Какая температура плавления меди: Температура плавления меди – при какой температуре плавится медь — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Начертите примерный график нагревания и плавления меди

Содержание

Реклама 1 AdSense
вторник, 1 ноября 2016 г.
Начертите график плавления меди
Вопросы
Задание
Это любопытно.
Ответ

В мобильной версии нет поиска и могут не отображаться формулы. Для поиска задач и отображения формул откройте веб версию (кнопка внизу страницы) Сайт существует, благодаря рекламе Google. Пожалуйста, отключите блокировщик рекламы

Реклама 1 AdSense

вторник, 1 ноября 2016 г.

Начертите график плавления меди

Начертите график плавления меди. По ветикали отложите температуру (1 клетка 20 градусов цельсия), по горизонтали – время ( 1 клетка 10 мин ). Начальная температура меди равна 1000 градусов, время нагревания до температуры плавления 20 мин, время перехода меди в жидкое состояние 30 мин.

Температура плавления меди 1085 градусов Цельсия. Сначала в течение 20 минут температура меди будет расти от 1000 градусов до 1085 градусов, потом температура будет оставаться постоянной до окончания плавления, потом снова будет расти. Чтобы определиться со скоростью нарастания температуры во время нагрева, надо разделить разность температуры плавления и начальной температуры на время разогрева до температуры плавления. Таким образом, первый участок графика буде представлять собой линию графика T =1000+4,25t, где T – температура, t – время.

Плавление кристаллического тела — сложный процесс. Для его изучения рассмотрим график зависимости температуры кристаллического тела (льда) от времени его нагревания (рис. 18). На нём по горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной — температура льда.

Рис. 18. График зависимости температуры льда от времени нагревания

Из графика видно, что наблюдение за процессом началось с момента, когда температура льда была -40 °С. При дальнейшем нагревании температура льда росла. На графике это участок АВ. Увеличение температуры происходило до 0 °С — температуры плавления льда. При 0 °С лёд начал плавиться, а его температура перестала расти. В течение всего времени плавления температура льда не менялась, хотя горелка продолжала гореть. Этому процессу соответствует горизонтальный участок графика — ВС.

После того как весь лёд расплавился и превратился в воду, температура снова стала подниматься (участок CD). Когда температура достигла +40 °С (точка D), горелка была погашена. Как видно из графика, температура воды после этого начала снижаться (участок DE). Вода стала охлаждаться. Когда её температура упала до 0 °С, начался процесс отвердевания воды — её кристаллизация, и пока вся вода не отвердеет, температура её не изменится (участок EF). Лишь после этого температура твёрдой воды — льда стала уменьшаться (участок FK).

Вопросы

Пользуясь графиком (см. рис. 18) и текстом, относящимся к нему, объясните, что происходит с водой в отрезки времени, соответствующие каждому из участков графика.
Как по графику можно судить об изменении температуры вещества при нагревании и охлаждении?
Какие участки графика соответствуют плавлению и отвердеванию льда? Почему эти участки параллельны оси времени?

Задание

Начертите график плавления меди. По вертикали отложите температуру (1 клетка — 20 °С), а по горизонтали — время (1 клетка — 10 мин). Начальная температура меди равна 1000 °С, время нагревания до температуры плавления 20 мин, время перехода меди в жидкое состояние 30 мин.

Это любопытно.

Аморфные тела. Плавление аморфных тел

Существует особый вид тел, который принято также называть твёрдыми телами. Это аморфные тела. В естественных условиях они не обладают правильной геометрической формой.

К аморфным телам относятся: твёрдая смола (вар, канифоль), стекло, сургуч, эбонит, различные пластмассы.

По многим физическим свойствам, да и по внутреннему строению аморфные тела стоят ближе к жидкостям, чем к твёрдым телам.

Кусок твёрдой смолы от удара рассыпается на осколки, т. е. ведёт себя как хрупкое тело, но вместе с тем обнаруживает и свойства, присущие жидкостям. Твёрдые куски смолы, например, медленно растекаются по горизонтальной поверхности, а находясь в сосуде, со временем принимают его форму. По описанным свойствам твёрдую смолу можно рассматривать как очень густую и вязкую жидкость.

Аморфное тело – смола

Стекло обладает значительной прочностью и твёрдостью, т. е. свойствами, характерными для твёрдого тела. Однако стекло, хотя и очень медленно, способно течь, как смола.

В отличие от кристаллических тел, в аморфных телах атомы или молекулы расположены беспорядочно, как в жидкостях.

Кристаллические твёрдые тела, как мы видели (см. рис. 18), плавятся и отвердевают при одной и той же строго определённой для каждого вещества температуре. Иначе ведут себя аморфные вещества, например смола, воск, стекло. При нагревании они постепенно размягчаются, разжижаются и, наконец, превращаются в жидкость. Температура их при этом изменяется непрерывно. При отвердевании аморфных тел температура их также понижается непрерывно.

В аморфных твёрдых телах, как и в жидкостях, молекулы могут свободно перемещаться друг относительно друга. При нагревании аморфного тела скорость движения молекул увеличивается, увеличиваются расстояния между молекулами, а связи между ними ослабевают. В результате аморфное тело размягчается, становится текучим.

Зная строение аморфных тел, можно создавать материалы с заданными свойствами. В последние годы аморфные тела находят широкое применение при производстве считывающих головок аудио- и видеомагнитофонов, устройств записи и хранения информации в компьютерной технике, магнитных экранов и др.

Ответ

Температура плавления меди 1085 °С.

Сначала в течение 20 минут температура меди будет расти от 1000 °С до 1085 °С, потом температура будет оставаться постоянной до окончания плавления (в течении 30 мин), потом снова будет расти.

Медь марки М1: характеристики, механические свойства, состав — Сетка медная марки М1

Тип материала	медь с чистотой 99,96%
НТД на материал	ТУ 1276-003-38279335-2013
Марка	М1
Основные свойства и применение	медь обладает очень высокой электропроводностью, низким удельным электросопротивлением, очень высокой теплопроводность; медь является прекрасным диамагнетиком — веществом, намагничивающемся против направления внешнего магнитного поля, магнитная восприимчивость меньше чем у вакуума и равна X(Cu)= — 8,2×10−8 (cm3·g−1) (по сравнению с алюминием: X(Al)= + 63×10−8 (cm3·g−1) и сталью: X(Fe)= + 1000×10−8 (cm3·g−1)), что позволяет его использовать сетку и листы из меди в качестве экранирующего материала; одним из отличительных эксплуатационных свойств меди, что при ударе и трении твердого просеиваемого о медные сплавы не создаются искры, поэтому сетку из латунной проволоки применяют в легко воспламеняющихся и взрывоопасных средах, при просеивании материалов в случаях, когда необходимо избегать искрообразование; спаиваемость меди — удовлетворительная
Температура эксплуатации	температура плавления около 1080 °С
Плотность	8,9 г/см3
Коррозионная стойкость	при нормальных температурах медь устойчива на сухом воздухе, в пресной воде (аммиак, сероводород, хлориды, кислоты ускоряют коррозию), в морской воде при небольших скоростях движения воды, в неокислительных кислотах и растворах солей (в отсутствии кислорода), в щелочных растворах (кроме аммиака и солей аммония), в среде сухих газов-галогенов, органических кислот, спиртов, фенольных смол; медь неустойчива в среде аммиака, хлористого аммония, в среде окислительных минеральных кислот и растворов кислых солей; контактная коррозия — допускается контакт меди с медными сплавами, свинцом, оловом во влажной атмосфере, пресной и морской воде, но не допускается контакт с алюминием и цинком вследствие их быстрого разрушения

Химический состав, %
Никель (Ni)	≤ 0,002
Железо (Fe)	≤ 0,005
Сера (S)	≤ 0,004
Медь (Cu)	≥ 99,96
Олово (Sn)	≤ 0,002
Свинец (Pb)	≤ 0,005
Цинк (Zn)	≤ 0,004
Сурьма (Sb)	≤ 0,002
Проч,эл (other)	Bi (висмут) ≤ 0,001; As (мышьяк) ≤ 0,002

Товары соответствующие материалу

Наименование товара

Поставка

Цена с НДС

Быстрый просмотр

Сетка медная 056х015ТУ 1276-003-38279335-2013

Длина сетки в рулоне

Размер ячейки, мм

0. 56

Диаметр проволоки

0.15

1 711 руб / м²

Готово

Быстрый просмотр

Сетка медная 1х016ТУ 1276-003-38279335-2013

Длина сетки в рулоне

Размер ячейки, мм

Диаметр проволоки

0.16

1 363 руб / м²

Готово

Быстрый просмотр

Сетка медная 03х01ТУ 1276-003-38279335-2013

Длина сетки в рулоне

Размер ячейки, мм

0.3

Диаметр проволоки

0.1

1 595 руб / м²

Готово

Металлопрокат из меди марки М1

Медь марки М1 – востребованный в промышленности металл, который хорошо обрабатывается давлением и паяется. Из этого сплава изготавливают металлопрокатную продукцию: трубы, листы, прутки, проволоку. Литейные свойства материала хуже: медь тяжело поддается сварке и резке.

Медь марки М1: состав и особенности материала

Медь М1 принадлежит к раскисленным маркам, содержание кислорода в готовом сплаве – в пределах 0,01%. На 99,96% сплав состоит из меди, остальные сотые доли процента приходятся на примеси. Добавки влияют на характеристики медного сплава.

Медь марки М1, состав примесей:

алюминий, сурьма, железо, цинк, олово и другие компоненты: образуют твердые растворы в сплаве с медью, снижают тепло- и электропроводность структуры;
сера: улучшает обработку меди методом резки;
кислород: снижает электропроводность и прочность материала;

свинец и висмут: затрудняют обработку материала давлением, не растворяются в сплаве, однако никак не меняют электропроводность.

Стандарт, по которому изготавливается медь марки М1, – ГОСТ 859-2014, который действует с 2014 года. До этого характеристики и требования к медным сплавам, полуфабрикатам из меди определял ГОСТ 859-2001. Европейский аналог марки М1 – медь Cu-ETP, в США – С1100, 1220. Медь изготавливается в виде литых или деформированных полуфабрикатов: лент, прутков, труб, катанок.

Эксплуатационные свойства

Медный сплав марки М1 широко задействован в разных сферах промышленности благодаря своим рабочим свойствам:

Очень высокая теплопроводность и электропроводность: изделия из меди марки М1 отлично проводят электрический ток, применяются для изготовления теплообменных приборов.
Антикоррозионные свойства:
медь М1 устойчива к коррозии в сухом воздухе, органических кислотах, спиртах и фенольных смолах. Сохраняет структуру в пресной воде, не разрушается в соленой воде при отсутствии сильного движения жидкости.
Материал не искрит при трении и ударах: эта особенность позволяет применять медные и латунные сетки при взаимодействии со взрывоопасными и легковоспламеняющимися веществами.
Диамагнитные свойства: медь во внешнем магнитном поле намагничивается в противоположном направлении к этому полю. В этом плане медь опережает сталь и алюминий, поэтому медные сетки и листы используются для экранирования.
Рабочие температуры: температура литья меди М1 достигает 1250°С, температура плавления – 1083°С.

