литейные латуни
- •3.1.5. Оловянные бронзы
- •3.1.6. Безоловянные бронзы
- •3.1.6.1.Алюминиевые бронзы
- •3.1.6.2. Свинцовая бронза
- •3.1.6.3. Прочие безоловянные бронзы
- •3.1.7. Медно-никелевые сплавы
- •3.2. Никелевые сплавы
- •3.2.1. Состав и свойства чистого никеля
- •3.2.1. Взаимодействие никеля с другими элементами
- •3.2.2. Жаропрочные литейные никелевые сплавы
- •3.3. Сплавы тугоплавких металлов
- •3.4. Цинковые сплавы
- •3.4.1. Состав и свойства чистого цинка
- •3.4.2 Литейные цинковые сплавы
- •Марки и химический состав литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •Некоторые физические и технологические свойства литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •3.4.3. Антифрикционные цинковые сплавы
- •3.5. Сплавы на основе олова и свинца
- •3.6. Легкоплавкие сплавы
- •3.7. Сплавы благородных металлов
- •3.7.1. Золото и его сплавы
- •3. Тяжелые цветные сплавы Медные сплавы. Классификация и маркировка медных сплавов
- •Методические указания
- •Плавка цветных сплавов
3.6. Легкоплавкие сплавы
В группу легкоплавких объединены сплавы, имеющие температуру плавления ниже температуры плавления олова. Основу таких сплавов составляют олово и свинец с добавками кадмия и висмута. Металлы вводят в сплавы в таких количествах, чтобы образовались легкоплавкие тройные и более сложные эвтектики. По – видимому первый такой сплав с температурой плавления 68 оС был получен английским инженером Вудом в 1860 году. За этим сплавом и несколькими другими сплавами с близким составом закрепилось название – сплавы Вуда. Существуют и другие сплавы, называющиеся по фамилии автора: сплав Липовица, сплав Роуза (Розе) и др.
Области применения легкоплавких сплавов достаточно широки:
Производство и применение жидкометаллических теплоносителей в энергетике и машиностроении.
Литейное производство (производство выплавляемых моделей и стержней, материалы для отливок).
Системы раннего оповещения возгораний (датчики температуры, клапаны пожаротушения и др).
Термометрия (рабочее тело для термометров различных типов).
Вакуумная техника (уплотнения, паяные швы и др.).
Микроэлектроника (припои, покрытия, датчики температуры, предохранители и др.).
Медицина (фиксация костей, протезирование и др.).
Во всех без исключения областях применения легкоплавких сплавов, главными востребованными свойствами для применения этих сплавов по назначению, является заданная низкая температура плавления. Вторичными свойствами, востребованными в областях применения данных сплавов могут быть: определённая плотность, прочность на разрыв, химическая инертность, вакуумоплотность, теплопроводность. С экономической точки зрения на первое место выходит стоимость сплава и его плотность. Экономические показатели особенно резко проявляются в крупнотоннажном расходе легкоплавкого сплава той или иной марки.
В настоящее время кроме сплавов четверной системы Sn – Pb – Cd – Bi, разработаны сплавы с такими элементами, как: галлий, индий, ртуть, таллий, калий, натрий и др. Состав всех известных легкоплавких сплавов, их свойства и области применения показаны в таблице . Они перекрывают весь температурный интервал от 200 оС до – 78 оС.