Чтобы не допустить стремительного разрушения структуры сплава, медь марки М1 нельзя использовать при контакте с хлористым аммонием, кислотами, сероводородом, аммиаком и цинком. Допускается взаимодействие меди с оловом и свинцом во влажной атмосфере или воде.

Применение метизов из меди М1

Медный сплав марки М1 широко применяется в электронике, электротехнике. Материал используется при изготовлении электровакуумного оборудования. Проволока из меди М1 применяется в качестве проводника электрического тока.

Что изготавливают из медного сплава М1:

электроды и расходные элементы для сварки чугунных и медных элементов;
прутки и проволоку для автоматической сварки в атмосфере инертных газов;
металлопрокатные изделия: трубы, листы, сетку;
сетки для экранирования;
бронзы высокого качества;
элементы криогенного оборудования.

Медная сетка в наличии

ТОРГОВЫЙ ДОМ СЕТОК предлагает сетки, в основе которых – медь марки М1, купить металлопрокатные изделия можно на этой странице. Сетка изготовлена по техническим условиям, которые разработаны специалистами нашей компании, качество этой продукции отвечает международным и российским стандартам. На складах в Москве и Электростали хранятся готовые изделия, также можно заказать изготовление сетки нужного типоразмера.

Температура плавления меди в кельвинах

Уже в древности люди добывали и плавили медь. Этот металл широко применялся в быту и служил материалом для изготовления различных предметов. Бронзу научились делать примерно 3 тыс. лет назад. Из этого сплава делали хорошее оружие. Популярность бронзы быстро распространялась, так как металл отличался красивым внешним видом и прочностью. Из него делали украшения, орудия охоты и труда, посуду. Благодаря небольшой температуре плавления меди человек быстро освоил ее производство.

Нахождение в природе

Свое латинское название Cuprum металл получил от названия острова Кипр, где его научились добывать в третьем тысячелетии до н. э. В системе Менделеева Сu получил 29 номер, а расположен в 11-й группе четвертого периода.

В земной коре элемент на 23-м месте по распространению и встречается чаще в виде сульфидных руд. Наиболее распространены медный блеск и колчедан. Сегодня медь из руды добывается несколькими способами, но любая технологий подразумевает поэтапный подход для достижения результата.

На заре развития цивилизации люди уже получали и использовали медь и ее сплавы.

В то время добывалась не сульфидная, а малахитовая руда, которой не требовался предварительный обжиг.
Смесь руды и углей помещали в глиняный сосуд, который опускался в небольшую яму.
Смесь поджигалась, а угарный газ помогал малахиту восстановиться до состояния свободного Cu.
В природе есть самородная медь, а богатейшие месторождения находятся в Чили.
Сульфиды меди нередко образуются в среднетемпературных геотермальных жилах.
Часто месторождения имеют вид осадочных пород.
Медяные песчаники и сланцы встречаются в Казахстане и Читинской области.

Физические свойства

Металл пластичен и на открытом воздухе покрывается оксидной пленкой за короткое время. Благодаря этой пленке медь и имеет свой желтовато-красный оттенок, в просвете пленки цвет может быть зеленовато-голубым. По уровню уровнем тепло- и электропроводности Cuprum на втором месте после серебра.

Плoтность — 8,94×103 кг/ м3 .
Удельная теплоемкость при Т=20 ° C — 390 Дж/кг х К.
Электрическoе удельное при 20−100 ° C — 1,78×10−8 Ом/м.
Температура кипeния — 2595 ° C.
Удельная электропрoводность при 20 ° C — 55,5−58 МСм/м.

При какой температуре плавится медь

Плавления происходит, когда из твердого состояния металл переходит в жидкое. Каждый элемент имеет собственную температуру плавления. Многое зависит от примесей в металле. Обычная температура плавления меди — 1083 ° C. Когда добавляется олово, температура снижается до 930- 1140 ° C. Температура плавления зависит здесь от содержания в сплаве олова. В сплаве купрума с цинком плавление происходит при 900- 1050 ° C .

При нагреве любого металла разрушается его кристаллическая решетка. По мере нагревания повышается температура плавления, но затем выравнивается по достижении определенного предела температуры. В этот момент и плавится металла. Полностью расплавляется, и температура повышается снова.

Когда металл охлаждается, температура снижается, в определенный момент остается на прежнем уровне, пока металл не затвердеет полностью. После полного затвердевания температура снижается опять. Это демонстрирует фазовая диаграмма, где отображен температурный процесс с начала плавления до затвердения. При нагревании разогретая медь при 2560 ° C начинает закипать. Кипение подобно кипению жидких веществ, когда выделяется газ и появляются пузырьки на поверхности. В момент кипения при максимально больших температурах начинается выделение углерода, образующегося при окислении.

Плавление в домашних условиях

Благодаря низкой температуре плавления древние люди могли расплавлять купрум на костре и использовать металл для изготовления различных изделий.

Для расплавки меди в домашних условиях понадобится:

древесный уголь;
тигель и специальные щипцы для него;
муфельная печь;
бытовой пылесос;
горн;
стальной крюк;
форма для плавления.

Процесс течет поэтапно, металл помещается в тигель, а затем размещается в муфельной печи. Выставляется нужная температура, а наблюдение за процессом осуществляется через стеклянное оконце.

В процессе в емкости с Cu появится окисная пленка, которую нужно устранить — открыть окошко и отодвинуть в сторону стальным крюком.

При отсутствии муфельной печи расплавить медь можно автогеном. Плавление пойдет, если ест нормальный доступ воздуха. Паяльной лампой расплавляется латунь и легкоплавкая бронза. Пламя должно охватить весь тигель.

Если под рукой ничего из перечисленных средств нет, можно использовать горн, установленный на слой древесного угля. Для повышения Т можно использовать пылесос, включенный в режим выдувания, но шланг должен иметь металлический наконечник, хорошо, если с зауженным концом, так струя воздуха будет тоньше.

Температура плавления бронзы и латуни, как температура плавления меди и алюминия — невысоки.

Сегодня в промышленных условиях в чистом виде Cu не используется. В ее составе содержится много примесей: никель, железо, мышьяк, сурьма, другие элементы. Качество продукта определяется наличием содержания в процентах примесей в сплаве (не более 1%). Важные показатели — тепло- и электропроводность. Благодаря пластичности, малой Т плавления и гибкости медь широко используется во многих отраслях промышленности.

Медь входит в семёрку самых древних металлов, с которыми люди познакомились на самом начальном этапе своего существования. Период с 4 по 3 тысячелетие до нашей эры так и называется медный век в истории развития человечества. Древние люди изготавливали из неё предметы быта, орудия труда и боевое оружие. Это стало возможным благодаря относительно невысокой температуре плавления меди.

Купрум: характеристика элемента

Научное наименование меди Cuprum (Купрум) происходит от названия греческого острова Кипр, где медь начали добывать ещё в середине третьего тысячелетия до нашей эры. В периодической таблице Менделеева химический элемент медь имеет 29 атомный (порядковый) номер, находится в 11 группе четвёртого периода. Принадлежит к пластичным переходным металлам. В чистом виде имеет характерный золотисто-розовый цвет. Чистую медь легко окислить, поэтому в естественных условиях она всегда образует на своей поверхности тонкую оксидную плёнку, которая придаёт ей красноватый оттенок.

Физические свойства

Это второй металл после серебра по уровню электропроводности, что делает её крайне востребованной в современной электронике. Второе ценное качество — высокая теплопроводность, это позволяет её широко применять во всевозможных теплообменниках и в холодильной аппаратуре.

Температура плавления 1083 градуса.
Температура кипения 2567 градусов.
Удельное сопротивление при 20 градусах составляет 1,68·10 -3 Ом·м.
Плотность 8,92 г/см.

Нахождение в природе

В природе встречается в самородном виде и в виде соединений.

Самые крупные месторождения самородной меди находятся в США в районе озера Верхнего. Именно в этом районе был найден самый крупный медный самородок весом 3560 килограмм. А также много самородной меди встречается в рудных горах Германии.

В России и на постсоветском пространстве добыча меди происходит путём извлечения из сульфидной руды. Её можно добыть, извлекая из медного колчедана или халькопирита CuFeS2. Наиболее известны такие месторождения, как Удокан в Забайкалье и Джезказган в Казахстане.

Сульфиты меди чаще всего образуются в так называемых среднетемпературных гидротермальных жилах. Могут образовываться и в осадочных породах в виде медистых песчаников и сланцев.

Как правило, медная руда всегда добывается открытым способом. Процентное содержание чистой меди в руде составляет от 0,2 до 1,0 процента в зависимости от месторождения.

Медные сплавы

Являются самыми первыми металлическими сплавами, получение которых человечество освоило ещё на самой заре своего развития. При какой температуре плавится медь, зависит от того, в каком сплаве она находится. В настоящее время наиболее известны и востребованы такие сплавы, как:

Латунь. Сплав с добавление цинка, содержание которого может доходить до 40%. Цинк повышает пластичность и прочность металла. Температура, при которой латунь плавится, составляет 880 — 950 градусов.
Бронза. Сплав с оловом, с добавлением некоторых других компонентов, таких как кремний, бериллий, свинец. Получать бронзу из меди человек научился ещё в самом начале бронзового века. Бронза не утратила своей актуальности даже с наступлением века железа, например, ещё в начале 20 века стволы пушек изготавливали из так называемой орудийной бронзы. Температура, при которой бронза начинает плавиться, составляет 930 — 1140 градусов.
Мельхиор. Кроме меди, содержит в своём составе 5−30% никеля. Никель увеличивает прочность медного сплава и повышает его электрическое сопротивление. Кроме того, сильно повышается коррозионная стойкость. Температура плавления — 1170 градусов. По своим внешним характеристикам мельхиор очень похож на серебро, раньше его называли белой медью. Но он обладает более высокой механической прочностью, чем обычное серебро.
Дюраль, или дюралюминий. Основную массу сплава составляет алюминий 93%, на медь приходится 5%, оставшиеся 2% занимают марганец, железо и магний. Название происходит от названия немецкого города Дюрен, где в 1906 году был впервые получен этот высокопрочный сплав алюминия. Одной из его особенностей является тот факт, что его прочностные характеристики с течением времени имеют тенденцию к увеличению. Поэтому он не теряет своей прочности после нескольких лет эксплуатации, как другие металлы. В настоящее время этот сплав является основой самолётостроения.
Ювелирные сплавы. Сплавы меди с золотом. Тем самым увеличивается устойчивость драгметалла к механическим воздействиям и истиранию.

Переплавка меди дома

Этот металл обладает целым набором полезных свойств, которые делают её весьма желанным металлом в домашнем хозяйстве. А относительно невысокая температура при плавлении и изрядное количество медного лома, которое можно обнаружить на ближайшей свалке, позволяют задавать вопрос о том, как расплавить медь в домашних условиях, не как риторический, а вполне реальный и практический.

График плавления меди

Расплавление любого металла заключается в том, что под воздействием высоких температур разрушается кристаллическая решётка и металл переходит из твёрдого состояния в жидкое. Можно выделить некоторые закономерности, свойственные любому металлу в процессе расплавления:

Во время нагревания температура внутри металла повышается, но кристаллическая решётка не подвергается разрушению. Металл сохраняет своё твёрдое состояние.
При достижении температуры плавления, для меди это 1083 градуса, температура внутри металла перестаёт повышаться, несмотря на то что общий нагрев и передача тепла продолжаются.
После того как вся масса метала переходит в расплавленное состояние, температура внутри металла снова начинает резко повышаться.

В случае процесса охлаждения расплавленного металла происходит всё то же самое, но в обратной последовательности. Сначала происходит резкое снижение температуры внутри металла, затем на значении 1080 градусов падение температуры прекращается до тех пор, пока вся масса метала не перейдёт в твёрдое состояние. После этого температура снова начинает резко падать, пока не сравняется с температурой окружающего воздуха и кристаллизация не завершится окончательно.

Температура кипения

Медь начинает активно выделять углерод в виде пузырьков газа при температуре 2560 градусов. Внешне это очень напоминает кипение воды. На самом деле это процесс активного окисления меди, в результате которого металл теряет практически все свои уникальные свойства. Детали, отлитые из кипящей меди, имеют в своей структуре большое количество пор, которые будут уменьшать механическую прочность материала и ухудшать его декоративные свойства. Потому в процессе плавки необходимо внимательно следить за температурой и не допускать закипания меди.

Способы плавки

Медный лом можно переплавить в домашних условиях разными способами в зависимости от технического оснащения домашней мастерской. При этом нужно иметь в виду, что придётся нагревать медь не до её температуры плавления, а чуть выше — примерно до 1100−1200 градусов.

Для этих целей годятся следующие приспособления:

Муфельная печь. Наиболее рациональное решение проблемы расплавления меди, так как такая печь позволяет регулировать температуру во время процесса плавки, что очень удобно. Подобные лабораторные печи оснащены специальным окном из жаропрочного стекла, что позволяет постоянно осуществлять визуальный контроль всего процесса.
Газовая горелка. Ручная газовая горелка размещается под дном ёмкости из тугоплавкого материала, в которой непосредственно будет размещаться медный лом. Этот способ предполагает наличие тесного контакта расплавляемой массы металла с воздухом, что будет способствовать усилению процесса окисления расплавляемого металла. Чтобы этому как-то противостоять, на расплавляемую массу сверху насыпают слой древесного угля.
Паяльная лампа. Способ практически ничем не отличается от плавки с помощью газовой горелки. Но в этом случае невозможно достигнуть относительно высоких температур, поэтому он годится для переплавки сплавов меди, которые обладают меньшей температурой плавления, чем чистая медь.
Кузнечный горн. На раскалённые древесные угли специального костра помещается тугоплавкий тигель с измельчённым металлом. Для ускорения процесса расплавления задействуют обычный бытовой пылесос, включённый в режиме выдувания. Труба пылесоса должна быть небольшого диаметра и иметь металлический наконечник, в противном случае она расплавится. Данный способ подходит для тех, кто занимается плавкой меди дома регулярно и имеет дело с большими объёмами исходного материала, который необходимо отжечь.
Микроволновая печь. Бытовая мощная микроволновка с небольшими изменениями конструкции может легко плавить довольно большие объёмы медного лома. Для этого необходимо убрать из микроволновки вращающуюся тарелку, а вместо неё поместить соответствующих размеров тигель, который необходимо сделать из тугоплавкого материала, например, из шамотного кирпича.

Пошаговая инструкция

Процесс плавления любого металла происходит поэтапно и подчиняется определённому алгоритму, который одинаков как для промышленного производства, так и для кустарного. Для тех, кто озадачен вопросом плавки меди в домашних условиях, пошаговая инструкция будет выглядеть следующим образом:

Необходимо взять тугоплавкий тигель. Металл в измельчённом состоянии насыпается в тигель. После этого тигель помещается в предварительно прогретую муфельную печь. С помощью специального окошка наблюдают за процессом расплавления.
После полного расплавления всего объёма медного лома тигель с помощью специальных длинных щипцов извлекается из печи.
На поверхности расплавленного металла образуется плёнка его оксида. Эту плёнку необходимо аккуратно сдвинуть в сторону к одной из стенок тигля. Для этих целей используют специальный крючок, изготовленный из тугоплавкого металла.
После того как металл освобождён от оксидной плёнки, необходимо его очень быстро разлить в предварительно подготовленные формы.

Практические рекомендации

Температура плавления меди в домашних условиях зависит от того, в каком сплаве она содержится.

Техническая чистая медь содержится в проводах и кабелях, а также в обмотках трансформаторов, электродвигателей и генераторов. При этом нужно иметь в виду, что химически чистая медь содержится только в столовых приборах и в прочей кухонной утвари. Во всех остальных случаях в ней присутствуют те или иные вредные компоненты.

В чистом виде обладает повышенной вязкостью в расплавленном состоянии, поэтому отливать из неё изделия сложной конфигурации и небольших размеров очень сложно. Гораздо легче для этих целей использовать латунь.

В сплавах бронзы, изготовленных вначале и середине прошлого века, использовали в качестве компонентов мышьяк и сурьму. Поэтому следует избегать расплавления так называемой старинной бронзы, так как пары мышьяка могут привести к отравлению организма.

Самородная медь размером около 4 см

Медь — минерал из класса самородных элементов. В природном минерале обнаруживаются Fe, Ag, Au, As и другие элементы в виде примеси или образующие с Cu твёрдые растворы. Простое вещество медь — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура меди

Кубическая сингония, гексаоктаэдрический вид симметрии m3m, кристаллическая структура — кубическая гранецентрированная решётка. Модель представляет собой куб из восьми атомов в углах и шести атомов , расположенных в центре граней (6 граней). Каждый атом данной кристаллической решетки имеет координационное число 12. Самородная медь встречается в виде пластинок, губчатых и сплошных масс, нитевидных и проволочных агрегатов, а также кристаллов, сложных двойников, скелетных кристаллов и дендритов. Поверхность часто покрыта плёнками «медной зелени» (малахит), «медной сини» (азурит), фосфатов меди и других продуктов её вторичного изменения.

СВОЙСТВА

Кристаллы самородной меди, Верхнее озеро, округ Кинави, Мичиган, США. Размер 12 х 8,5 см

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Наряду с осмием, цезием и золотом, медь — один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры. Медь является диамагнетиком.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем и другие.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Образец меди, 13,6 см. Полуостров Кинави, Мичиган, США

Среднее содержание меди в земной коре (кларк) — (4,7-5,5)·10 −3 % (по массе). В морской и речной воде содержание меди гораздо меньше: 3·10 −7 % и 10 −7 % (по массе) соответственно. Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т, из них 687 млн т — подтверждённые запасы, на долю России приходилось 3,2 % общих и 3,1 % подтверждённых мировых запасов. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.
Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз. Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных руд, например, халькопирита CuFeS₂. Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Небольшой самородок меди

Обычно самородная медь образуется в зоне окисления некоторых медносульфидных месторождений в ассоциации с кальцитом, самородным серебром, купритом, малахитом, азуритом, брошантитом и другими минералами. Массы отдельных скоплений самородной меди достигают 400 тонн. Крупные промышленные месторождения самородной меди вместе с другими медьсодержащими минералами формируются при воздействии на вулканические породы (диабазы, мелафиры) гидротермальных растворов, вулканических паров и газов, обогащенных летучими соединениями меди (например, месторождение озера Верхнее, США).
Самородная медь встречается также в осадочных породах, преимущественно в медистых песчаниках и сланцах.
Наиболее известные месторождения самородной меди — Туринские рудники (Урал), Джезказганское (Казахстан), в США (на полуострове Кивино, в штатах Аризона и Юта).

ПРИМЕНЕНИЕ

Браслеты из меди

Из-за низкого удельного сопротивления, медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов и силовых трансформаторов.
Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления.
В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые помимо олова и цинка могут входить никель, висмут и другие металлы.
В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото очень мягкий металл и нестойко к этим механическим воздействиям.
Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.

Пайка меди и медных сплавов

Рисунок 1. Пайка происходит при температуре выше 840 градусов по Фаренгейту, но ниже точки плавления основного металла. Источник: CDA, Справочник по медным трубам.

При соединении меди и медных сплавов следует учитывать четыре процесса: механическое соединение, сварку, пайку и пайку. Пайка подходит для небольших деталей и когда требуется высокая прочность соединения. По данным Американского общества сварщиков (AWS), прочность паяного соединения может соответствовать или превышать прочность соединяемых металлов. Важно знать, когда выбирать пайку и как выполнять процесс.

С точки зрения процесса пайка и пайка практически одинаковы. Единственные различия заключаются в используемых присадочных металлах и количестве времени и тепла, необходимых для завершения соединения. AWS определяет пайку как процесс соединения, который происходит при температуре ниже 840 градусов по Фаренгейту, в то время как пайка происходит при температуре выше 840 градусов по Фаренгейту, но ниже температуры плавления основного металла. На практике для медных систем большая часть пайки выполняется при температуре примерно от 450 до 600 градусов по Фаренгейту, в то время как большая часть пайки выполняется при температуре от 1100 до 1500 градусов по Фаренгейту. Однако при пайке медных труб отжиг трубы и фитинги, которые возникают в результате более высокого нагрева, могут привести к тому, что номинальное давление в системе будет меньше, чем у паяного соединения.

Температура плавления меди составляет 1981°F (ликвидус) и 1949°F (солидус). Для пайки важно знать температуры плавления соединяемых металлов и присадочного металла. Разница между состоянием солидус и ликвидус заключается в диапазоне плавления, что может иметь значение при выборе присадочного металла. Он указывает ширину рабочего диапазона для присадочного металла и скорость, с которой присадочный металл затвердевает после пайки. Присадочные металлы с узкими интервалами, с серебром или без него, затвердевают быстрее и поэтому требуют осторожного нагревания. Температура ликвидуса является минимальной, при которой происходит пайка. См. Рисунок 1 для диапазонов плавления некоторых распространенных припоев.

Паять или не паять

Согласно книге Lucas-Milhaupt «Что такое пайка» (www.lucasmilhaupt.com), выбор пайки сводится к пяти факторам:

Размер соединяемых деталей. Пайка чаще используется для мелких деталей и требует нагрева широкой поверхности, чтобы довести присадочный материал до его точки текучести, что часто нецелесообразно для крупных деталей.
Толщина металлических секций. Более широкое тепло и более низкая температура, используемые при пайке, в отличие от сварки, позволяют соединять секции без коробления или деформации металла. Интенсивный жар сварки может прожечь или деформировать тонкий срез.
Совместная конфигурация. Пайка не требует ручного отслеживания, а присадочный металл проходит через область соединения за счет капиллярного действия, которое одинаково легко работает на прямых, неровных или трубчатых соединениях.
Природа основных металлов. При соединении разнородных металлов пайка не приведет к плавлению одного или обоих металлов, если присадочный металл металлургически совместим с обоими основными металлами и имеет температуру плавления ниже, чем у любого из соединяемых металлов. Обратите внимание, что медные сплавы можно легко припаивать к другим металлам, таким как чугун, инструментальные и нержавеющие стали, никелевые и титановые сплавы.
Количество соединений, которые необходимо сделать. Если вы делаете много соединений, ручная пайка выполняется быстро и просто, а автоматическая пайка может быть выполнена недорого с использованием простых производственных технологий.