Таблица
Химический состав, свойства и области применения легкоплавких сплавов
Состав сплава |
Tпл,°C |
Плот- ность г/см³ |
Область приме- нения |
Примечание |
Тип сплава, название или сплав аналог |
висмут 76,5%, таллий 23,5% |
198 |
|
Т, П |
Кислотоупорен |
Эвтектический сплав |
олово 89%, цинк 11% |
198 |
|
Т, П |
|
|
висмут 47,5%, таллий 52,5% |
188 |
|
Т |
|
Эвтектический сплав |
висмут 44,2%, свинец 9,8%, таллий 46% |
186 |
|
Т |
|
Эвтектический сплав |
олово 62%, свинец 38% |
183 |
8,5 |
Т, П |
|
Эвтектический сплав, ПОС61 |
олово 64%, свинец 36% |
181 |
|
Т, П |
|
|
натрий 70%, ртуть 30% |
181 |
|
Т |
Хим.активен,токсичен. |
|
кадмий 32%, олово 68% |
178 |
|
Т, П |
|
Эвтектический сплав |
свинец 32%, олово 68% |
177 |
|
Т, П |
|
|
висмут 12,8%, свинец 49%, олово 38,2% |
172 |
|
Т, П |
|
|
калий 80%, таллий 20% |
165 |
|
Т |
Химически активен |
|
висмут 13,3%, свинец 46%, олово 40,7% |
165 |
|
Т, П |
|
|
висмут 10,5%, свинец 42%, олово 47,5% |
160 |
|
Т, П |
|
|
висмут 13,7%, свинец 44,8 %, олово 41,5 % |
160 |
|
Т, П |
|
Эвтектический сплав |
висмут 16 %, свинец 36%, олово 48% |
155 |
|
Т, П |
|
|
висмут 18,1%, свинец 36,2%, олово 45,7% |
151 |
|
Т, П |
|
|
висмут 25%, свинец 50%, олово 25% |
149 |
|
Т, П |
|
|
висмут 62,5%, кадмий 37,5% |
149 |
|
Т, П |
|
|
висмут 19%, свинец 38%, олово 43% |
148 |
|
Т, П |
|
|
висмут 50 %, свинец 50 % |
145 |
|
Т, П |
|
|
свинец 32 %, олово 50 %, кадмий 18 % |
145 |
|
Т, П |
|
|
висмут 60%, кадмий 40% |
144 |
|
Т, П |
|
Эвтектический сплав |
свинец 42%, олово 37%, кадмий 21% |
143 |
|
Т, П |
|
|
кадмий 18,2%, свинец 30,6%, олово 51,2% |
142 |
8,8 |
Т, П |
|
ПОСК50-18 |
висмут 57 %, таллий 43 % |
139 |
|
Т |
|
Эвтектический сплав |
висмут 57 %, олово 43 % |
138 |
|
Т, П |
|
Эвтектический сплав |
висмут 58 %, олово 42 % |
136,5 |
|
Т, П |
|
|
ртуть 70 %, калий 30 % |
135 |
|
Т |
Хим.активен, токсичен. |
|
калий 90 %, таллий 10 % |
133 |
|
Т |
Хим.активен |
|
висмут 28,5 %, свинец 43 %, олово 28,5 % |
132 |
|
Т, П |
|
|
висмут 56 %, олово 40 %, цинк 4 % |
130 |
|
Т, П |
|
Эвтектический сплав |
висмут 43 %, свинец 43 %, олово 14 % |
128 |
|
Т, П |
|
|
висмут 22,2 %, свинец 44,5 %, олово 33,3 % |
127 |
|
Т, П |
|
|
висмут 56,5 %, олово 43,5 % |
125 |
|
Т, П |
|
Эвтектический сплав |
висмут 56 %, свинец 44 % |
125 |
|
Т, П |
|
|
висмут 55,5 %, свинец 44,5 % |
124 |
|
Т, П |
|
Эвтектический сплав |
висмут 33,4 %, свинец 33,3 %, олово 33,3 % |
123 |
|
Т, П |
|
ПОСВ33 |
висмут 36,5 %, свинец 36,5 %, олово 27 % |
117 |
|
Т, П |
|
|
висмут 40 %, свинец 40 %, олово 20 % |
113 |
|
Т, П |
|
Висмутовый сплав |
висмут 42,1 %, свинец 42,1 %, олово 15,8 % |
108 |
|
Т, П |
|
|
висмут 48 %, свинец 28,5 %, олово 14,5 %, ртуть 9 % |
105 |
|
Т |
|
|
висмут 53 %, олово 26 %, кадмий 21 % |
103 |
|
Т, П |
|
|
висмут 54,4 %, свинец 25,8 %, олово 19,8 % |
101 |
|
Т, П |
|
|
висмут 50 %, свинец 28 %, олово 22 % |
100 |
|
Т, П |
|
Сплав Роуза (Розе) |
висмут 50 %, свинец 40 %, олово 10 % |