Флюсы для пайки

Флюсы для пайки меди на водной основе, растворяют и удаляют остаточные оксиды с поверхности металла, защищают металл от окисления при нагреве, способствуют смачиванию соединяемых поверхностей. Флюсы для пайки также обеспечивают индикацию температуры (см. 9).0009 Рисунок 2 ).

Наиболее часто используемые флюсы и припои для меди и медных сплавов показаны в рис. 3 , а руководство по их использованию показано в рис. 4 . Эту и другую подробную информацию можно найти в The Welding Handbook , 8th Edition, Vol. 8, опубликовано Американским обществом сварщиков и доступно в Ассоциации развития меди под названием Welding Copper and Copper Alloys , A1050-72/9.7.

Процесс

Для пайки используются те же основные этапы, что и для пайки, с той лишь разницей, что используются флюсы, присадочные металлы и количество используемого тепла.

Как правило, можно выполнять соединения внахлест и встык. Перед соединением металлов обязательно удалите все окислы и масла с поверхности абразивной тканью, подушечками или щетками. Такие загрязнения мешают правильному течению присадочного металла и могут снизить прочность соединения или вызвать его разрушение. Химические чистящие средства можно использовать, если их тщательно смыть, но убедитесь, что вы не касаетесь чистой поверхности голыми руками или промасленными перчатками.

Нанесите кистью тонкий равномерный слой флюса на обе поверхности вскоре после очистки. Не наносите флюс пальцами, потому что содержащиеся в флюсе химические вещества могут нанести вред при попадании в глаза, рот или открытые порезы. Медно-фосфорные и медно-серебряно-фосфорные металлы (BCuP) считаются самофлюсующимися на медно-основных металлах.

Надежно поддерживайте поверхности и обеспечьте достаточное капиллярное пространство между ними для потока расплавленного припоя. Чрезмерный зазор в соединении может привести к растрескиванию под нагрузкой или вибрацией. Совместный зазор от 0,001 до 0,005 дюйма обеспечивает максимальную прочность и надежность соединения.

Рисунок 2. В таблице показано, как флюсы реагируют на различные температуры и при какой максимальной температуре флюс будет защищать металл. Источник: CDA, Справочник по медным трубам.

Используйте только то количество тепла, которое необходимо для плавления и текучести присадочного металла. Перегрев соединения или направление пламени в капиллярное пространство может сжечь флюс, снизив его эффективность и препятствуя правильному проникновению присадочного металла в соединение. Приложите тепло вокруг области соединения, чтобы втянуть присадочный металл в капиллярное пространство. При работе с открытым пламенем, высокими температурами и легковоспламеняющимися газами соблюдайте меры предосторожности, описанные в стандарте ANSI/AWS Z49..1 «Безопасность при сварке, резке и родственных процессах».

Дайте готовому соединению остыть естественным путем. Шоковое охлаждение водой может вызвать его напряжение или растрескивание. Когда он остынет, сотрите остатки флюса мокрой тряпкой и проверьте все готовые сборки на целостность соединения.

Ликвидус и Солидус

Ликвидус и Солидус
Проще говоря, ликвидус — это самая низкая температура, при которой сплав полностью 0039 жидкость; солидус это наивысшая температура, при которой сплав полностью твердый .

Чистые металлы жидкие и плавятся при одной температуре. Например, серебро плавится при 1761°F (961°C), а медь плавится при 1981°F (1083°C). Однако сплавы, содержащие различное процентное содержание серебра и меди, не будут иметь единой температуры плавления, а будут иметь диапазон температур плавления . Поскольку большинство припоев представляют собой сплавы, при выборе материалов вам придется иметь дело с диапазонами температур плавления.

Исключение составляет класс сплавов под названием эвтектика . Хотя это не чистые металлы, они имеют единую точку плавления, потому что точка плавления, или , солидус , и точка текучести, или , ликвидус , идентичны. Например, Lucas-Milhaupt Silvaloy 720/721 плавится , а течет при 1435°F (780°C).

Рекомендации по пайке
На рис. 1 представлена фазовая диаграмма бинарной системы серебро-медь. Отметим, что при составе 72 % серебра и 28 % меди температуры ликвидуса и солидуса одинаковы. Сплавы слева или справа от этого эвтектического состава не переходят непосредственно из твердого состояния в жидкое, а проходят через «кашеобразную» область, где сплав представляет собой комбинацию твердого и жидкого.

Рис. 1: Диаграмма равновесия серебра и меди

Температура между солидусом и ликвидусом представляет собой диапазон плавления. По мере увеличения температуры от состояния солидуса к состоянию ликвидуса плавление и текучесть увеличиваются. Возникающий в результате вялый поток может создать проблемы для капиллярности при пайке соединений.

Присадочные металлы с широкими интервалами плавления могут иметь место некоторое разделение твердой и жидкой фаз. Это называется ликвация : частичное расплавление низших ингредиентов в присадочном металле, которое, в свою очередь, оставляет оболочку из высокоплавкого материала, называемую черепом . См. рис. 2.

Рис. 2: Ликвация присадочных металлов AWS BAg-1 и AWS BAg-2. (A) В результате медленного нагрева AWS BAg-1 в печи не происходит ликвации присадочных металлов, имеющих узкий интервал плавления 20°F (11°C). (Б) В результате медленного нагрева АВС БАГ-2 в печи остается большой гарнизон из-за ликвации, вызванной широким диапазоном плавления 70°F (39°С).°С). (C) В результате быстрого нагрева AWS BAg-2 остается небольшой череп.

Ликвация обычно происходит при медленном нагреве в диапазоне плавления сплава. Ликвация может повлиять на целостность паяного соединения, потенциально вызывая пустоты или отсутствие сцепления с основными материалами. См. рис. 3.

Рис. 3: AWS BCuP-5 используется для пайки деталей в двухчасовом цикле нагрева печи. Паяный шов показывает наличие области, богатой медью (компонент с более высокой температурой плавления) в левом верхнем углу, а также пустоту в правом нижнем углу, что, вероятно, является следствием ликвации.

При пайке основной металл компонента ни в коем случае не должен расплавляться. Поэтому важно выбрать присадочный металл, температура ликвидуса которого ниже температуры солидуса обоих соединяемых основных металлов. Перед пайкой необходимо учитывать несколько других факторов. Примеры перечислены ниже.

Примеры
1. Пайка узла с узким зазором : Lucas-Milhaupt Silvaloy 560 представляет собой не содержащий кадмия сплав, который начинает плавиться при 1145°F (620°C) и свободно течет при 1205°F ( 650°С). Его диапазон плавления составляет 60 ° F (15 ° C).

2. Пайка сборки с зазором шириной (более 0,005 дюйма/0,127 мм): Lucas-Milhaupt Silvaloy 380 начинает плавиться при 1200°F (648°C) и не расплавляется полностью до 1330°F (720°C). Сплавы с широким диапазоном плавления/текучести считаются пластиком и подходят для условий плохой посадки. вторая пайка не должна мешать первому соединению Решение состоит в использовании более одного типа присадочного металла — присадочного металла ниже температуры ликвидуса для второго соединения, чем для первого соединения. Например, в сборке из нержавеющей стали со ступенчатой пайкой может быть Silvaloy 630, который плавится и течет при температуре от 1275°F до 1475°F (690°C-801°C) для первого соединения, а затем Silvaloy 560 (1143°C). F-1205°F/618°C-651°C) для второго соединения.

4. Сборки, подлежащие термообработке: (Вариант 1) термообработка, а затем пайка – выбор присадочного металла, температура ликвидуса которого ниже температуры термической обработки, чтобы пайка не оказала отрицательного влияния на твердость, или (Вариант 2) термообработка и пайка одновременно с использованием присадочного металла с температурой ликвидуса, близкой к температуре термообработки. Из-за сложного характера условий термообработки различных основных материалов обратитесь в службу технической поддержки Lucas Milhaupt для получения подробной информации о вашем конкретном применении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Ликвидус самая низкая температура, при которой сплав полностью жидкий; солидус это наивысшая температура, при которой сплав полностью твердый . При выборе припоя для пайки важно учитывать характеристики плавления, особенно температуру ликвидуса.

Компания Lucas-Milhaupt предоставляет экспертную информацию для улучшения пайки. Пожалуйста, не стесняйтесь поделиться этой записью в блоге с коллегами. Ознакомьтесь с полной линейкой припоев Lucas-Milhaupt для вашего производства и свяжитесь с нами, если мы можем быть вам полезны.

Медь. Термические свойства. Температура плавления. Теплопроводность.

О меди. Свежая открытая поверхность чистой меди имеет красновато-оранжевый цвет. Медь используется как проводник тепла и электричества, как строительный материал и как составная часть различных металлических сплавов, таких как стерлинговое серебро, используемое в ювелирных изделиях, мельхиор, используемый для изготовления морского оборудования и монет, и константан, используемый в тензодатчиках и термопарах. для измерения температуры.

Тепловые свойства меди

Медь – температура плавления и температура кипения

Температура плавления меди 1084,62°C .

Температура кипения меди 2562°C .

Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением.

Медь – Теплопроводность

Теплопроводность Медь составляет 401 Вт/(м·К).

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводность , k (или λ), измеренная в Вт/м.K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Коэффициент теплового расширения меди

Коэффициент линейного теплового расширения меди 16,5 мкм/(м·K)

См. также: Механические свойства меди

Температура плавления элементов

Теплопроводность элементов

Тепловое расширение элементов

О температуре кипения и температуре кипения0003

Температура кипения

В общем, кипение является фазовым переходом вещества из жидкой фазы в газовую. точка кипения вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение (кипение или испарение). Температура, при которой начинает происходить испарение (кипение) при заданном давлении, также известна как температура насыщения , и при этих условиях смесь пара и жидкости может существовать вместе. Можно сказать, что жидкость насыщена тепловой энергией. Любое добавление тепловой энергии приводит к фазовому переходу. точка кипения две фазы вещества, жидкость и пар, имеют одинаковую свободную энергию и, следовательно, с одинаковой вероятностью существуют. Ниже точки кипения жидкость является более стабильным состоянием из двух, тогда как выше предпочтительна газообразная форма. Давление, при котором начинается испарение (кипение) при данной температуре, называется давлением насыщения . Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из пара в жидкость, ее называют точкой конденсации.

Как видно, точка кипения жидкости варьируется в зависимости от давления окружающей среды. Жидкость в частичном вакууме имеет более низкую температуру кипения, чем когда эта жидкость находится при атмосферном давлении. Жидкость при высоком давлении имеет более высокую температуру кипения, чем при атмосферном давлении. Например, вода кипит при 100°C (212°F) на уровне моря, но при 93,4°C (200,1°F) на высоте 1900 метров (6233 фута). С другой стороны, вода кипит при 350°C (662°F) при 16,5 МПа (типичное давление PWR).

В периодической таблице элементов элемент с самой низкой температурой кипения — гелий. Обе точки кипения рения и вольфрама превышают 5000 К при стандартном давлении. Поскольку трудно точно и беспристрастно измерить экстремальные температуры, в литературе упоминаются оба вещества с более высокой температурой кипения.

Точка плавления

В общем, плавление является фазовым переходом вещества из твердого состояния в жидкое. точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Добавление тепла превратит твердое тело в жидкость без изменения температуры. В точке плавления две фазы вещества, жидкая и паровая, имеют одинаковую свободную энергию и поэтому с равной вероятностью существуют. Ниже точки плавления твердое состояние является более стабильным из двух, тогда как при температуре выше точки плавления предпочтительна жидкая форма. Температура плавления вещества зависит от давления и обычно указывается при стандартном давлении. Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из жидкого состояния в твердое, ее называют точкой замерзания или точкой кристаллизации.

См. также: Понижение точки плавления

Первая теория, объясняющая механизм плавления в объеме, была предложена Линдеманном, который использовал колебания атомов в кристалле для объяснения перехода плавления. Твердые тела похожи на жидкости тем, что оба находятся в конденсированном состоянии, а частицы находятся гораздо ближе друг к другу, чем частицы газа. Атомы в твердом теле тесно связаны друг с другом либо в правильной геометрической решетке (кристаллические твердые тела, которые включают металлы и обычный лед), либо в неправильной (аморфное твердое тело, такое как обычное оконное стекло), и обычно имеют низкую энергию. движение отдельных атомов , ионов или молекул в твердом теле ограничено колебательным движением вокруг фиксированной точки. Когда твердое тело нагревается, его частицы колеблются быстрее , поскольку твердое тело поглощает кинетическую энергию. В какой-то момент амплитуда колебаний становится настолько большой, что атомы начинают вторгаться в пространство своих ближайших соседей и возмущать их, и начинается процесс плавления. Точка плавления – это температура, при которой разрушительные колебания частиц твердого тела преодолевают силы притяжения, действующие внутри твердого тела.

Как и в случае с точками кипения, точка плавления твердого тела зависит от силы этих сил притяжения. Например, хлорид натрия (NaCl) представляет собой ионное соединение, состоящее из множества сильных ионных связей. Хлорид натрия плавится при 801°С. С другой стороны, лед (твердый H ₂ O) представляет собой молекулярное соединение, молекулы которого удерживаются вместе водородными связями, что является эффективным примером взаимодействия между двумя постоянными диполями. Хотя водородные связи являются самыми сильными из межмолекулярных сил, прочность водородных связей намного меньше, чем у ионных связей. Температура плавления льда 0°С.

Ковалентные связи часто приводят к образованию небольших наборов лучше связанных атомов, называемых молекулами, которые в твердых телах и жидкостях связаны с другими молекулами силами, которые часто намного слабее, чем ковалентные связи, удерживающие молекулы вместе внутри. Такие слабые межмолекулярные связи придают органическим молекулярным веществам, таким как воски и масла, их мягкий объемный характер и низкие температуры плавления (в жидкостях молекулы должны прекратить наиболее структурированный или ориентированный контакт друг с другом).

О теплопроводности

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м·K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Теплопроводность металлов

Перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть обусловлен двумя эффектами:

миграцией свободных электронов
решетчатые колебательные волны (фононы)

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:0010 являются твердыми телами и поэтому обладают кристаллической структурой, в которой ионы (ядра с окружающими их оболочками остовных электронов) занимают трансляционно эквивалентные положения в кристаллической решетке. Металлы обычно имеют высокую электропроводность , высокую теплопроводность и высокую плотность. Соответственно перенос тепловой энергии может быть обусловлен двумя эффектами:

миграцией свободных электронов
решетчатых колебательных волн (фононов).

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как: структура связана с наличием носителей заряда, в частности, электронов . Электрическая и теплопроводность металлов происходит из того факта, что их внешних электронов делокализованы . Их вклад в теплопроводность обозначается как электронная теплопроводность , k _e . Фактически, в чистых металлах, таких как золото, серебро, медь и алюминий, тепловой ток, связанный с потоком электронов, намного превышает небольшой вклад, обусловленный потоком фононов. Напротив, для сплавов вкладом k _ph в k уже нельзя пренебречь.

Теплопроводность неметаллов

Для неметаллические твердые вещества , k определяется, прежде всего, k _ph , которое увеличивается по мере уменьшения частоты взаимодействий между атомами и решеткой. Фактически, решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются вокруг своих положений равновесия (кристаллическая решетка). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами. Регулярность расположения решетки оказывает важное влияние на k _ph , с кристаллическими (хорошо упорядоченными) материалами, такими как кварц , имеющими более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло. При достаточно высоких температурах k _ph ∝ 1/T.

квантов колебательного поля кристалла называются « фононов ». Фонон — это коллективное возбуждение в периодическом упругом расположении атомов или молекул в конденсированных средах, таких как твердые тела и некоторые жидкости. Фононы играют важную роль во многих физических свойствах конденсированного вещества, таких как теплопроводность и электропроводность. Фактически, для кристаллических неметаллических твердых тел, таких как алмаз, k _ph может быть довольно большим, превышая значения k, связанные с хорошими проводниками, такими как алюминий. В частности, алмаз обладает самой высокой твердостью и теплопроводностью (k = 1000 Вт/м·К) среди всех объемных материалов.

Теплопроводность жидкостей и газов

В физике жидкость — это вещество, которое постоянно деформируется (течет) под действием приложенного напряжения сдвига. Жидкости являются подмножеством фаз материи и включают жидкости , газы , плазму и, в некоторой степени, пластичные твердые тела. Поскольку межмолекулярное расстояние намного больше, а движение молекул более хаотично для жидкого состояния, чем для твердого состояния, транспорт тепловой энергии менее эффективен. Таким образом, теплопроводность газов и жидкостей обычно меньше, чем у твердых тел. В жидкостях теплопроводность обусловлена атомной или молекулярной диффузией. В газах теплопроводность обусловлена диффузией молекул с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень.

Теплопроводность газов

Влияние температуры, давления и химических веществ на теплопроводность газа может быть объяснена с точки зрения кинетической теории газов . Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами при отсутствии конвекции. Следовательно, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто благодаря большому количеству заполненных газом карманов , которые предотвращают крупномасштабную конвекцию . Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

Теплопроводность газов прямо пропорциональна плотности газа, средней скорости молекул и особенно длине свободного пробега молекулы. Длина свободного пробега также зависит от диаметра молекулы, причем более крупные молекулы с большей вероятностью столкнутся, чем мелкие молекулы, что представляет собой среднее расстояние, пройденное энергоносителем (молекулой) до столкновения. Легкие газы, такие как водород и гелий обычно имеют высокую теплопроводность . Плотные газы, такие как ксенон и дихлордифторметан, обладают низкой теплопроводностью.

Как правило, теплопроводность газов увеличивается с повышением температуры.

Теплопроводность жидкостей

Как уже писалось, в жидкостях теплопроводность обусловлена атомной или молекулярной диффузией, но физические механизмы объяснения теплопроводности жидкостей изучены недостаточно. Жидкости, как правило, обладают лучшей теплопроводностью, чем газы, а способность течь делает жидкость подходящей для отвода избыточного тепла от механических компонентов. Тепло можно отводить, пропуская жидкость через теплообменник. Теплоносители, используемые в ядерных реакторах, включают воду или жидкие металлы, такие как натрий или свинец.

Теплопроводность неметаллических жидкостей обычно уменьшается с повышением температуры.

О тепловом расширении

Тепловое расширение обычно это склонность материи изменять свои размеры в ответ на изменение температуры. Обычно его выражают в виде доли изменения длины или объема на единицу изменения температуры. Тепловое расширение характерно для твердых тел, жидкостей и газов. В отличие от газов или жидкостей, твердые материалы, как правило, сохраняют свою форму при тепловом расширении. А коэффициент линейного расширения обычно используется для описания расширения твердого тела, в то время как коэффициент объемного расширения более полезен для жидкости или газа.

Коэффициент линейного теплового расширения определяется как:

, где L – это конкретная длина, а dL/dT – скорость изменения этого линейного размера на единицу изменения температуры.

Коэффициент объемного теплового расширения является основным коэффициентом теплового расширения и наиболее важным для жидкостей. Как правило, вещества расширяются или сжимаются при изменении их температуры, причем расширение или сжатие происходит во всех направлениях.

Коэффициент объемного теплового расширения определяется как:

, где л объем материала, а dV/dT это скорость изменения этого объема на единицу изменения температуры.

В твердом теле или жидкости существует динамическое равновесие между силами сцепления, удерживающими атомы или молекулы вместе, и условиями, создаваемыми температурой. Поэтому более высокие температуры подразумевают большее расстояние между атомами. Разные материалы имеют разную силу сцепления и, следовательно, разные коэффициенты расширения. Если кристаллическое твердое тело изометрично (имеет во всем одинаковую структурную конфигурацию), расширение будет равномерным во всех измерениях кристалла. Для этих материалов коэффициент площади и объемного теплового расширения соответственно примерно в два и три раза больше линейного коэффициента теплового расширения ( α _V = 3α _L ). Если он не изометричен, могут быть разные коэффициенты расширения для разных кристаллографических направлений, и кристалл будет менять форму при изменении температуры.