100 |
|
Т, П |
|
|
висмут 40 %, свинец 20 %, олово 40 % |
100 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 47 %, свинец 35,3 %, олово 17,7 % |
98 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 52,5 %, свинец 35 %, олово 12,5 % |
96 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 52 %, свинец 32 %, олово 16 % |
96 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 50 %, олово 25 %, кадмий 25 % |
95 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 49,9 %, свинец 43,4 %, кадмий 6,7 % |
95 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 50 %, свинец 31 %, олово 19 % |
94,5 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 50 %, свинец 31,2 %, олово 18,8 % |
94 |
|
Т, П, М |
|
Сплав Ньютона |
висмут 50 %, свинец 25 %, олово 25 % |
93 (93,75) |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 50 %, свинец 30 %, олово 20 % |
92 (91,6) |
|
Т, П, М |
|
Сплав Лихтенберга |
висмут 52 %, кадмий 8 %, свинец 40 % |
91,5 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 51,6 %, кадмий 8,1 %, свинец 40,3 % |
91 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 55,2 %, свинец 33,3 %, таллий 11,5 % |
91 |
|
Т |
|
Эвтектический сплав |
натрий 50 %, ртуть 50 % |
90 |
|
Т |
Хим.активен, токсичен. |
|
натрий 90 %, ртуть 10 % |
90 |
|
Т |
Хим. активен, токсичен |
|
висмут 50 %, олово 25 %, свинец 25 % |
90 |
|
Т, П, М |
|
ПОСВ 50, сплав Розе |
висмут 53,2 %, кадмий 7,1 %, свинец 39,7 % |
89,5 |
|
Т, П, М |
|
|
натрий 96,7 %, золото 3, % |
80 |
|
Т |
Химически активен |
Эвтектический сплав |
натрий 80 %, ртуть 20 % |
80 |
|
Т |
Хим.активен, токсичен. |
|
висмут 35,3 %, кадмий 9,5 %, свинец 35,1 %, олово 20,1 % |
80 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 58 %, индий 17 %, олово 25 % |
79 |
|
Т, П, М |
|
Эвтектический сплав |
натрий 90 %, калий 10 % |
77 |
|
Т |
Хим.акт |
|
висмут 50 %, свинец 34,5 %, олово 9,3 %, кадмий 6,2 % |
77 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 50 %, свинец 34,4 %, олово 9,4 %, кадмий 6,2 % |
76,5 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 27,5 %, кадмий 34,5 %, свинец 27,5 %, олово 10,5 % |
75 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 33,7 %, индий 65,3 % |
72 |
|
Т, П, М |
∑? |
Эвтектический сплав |
висмут 38,4 %, свинец 30,8 %, олово 15,4 %, кадмий 15,4 % |
71 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 49,5 %, свинец 27,27 %, олово 13,13 %, кадмий 10,1 % |
70 |
|
Т, П, М |
|
Эвтектический сплав |
висмут 50 %, свинец 26,3 %, олово 13,3 %, кадмий 10 % |
70 |
|
Т, П, М |
∑? |
|
натрий 70 %, ртуть 30 % |
70 |
|
Т |
Хим.акт, Токсичен. |
|
висмут 48,8 %, свинец 24,3 %, олово 13,8 %, кадмий 13,1 % |
68,5 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 52,2 %, свинец 26 %, олово 14,8 %, кадмий 7 % |
68,5 |
|
Т, П, М |
|
|
висмут 50,1 %, свинец 22,6 %, олово 13,3 %, кадмий 10 % |
68 |
|
Т, П, М |
∑? |
Сплав Липовица |
висмут 50 %, свинец 25 %, олово 12,5 %, кадмий 12,5 % |