Сводка

Элемент	Медь
Точка плавления	1084,62 °С
Температура кипения	2562 °С
Теплопроводность	401 Вт/мК
Коэффициент теплового расширения	16,5 мкм/мК
Плотность	8,92 г/см3

Источник: www. luciteria.com

Свойства других элементов

Другие свойства меди

Справочник по температурам плавления элементов – Angstrom Sciences

Символы	Точка плавления		Имя		#
0,95 К	-272,05 °С	-458 °F	Гелий	Он	2
14,025 К	-258,975 °С	-434 °F	Водород	Х	1
24,553 К	-248,447 °С	-415,205 °F	Неон	Не	10
50,35 К	-222,65 °С	-368,77 °F	Кислород	О	8
53,48 К	-219,52 °С	-363,14 °F	Фтор	Ф	9
63,14 К	-209,86 °С	-345,75 °F	Азот	Н	7
83,81 К	-189,19 °С	-308,54 °F	Аргон	Ар	18
115,78 К	-157,22 °С	-251 °F	Криптон	Кр	36
161,3 К	-111,7 °С	-169,1 °F	Ксенон	Хе	54
172,16 К	-100,84 °С	-149,51 °F	Хлор	Кл	17
202 К	-71 °С	-96 °F	Радон	Рн	86
234,28 К	-38,72 °С	-37,7 °F	Меркурий	рт. ст.	80
265,9 К	-7,1 °С	19,2 °F	Бром	Бр	35
300 К	27 °С	81 °F	Франций	Пт	87
301,55 К	28,55 °С	83,39 °F	Цезий	цезий	55
302,9 К	29,9 °С	85,8 °F	Галлий	Га	31
312,64 К	39,64 °С	103,35 °F	Рубидий	руб	37
317,3 К	44,3 °С	111,7 °F	Фосфор	Р	15
336,35 К	63,35 °С	146,03 °F	Калий	К	19
371 К	98 °С	208 °F	Натрий	На	11
386,7 К	113,5 °С	236,3 °F	Йод	я	53
388,36 К	115,36 °С	239,65 °F	Сера	С	16
429,76 К	156,76 °С	314,17 °F	Индий	В	49
453,7 К	180,7 °С	357,3 °F	Литий	Ли	3
494 К	221 °С	430 °F	Селен	Se	34
505. 06 К	232,06 °С	449,71 °F	Олово	Сн	50
527 К	254 °С	489 °F	Полоний	По	84
544,52 К	271,52 °С	520,74 °F	Висмут	Би	83
575 К	302 °С	576 °F	Астатин	В	85
577 К	304 °С	579 °F	Таллий	Тл	81
594,18 К	321,18 °С	610,12 °F	Кадмий	CD	48
600,6 К	327,6 °С	621,7 °F	Свинец	Пб	82
692,73 К	419,73 °С	787,51 °F	Цинк	Цинк	30
722,65 К	449,65 °С	841,37 °F	Теллур	Те	52
903,9 К	630,9°С	1167,6 °F	Сурьма	Сб	51
913 К	640 °С	1184 °F	Плутоний	Пу	94
913 К	640 °С	1184 °F	Нептуний	Нп	93
922 К	649 °С	1200 °F	Магний	мг	12
933,25 К	660,25 °С	1220,45 °F	Алюминий	Ал	13
973 К	700 °С	1292 °F	Радий	Ра	88
1002 К	729 °С	1344 °F	Барий	Ба	56
1042 К	769 °С	1416 °F	Стронций	Старший	38
1071 К	798 °С	1468 °F	Церий	Се	58
1081 К	808 °С	1486 °F	Мышьяк	Как	33
1095 К	822 °С	1512 °F	Европий	ЕС	63
1097 К	824 °С	1515 °F	Иттербий	Ыб	70
1112 К	839 °С	1542 °F	Кальций	Са	20
1133 К	860 °С	1580 °F	Эйнштейний	Эс	99
1173 К	900 °С	1652 °F	Калифорния	См.	98
1193 К	920 °С	1688 °F	Лантан	Ла	57
1204 К	931 °С	1708 °F	Прометий	вечера	61
1204 К	931 °С	1708 °F	Празеодим	Пр	59
1210.4 К	937,4 °С	1719,3 °F	Германий	Ге	32
1234 К	961 °С	1762 °F	Серебро	Аг	47
1259 К	986 °С	1807 °F	Берклиум	Б К	97
1267 К	994 °С	1821 °F	Америций	Ам	95
1289 К	1016 °С	1861 °F	Неодим	Нд	60
1323 К	1050 °С	1922 °F	Актиний	Ас	89
1337,58 К	1064,58 °С	1948,24 °F	Золото	Золото	79
1340 К	1067 °С	1953 °F	Кюриум	см	96
1345 К	1072 °С	1962 °F	Самарий	См	62
1357,6 К	1084,6 °С	1984,3 °F	Медь	Медь	29
1405 К	1132 °С	2070 °F	Уран	У	92
1517 К	1244 °С	2271 °F	Марганец	Мн	25
1551 К	1278 °С	2332 °F	Бериллий	Быть	4
1585 К	1312 °С	2394 °F	Гадолиний	Гд	64
1630 К	1357 °С	2475 °F	Тербий	Тб	65
1683 К	1410 °С	2570 °F	Кремний	Си	14
1685 К	1412 °С	2574 °F	Диспрозий	Дай	66
1726 К	1453 °С	2647 °F	Никель	Ni	28
1743 К	1470 °С	2678 °F	Гольмий	Хо	67
1768 К	1495 °С	2723 °F	Кобальт	Со	27
1795 К	1522 °С	2772 °F	Эрбий	Er	68
1799 К	1526 °С	2779 °F	Иттрий	Д	39
1808 К	1535 °С	2795 °F	Железо	Фе	26
1812 К	1539 °С	2802 °F	Скандий	Sc	21
1818 К	1545 °С	2813 °F	Тулий	Тм	69
1825 К	1552 °С	2826 °F	Палладий	Pd	46
1933 К	1660 °С	3020 °F	Титан	Ти	22
1936 К	1663 °С	3025 °F	Лютеций	Лу	71
2028 К	1755 °С	3191 °F	Торий		90
2045 К	1772 °С	3222 °F	Платина	Пт	78
2113 К	1600 °С	2912 °F	Протактиний	Па	91
2125 К	1852 °С	3366 °F	Цирконий	Зр	40
2130 К	1857 °С	3375 °F	Хром	Кр	24
2175 К	1902 °С	3456 °F	Ванадий	В	23
2239 К	1966 °С	3571 °F	Родий	Rh	45
2473 К	2200 °С	3992 °F	Технеций	ТК	43
2500 К	2227 °С	4041 °F	Гафний	ВЧ	72
2523 К	2250 °С	4082 °F	Рутений	Ру	44
2573 К	2300 °С	4172 °F	Бор	Б	5
2716 К	2443 °С	4429 °F	Иридий	Ир	77
2741 К	2468 °С	4474 °F	Ниобий	№	41
2890 К	2617 °С	4743 °F	Молибден	Пн	42
3269 К	2996 °С	5425 °F	Тантал	Та	73
3300 К	3027 °С	5481 °F	Осмий	ОС	76
3453 К	3180 °С	5756 °F	Рений	Ре	75
3680 К	3407 °С	6165 °F	Вольфрам	Вт	74
3773 К	3500 °С	6332 °F	Углерод	С	6

15 Металлы с самой низкой температурой плавления – Материаловедение и инженерия

Часто люди предполагают, что металлы имеют высокие температуры плавления. Но знаете ли вы, что металлы составляют половину всех элементов, находящихся в жидком состоянии при комнатной температуре? (всего 2!)

Металлы могут иметь широкий диапазон температур плавления, и вы можете быть удивлены, узнав, чем полезны низкие температуры плавления.

Температура плавления материала в первую очередь связана с прочностью связи. Материалы с более слабыми связями между атомами будут иметь низкую температуру плавления. Однако другие факторы, такие как кристаллическая структура, атомный вес и электронная структура, также могут влиять на температуру плавления.

Вот 15 металлов с самой низкой температурой плавления; продолжайте читать, и вы увидите, как эти металлы полезны!

15 металлов с самой низкой точкой плавления: ртуть, франций, цезий, галлий, рубидий, калий, натрий, индий, литий, олово, полоний, висмут, таллий, кадмий и свинец.

Мы также составили список металлов с самой высокой температурой плавления . Прочтите эту статью, чтобы узнать больше!

Металл	Точка плавления ( ^o C)	Точка плавления ( ^o F)	Кристаллическая структура
Меркурий (HG)	-39	-38	RHOMBOHEDRAL*
. 81	Unknown, BCC***
Cesium (Cs)	28	82	Body-Centered Cubic
Gallium (Ga)	30	86	Orthorhombic
Rubidium (Rb)	40	104	Body-Centered Cubic
Potassium (K)	63	145	Body-Centered Cubic
натрия (NA)	98	208	Кубический, ориентированный на тело
310010 (дюйм)	157	315	9	157	315	2	157	315	2	157	315	2	157	315110	9	0512
Lithium (Li)	180	356	Body-Centered Cubic
Tin (Sn)	232	450	Diamond Tetragonal
Polonium * * (Po)	254	489	Simple Cubic
Bismuth (Bi)	271	520	Rhombohedral
Thallium (Tl)	304	579	Hexagonal Close-Packed
Cadmium (Cd)	321	610	Hexagonal Close-Packed
Lead (Pb)	327	621	Гранецентрированный куб

*Жидкость при комнатной температуре, **Радиоактивна, ***Согласно расчетам DFT.
Outline
Почему некоторые металлы имеют низкую температуру плавления?
Металлы с низкой температурой плавления
Желаемые свойства материалов с низкой температурой плавления?
Общие области применения металлов с низкой температурой плавления
Конкретные области применения каждого легкоплавкого понитового металла
Последние мысли
Ссылки и дополнительная литература
Почему некоторые металлы имеют низкую температуру плавления?
Простой ответ: низкая энергия связи .
Твердое тело можно представить как группу атомов, связанных вместе, которые колеблются вперед и назад, но обычно остаются в одном и том же положении.
Вибрация атомов — их кинетическая энергия — это то, что мы обычно называем «температурой». Более высокая температура означает, что атомы вибрируют быстрее. В какой-то момент они вибрируют так быстро, что могут разорвать свои связи и проскользнуть друг мимо друга.
Каждый атом имеет свою вибрацию, поэтому даже в твердом состоянии некоторые атомы способны временно разорвать свои связи и двигаться сквозь материал. Это явление называется «диффузией».
«Таяние» — это когда рвется большая часть связей. В кристаллических твердых телах, таких как металлы, все связи имеют одинаковую длину и силу, поэтому существует точная точка, в которой почти все атомы получают достаточно тепловой энергии, чтобы разорвать свои связи. Чем больше энергии требуется для достижения этой точки, тем выше температура плавления.
Взято из: Super-Strong, Super-Modulus Materials
Итак, когда атомы достигают этой точки?
Очевидно, наиболее очевидным фактором является прямая сила связи . Вот график прочности связи (представленной энтальпией образования) по сравнению с температурой плавления.
Данные взяты из: Таблицы энергий диссоциации связи
Теперь есть еще несколько свойств, которые влияют на точку плавления, но не учитываются в энтальпии образования или энергии диссоциации связи. Например: сколько связей окружает атом?
В целом мы считаем, что большинство эффектов от связей являются результатом ближайших соседей атома или тех, которые непосредственно «касаются» его. (Хотя также есть влияние атомов поблизости — например, если вы сделаете наночастицы всего из нескольких атомов, связей будет меньше, чем обычно, и наночастица будет иметь более низкую температуру плавления, чем объемный материал).
Кристаллическая структура элемента определяет длину связи и количество ближайших соседей (также называемое «координационным числом»). Это влияет на прочность связи таким образом, что это не отражается на энергии диссоциации связи, а отражается на температуре плавления.
Вот почему элементы с высокими температурами плавления, как правило, имеют кристаллические структуры с высокой упаковкой: FCC, HCP или BCC. С другой стороны, элементы с низкими температурами плавления, как правило, имеют кристаллические структуры с более низкой упаковкой.
Конечно, все еще существуют легкоплавкие металлы с кристаллическими структурами ГЦК, ГПУ или ОЦК, поскольку они являются наиболее стабильными структурами.
Сплавы с низкой температурой плавления
Хотя не существует сплавов с исключительно высокой температурой плавления, поскольку сплавление приводит к более низкой температуре плавления, чем любой отдельный элемент, существует множество полезных сплавов с низкой температурой плавления, таких как припои, легкоплавкие сплавы и амальгамы.
При объединении двух элементов одна чрезвычайно общая точка называется точка эвтектики. У эвтектической точки есть несколько полезных свойств, но главное, что она имеет низкую температуру плавления.
Вот график температуры плавления сплава свинца и олова: вы можете видеть, что самая низкая температура плавления составляет около 75% олова и 25% свинца. Это точка эвтектики бинарного сплава свинец-олово.
Конечно, у вас может быть сплав с более чем двумя базовыми элементами. В зависимости от системы сплава возможно наличие нескольких точек эвтектики (хотя это трудно визуализировать, поскольку для ее рисования потребуется более двух измерений).
Легкоплавкие сплавы — это сплавы, специально разработанные для обеспечения низкой температуры плавления. Обычно они состоят в основном из Bi, Pb и Sn.
Low Melting
Alloy Name Bi Pb Sn Cd In Ga Melting
Точка
Cerrobend 50% 26. 7% 13.3% 10% – – 70 ^o C
Cerrolow 117 44.7% 22.6% 8.3% 5.3% 19.1% – 47 ^o C
Cerrolow 174 57% – 17% – 26% – 79 ^o C
Field’s 32% – 17% – 51% – 62 ^o C
Galinstan – – 10% – 21. 5% 68.5% -19 ^o C
Harper’s 44% 25% 25% 6% – – 75 ^o C
Lichtenberg’s 50% 30% 20 % – – – 92 ^o C
Lipowitz’s 50% 27% 13% 10% – – 80 ^o C
Newton’s 50% 20% 30% – – – 96 ^o C
Rose’s 50% 25% 25% – – – 98 ^o C
Wood’s 50% 25% 12,5% 12,5% — — 71 ^O C
Химический состав. . Я расскажу об этом подробнее в подразделе «Применения», но припои используются для соединения материалов — это немного похоже на тонкую сварку. Исторически припои производились на основе свинца , но поскольку ученые обнаружили, что свинец представляет опасность для здоровья, бессвинцовые припои (обычно с использованием висмута, индия и/или олова) в значительной степени заменили припои на основе свинца.
Амальгамы — еще один токсичный тип сплава с низкой температурой плавления. Амальгамы — это (были) сплавы на основе ртути, которые использовались в стоматологии. В настоящее время они встречаются редко, хотя некоторые сплавы на основе ртути используются в химических процессах.
Желаемые свойства материалов с низкой температурой плавления?
Конечно, металлы с низкой температурой плавления можно использовать, как и другие металлы, в ситуациях, когда точка плавления не имеет значения, поэтому обычные свойства, такие как прочность, пластичность, электропроводность и т. д., полезны в зависимости от области применения.
Но если вы выбираете металл именно потому, что он имеет низкую температуру плавления, вам также может понадобиться несколько связанных свойств:
Энтальпия плавления
Это энергия, необходимая для перехода из твердого состояния в жидкое точка плавления. Высокая энтальпия плавления может быть хорошей, потому что она снижает вероятность плавления материала, если скачки температуры слишком близки к его точке плавления. С другой стороны, низкая энтальпия плавления может быть хорошей, потому что это означает, что дешевле плавить во время обработки.
Изменение объема
Обычно при затвердевании из жидкости требуется незначительное сокращение объема. Высокие изменения объема — это плохо, потому что это означает, что отливка будет иметь пустоты от изменения объема. Висмут и галлий уникальны, потому что они расширяются при затвердевании. Они отлично подходят для создания плотных соединений, потому что металл расширяется и сжимает соединение при охлаждении.
Теплопроводность
Обычно требуется высокая теплопроводность. Теплопроводность показывает, насколько быстро тепло передается от одной части металла к другой, а также влияет на охлаждение. Если вы используете сплав именно потому, что будете плавить его снова и снова, высокая теплопроводность позволит плавить быстрее, с меньшими затратами тепла на воздух или тигель. Кроме того, металлы, используемые в жидком состоянии (например, жидкое олово для обработки стекла), обычно должны иметь высокую проводимость для взаимодействия с другими частями процесса.
Циклическая стабильность
Циклическая стабильность относится к тому, насколько сильно материал изменяется за цикл из твердого состояния в жидкое состояние в твердое состояние. Во время этого цикла размер зерен может измениться, состав может стать менее однородным (например, сплав тяжелого металла и легкого металла может разделиться, так что нижняя часть станет более плотной, чем верхняя), металл может испариться, если температура кипения слишком высока. близка температура плавления, металл может реагировать с кислородом или смачивать тигель и т. д. Все это снижает устойчивость к циклированию, поскольку конечный продукт не такой, как исходный продукт после цикла нагрева-охлаждения. Циклическая стабильность всегда хороша, но особенно в тех случаях, когда металл используется в жидкой форме (например, оловянные бассейны для стекла).
Теплоемкость
Если вам нужен сплав именно потому, что он дешев в обработке, обычно вам нужна низкая теплоемкость. Теплоемкость показывает, насколько изменяется температура материала при подаче энергии. Низкая теплоемкость может достичь точки плавления при малых затратах энергии. Если вы используете этот металл по причинам, не связанным с его температурой плавления, высокая теплоемкость была бы хороша, потому что это снизит вероятность случайного плавления материала.
Токсичность
Очевидно, что токсичность — это плохо, и это главный недостаток ртути и свинца. В контролируемых условиях (сопровождается большим количеством документов) при обработке могут использоваться токсичные элементы. В целом, однако, теперь редко добавляют токсичные элементы в конечные продукты, даже если это не представляет большой опасности для населения. Люди по-прежнему предпочитают избегать свинцовых пуль, несмотря на то, что отравление свинцом — это наименьшая из ваших забот, если ребенок играет с пулей.
Смачиваемость
Смачивание зависит как от жидкости, так и от твердого вещества. Смачивание относится к углу, который капля жидкости образует с твердым телом, и зависит от того, насколько жидкость прилипает к твердому телу. Если вы часто используете металл в жидкой форме, низкая смачиваемость обычно хороша, потому что она гарантирует, что вы не потеряете металл, который прилипнет к чему-то другому.
Например, жидкое олово используется для создания плоских оконных стекол, поскольку олово не смачивает стекло. Однако, если вы использовали сплав с низкой температурой плавления для соединения вещей (например, с припоем), высокая смачиваемость является очень важной характеристикой.
Коэффициент диффузии
Коэффициент диффузии обычно имеет значение для металлов с высокой температурой плавления, поскольку низкий коэффициент диффузии важен для сопротивления ползучести. Если вы используете сплав с низкой температурой плавления для сопротивления ползучести, у вас есть более серьезные проблемы, о которых нужно беспокоиться. (На самом деле, забавный факт: причина, по которой ваш компьютер/телефон со временем становится медленнее, заключается в том, что очень тонкие провода расползаются из-за нагрева компьютера. Поэтому для этих припоев предпочтительнее низкая диффузионная способность.) Однако в некоторых ситуациях высокая диффузионная способность это хорошо. Высокая диффузионная способность обеспечивает однородность состава жидкого сплава. Это также может быть полезно при связывании материалов в таких приложениях, как 3D-печать.
Стойкость к коррозии и окислению
Стойкость к окислению показывает, насколько вероятно что-то будет реагировать на кислород. Коррозионная стойкость — это вероятность реакции материала с чем-то еще в окружающей среде. В жидком состоянии диффузия происходит гораздо быстрее, поэтому реакции особенно летучи. Многие металлы, такие как титан, сильно окисляются в жидком состоянии, поэтому их часто плавят в вакууме. Плавка в вакууме стоит дорого, поэтому, если вы используете олово из-за того, что оно дешево плавится, вы, вероятно, также хотите быть уверены, что оно не окисляется слишком сильно. То же самое относится и к коррозии, хотя большинство коррозионно-активных загрязнителей легче контролировать в производственной среде.
Горючесть
Да, некоторые металлы горят. Магний является известным примером. Горючесть строго отрицательная при обработке. Подобно сильно окисляющимся материалам, легковоспламеняющиеся металлы требуют вакуума или бескислородной среды при обработке.
Радиоактивность
Да, многие легкоплавкие металлы также являются радиоактивными (оказывается, что нестабильные внутриатомные силы также могут приводить к нестабильным межатомным силам). Некоторые радиоактивные элементы специально используются из-за их радиоактивного потенциала (и точка плавления не имеет значения), но в остальном радиоактивность представляет опасность для здоровья человека.
Общие области применения металлов с низкой температурой плавления
Металлы с низкой температурой плавления могут быть ценными по многим причинам: они дешевы в обработке (поскольку большие расходы при обработке обычно связаны с теплом), их можно использовать для плавления и соединения объектов вместе. (припои), их можно использовать в качестве температурного предохранительного клапана (если плавкий предохранитель нагреется и расплавится, он отключит машину), они обычно обладают высокой диффузией, что делает их идеальными для связывания в 3D-печати, и они полезны для приложений, требующих жидкого металла, поскольку им требуется меньше энергии, чтобы стать жидким.
Припои наиболее часто используются для сплавов с низкой температурой плавления, и вы можете рассматривать припои как разновидность легкоплавких сплавов. Припои используются специально для соединения объектов вместе, подобно пистолету для горячего клея. Припои используются в ювелирных изделиях (потому что металл выглядит одинаково) и в печатных платах (для сохранения проводимости). Припои также могут использоваться в механическом цехе для временного «приклеивания» детали, с которой иначе было бы трудно справиться, во время работы над ней. В настоящее время припои обычно изготавливают из висмута, индия и олова, но раньше основным компонентом припоев был свинец.