68 |
|
Т, П, М |
∑? |
Сплав Вуда |
висмут 50,4 %, свинец 25,1 %, олово 14,3 %, кадмий 10,2 % |
67,5 |
|
Т, П, М |
|
Сплав Вуда |
висмут 50,1 %, свинец 24,9 %, олово 14,2 %, кадмий 10,8 % |
65,5 |
|
Т, П, М |
|
Сплав Вуда |
натрий 99 %, таллий 1 % |
64 |
|
Т |
Хим.акт |
Эвтектический сплав |
висмут 50,0 %, олово 12,5 %, свинец 25 %, кадмий 12,5 % |
60,5 |
|
Т, П, М, Ж |
|
|
висмут 53,5 %, олово 19 %, свинец 17 %, ртуть 10,5 % |
60 |
|
Т |
токсичен |
|
натрий 60 %, ртуть 40 % |
60 |
|
Т |
Хим.акт. Токсичен. |
|
натрий 80 %, калий 20 % |
58 |
|
Т |
Хим.акт. |
|
висмут 49,4 %, индий 21 %, свинец 18 %, олово 11,6 % |
57 |
|
Т, П, М, Ж |
|
Эвтектический сплав |
ртуть 70 %, натрий 30 % |
55 |
|
Т |
токсичен, реаг.с водой. |
|
висмут 42 %, свинец 32 %, ртуть 20 %, кадмий 6 % |
50 |
|
Т |
токсичен |
|
висмут 36 %, ртуть 30 %, свинец 28 %, кадмий 6 % |
48 |
|
Т |
токсичен |
|
висмут 47,7 %, индий 19,1 %, олово 8,3 %, кадмий 5,3 %, свинец 22,6 % |
47 |
|
Т, П, М, Ж |
∑? |
Эвтектический сплав |
натрий 50 %, ртуть 50 % |
45 |
|
Т |
Хим.акт. |
|
висмут 40,2 %, кадмий 8,1 %, индий 17,8 %, свинец 22,2 %, олово 10,7 %, таллий 1 % |
41,5 |
|
Т, П, М, Ж |
|
|
натрий 70 %, калий 30 % |
41 |
|
Т |
∑?Хим.акт. |
|
натрий 60 %, калий 40 % |
26 |
|
Т |
Хим.акт. |
|
галлий 95 %, цинк 5 % |
25 |
5,95 |
Т |
|
Эвтектический сплав? |
натрий 85,2 %, ртуть 14,8 % |
21,4 |
|
Т |
Хим.акт. |
|
галлий 92 %, олово 8 % |
20 |
|
Т |
|
Эвтектический сплав? |
натрий 56 %, калий 44 % |
19 |
|
Т |
Хим.акт. |
|
калий 90 %, натрий 10 % |
17,5 |
|
Т |
Хим.акт. |
|
галлий 82 %, олово 12 %, цинк 6 % |
17 |
6,13 |
Т |
|
|
галлий 76 %, индий 24 % |
16 |
6,235 |
Т |
|
|
галлий 67 %, индий 29 %, цинк 4 % |
13 |
6,355 |
Т |
|
|
калий 50 %, натрий 50 % |
11 |
|
Т |
Хим.акт. |
|
Галлий 67 %, индий 20,5 %, олово 12,5 % |
10,6 |
|
Т |
|
|
калий 60 %, натрий 40 % |
5 |
|
Т |
Хим.акт. |
|
галлий 62 %, индий 25 %, олово 13 % |
4,85 |
6,44 |
Т |
|
|
галлий 61 %, индий 25 %, олово 13 %, цинк 1 % |
3 |
6,4 |
Т |
|
Русский сплав |
калий 70 %, натрий 30 % |
−3,5 |
|
Т, Л |
Химически активен |
|
рубидий 91,8 %, натрий 8,2 % |
−4,5 |
1,485 |
Т |
Химически активен |
|
калий 80 %, натрий 20 % |
−10 |
0,878 |
Т, Л |
Химически активен |
|
калий 78 %, натрий 22 % |
−11,4 |
|
Т, Л |
Химически активен |
|
калий 77,3 %, натрий 22,7 % |
−12,5 |
0,882 |
Т, Л, И |
Химически активен |
|
цезий 93 %, натрий 7 % |
−28 |
1,765 |
Т, И |
Химически активен |
|
цезий 94,5 %, натрий 5,5 % |
−30 |
1,778 |
Т, И |
Химически активен |
|
ртуть 97,2 %, натрий 2,8 % |
−48,2 |
13,16 |
Т |
Реагирует с водой. |
|
ртуть 91,44 %, таллий 8,56 % |
−61 |
13,45 |
Т |
|
Наиболее легкоплавкая амальгама |
натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % |
−78 |
1,28 |
Т, И |
Реагирует с водой. |
Советский сплав |
Т— теплоноситель, П— припой, М— модельный литейный сплав, Ж— для датчиков пожарной сигнализации, Л— лабораторный, И— рабочее тело ионных ракетных двигателей
|