Предохранительные устройства — еще одно распространенное применение легкоплавких сплавов. Такие устройства, как пожарные спринклеры, котлы и сосуды под давлением с подогревом, могут иметь заглушку из легкоплавкого сплава. Эта заглушка плавится при определенной температуре, сбрасывая опасное давление или запуская спринклерную систему даже при отсутствии питания. Эти предохранительные заглушки очень надежны, потому что на них не повлияют перебои в подаче электроэнергии или механические неисправности, но они также предназначены для одноразового использования. (Ну, будем надеяться, что они будут бесполезными). Предохранительные устройства обычно изготавливаются из галлия и индия.
Склеивание используется для легкоплавких сплавов, которое зависит от хорошего смачивания. Если металл можно перевести в жидкое состояние при низкой температуре, в то время как другие части еще тверды, металл при охлаждении свяжет другие части вместе. Склеивание похоже на пайку, но термин «склеивание» обычно используется, когда речь идет о склеивании на большой площади поверхности, в то время как припои обычно имеют форму проволоки и расплавляются в определенных точках.
Покрытия — это способ защиты одного материала другим. Например, сталь очень прочная и имеет отличные механические свойства, но плохие коррозионные свойства. Хотя сталь обычно покрывают цинком (оцинкованная сталь) или краской, легкоплавкие сплавы, изготовленные из таких элементов, как олово и галлий, также могут использоваться в качестве антикоррозионного покрытия для конструкционных металлов.
Особые области применения каждого металла с низкой температурой плавления
Ниже приведен список металлов с низкой температурой плавления и их применения:
Ртуть
Ртуть и сплавы ртути (называемые амальгамами) используются для изготовления термометров и зубных пломб. Милосердие также можно использовать при добыче драгоценных металлов, таких как золото, потому что жидкая ртуть относительно дешева и может растворять золото.
Франций
Поскольку франций является чрезвычайно радиоактивным элементом, этот металл не используется в коммерческих целях. Он использовался для исследовательских целей в области химии и исследований атомной структуры. Франций — очень редкий элемент, который быстро распадается. Его тайм составляет всего 22 минуты.
Цезий
Нерадиоактивный Цезий обычно используется в нефтегазовой промышленности в буровых растворах. Радиоизотопы цезия используются как излучатели гамма-излучения. Самое интересное применение цезия — атомные часы. Это самые точные часы, которые когда-либо были изобретены!
Галлий
Галлий — это металл со 2-й самой низкой температурой плавления. Его температура плавления достаточно низка, чтобы он растаял в вашей руке (или в чашке чая), что является веселой шуткой, которая дает название одной из моих любимых книг «Исчезающая ложка». Обычный эвтектический сплав олова, галлинстан, состоит из галлия, индия и олова. Это имеет температуру плавления около -19^o C, что позволяет использовать его в качестве жидкого металла вместо ртути в термометрах. Эта высокопроводящая жидкость также может быть полезна в качестве хладагента. Поскольку галлий легко сплавляется с другими металлами и является нетоксичным металлом с самой низкой температурой плавления, он является ключевым элементом в плавких предохранительных пробках.
Рубидий
Рубидий взрывается в воде, поэтому в чистом виде мало используется. Он может придавать фейерверкам пурпурный цвет, а также может использоваться в экспериментальных физических приложениях, таких как термоэлектричество, генераторы или магнитометры.
Калий
Калий является высокореактивным элементом, что значительно ограничивает его применение в технике. Он играет важную роль в питании. Оксиды калия можно использовать в производстве стекла и мыла. Как и все металлы группы 1, он больше используется из-за его химических свойств, чем в качестве основного металла.
Натрий
Натрий также взрывается в воде (или, по крайней мере, загорается) и гораздо более известен тем, что используется в поваренной соли и других химических соединениях. Натрий можно использовать для создания желтого цвета в фейерверках или в натриевых лампах, но на самом деле он не используется в чистом виде, кроме как в качестве промежуточного шага к какому-либо другому химическому веществу.
Индий
Индий часто сплавляют с галлием для многих из тех же применений. Индий также является ключевым компонентом бессвинцовых припоев.
Литий
В материаловедении и технике литий используется в авиационной промышленности. Его добавляют к алюминию с целью снижения веса. Помимо легких сплавов Al-Li, литий используется для производства литий-ионных аккумуляторов для электронных устройств. Он также используется в качестве источника трития для ядерных приложений и применяется в медицине.
Олово
Олово — очень полезный металл, поскольку он имеет низкую температуру плавления и нетоксичен. Олово сплавляют для производства олова, хотя большая часть олова в мире используется для изготовления припоев. Припои — это куски металла, которые расплавляются, а затем используются для соединения других объектов. Припой можно использовать для соединения ювелирных изделий, хотя наиболее важным его применением является соединение проводов на печатных платах. Олово также используется для изготовления плоского стекла (это было проблемой с древних времен): поскольку стекло не прилипает к олову и имеет меньшую плотность, чем олово, распространенный метод изготовления плоского оконного стекла заключается в плавлении стекла на поверхности бассейна. расплавленного олова. Стекло будет всплывать наверх, формировать плоский лист и может охлаждаться до плоского стекла.
Полоний
Полоний был обнаружен Пьером и Марией Кюри и назван в честь страны ее рождения, что означает, как вы уже догадались, что он радиоактивный и чрезвычайно токсичный. У полония есть несколько нишевых применений, в которых используется его радиоактивность, но этот металл редко преднамеренно легируют. Одним из примеров, который я нашел, был сплав на основе никеля со следовыми количествами полония, предназначенный для создания преднамеренно радиоактивных свечей зажигания. Предположительно, эти радиоактивные свечи зажигания обеспечивали лучшее сгорание топлива, но их нужно было часто заменять, учитывая период полураспада полония.
Висмут
В отличие от большинства материалов, висмут расширяется при затвердевании (вероятно, это связано с тем, что он имеет моноклинную кристаллическую структуру с ужасной упаковкой и, вероятно, способствует низкой температуре плавления металла). Охлаждающее расширение висмута делает его превосходным при соединении с другими материалами, поскольку расширенная часть будет оказывать дополнительное давление, чтобы удерживать все вместе. Висмут также является дешевой нетоксичной легирующей добавкой к припоям. Поскольку висмут также имеет высокую плотность и мягкость, аналогичную свинцу, его часто используют в качестве нетоксичной замены свинца, даже помимо припоев. (Кристаллы висмута также красивы, и их можно использовать для рисования, как грифель карандаша).
Таллий
Возможно, жидкий металл с самой низкой температурой плавления представляет собой эвтектику между ртутью и таллием (8,5% таллия). Если вас беспокоит токсичность ртути в этом сплаве, на самом деле вам следует еще больше беспокоиться о токсичности таллия. Мало того, что таллий чрезвычайно токсичен, он также может быть радиоактивным, поэтому вы, вероятно, никогда раньше не слышали об этом металле.
Кадмий
Кадмий особенно устойчив к коррозии, что означает, что его можно использовать в качестве защитного покрытия для таких металлов, как сталь. Кадмий может быть токсичным, особенно если он просачивается в окружающую среду и попадает в пищевую цепочку (вот почему вы должны утилизировать свои батареи!). Однако в массе этот металл не так опасен, и его можно сплавлять с припоем в качестве более безопасной альтернативы свинцу.
Свинец
Все знают, что свинец токсичен (это нейротоксин), но на протяжении веков он был чрезвычайно полезным металлом — отчасти потому, что его было легко добывать, а также потому, что его низкая температура плавления облегчает литье. Свинец также мягок, пластичен и относительно устойчив к кислороду. Свинец использовался в припое, пулях, рыболовных приманках, батареях, оловянных изделиях, легкоплавких сплавах, красках и многом другом; хотя правительства и природоохранные агентства десятилетиями пытались сократить использование свинца.
Заключительные мысли
Многие люди думают, что сплавы с высокой температурой плавления более полезны, чем сплавы с низкой температурой плавления, но я надеюсь, что теперь вы знаете, что это не так!
Металлы с низкой температурой плавления чрезвычайно полезны по целому ряду причин, хотя они также имеют досадную тенденцию быть токсичными или радиоактивными. Металлические элементы с низкой температурой плавления, как правило, имеют неплотноупакованные кристаллические структуры, а также низкую энергию связи.
Используя эвтектические точки в составе сплава, инженеры смогли снизить температуру плавления некоторых сплавов ниже точки плавления чистого элемента, даже создав галлинстан, нетоксичную замену ртути, которая является жидкой при комнатной температуре.
Ссылки и дополнительная литература
Если вам понравилась эта разбивка металлов с низкой температурой плавления, вас также может заинтересовать мое объяснение металлов с высокой температурой плавления! В этой статье я больше сосредоточусь на свойствах, влияющих на высокую температуру плавления.
Для более технического взгляда на сплавы с низкой температурой плавления, вот хороший научный обзор.
Если вы хотите узнать больше о свечах зажигания с радиоактивным полонием, посетите эту веб-страницу.
Эта статья и эта статья являются нашими источниками химических составов легкоплавких сплавов.
Если вам понравилось рассматривать несколько приложений для различных элементов, вам, вероятно, также понравится Исчезающая ложка Сэма Кина . Возможно, это единственная книга, которая была у нас с женой до того, как мы встретились, так что теперь она у нас на двух разных языках!
Температура плавления алюминия и меди. Температура плавления бронзы, меди, латуни
Если вас хоть раз волновала температура плавления бронзы, то эта статья для вас. Некоторые исторические данные дают право полагать, что у первобытных людей медь была в быту, но была она в самородках, которые иногда могли быть внушительных размеров.
Что такое медь?
Название «Медь» (на латыни «Cuprum») происходит от названия острова Кипр, на котором этот металл добывали древние греки. Благодаря тому, что медь имеет не слишком высокую температуру плавления, сами медные руды или самородки в древности плавились на огне. А медь использовалась в оружии, а также для изготовления разных предметов. По наличию и распространению в толще земли медь находится в 23 местах относительно других элементов, однако люди начали применять ее еще в глубокой древности. Как правило, в природе медь встречается в соединениях сульфидных руд, наиболее популярными из которых считаются медный чедан и медный блеск.
Способы получения меди
Технологии получения меди существуют разные. Но каждая отдельная технология не имеет одной стадии. Медь получают из руды. Как было сказано выше, температура плавления меди давала возможность справиться древним людям с ее обработкой. Самое примечательное, что в древности удалось разработать способ получения и дальнейшего применения как чистой меди, так и сплавов.
Процесс плавления представляет собой изменение состояния металла из твердого в жидкое. Именно для этого и использовался костер, а благодаря низкой температуре плавления эту процедуру можно было проделать без особых трудностей. Для получения сплавов в расплавленную медь добавляли олово. Его можно было получить путем восстановления из специальной оловосодержащей руды (касситерит). Такой сплав назвали бронзой, которая намного прочнее меди. Бронза также использовалась в древности для изготовления оружия.
А еще можно было получить из медной руды переплавкой более чистый металл. Всем известно, что каждый металл имеет свою температуру плавления, которая в свою очередь зависит от того, сколько примесей присутствует в руде. Например, медь, у которой температура плавления 1083 °С, при смешивании с оловом образует новый материал — бронзу. А температура плавления бронзы 930-1140°С, а температуры разные Потому что зависит от того сколько в олове содержится. Ну а если вам интересно узнать больше, например, что такое бронзовый цвет или что такое бронзовый состав, то эту информацию тоже можно найти в интернете.
Латунь
Например, латунь представляет собой сплав цинка и меди с температурой плавления 900-1050°С. Когда металл нагревается и плавится, то кристаллические решетки начинают разрушаться. При плавлении температура металла постепенно увеличивается, а затем становится постоянной с определенной отметки, но нагрев остается прежним. Здесь в тот момент, когда температура останавливается на определенном значении, начинается процесс плавления. И в момент плавления металла температура остается на том же значении, но когда металл полностью расплавится, температура снова повысится.
Этот процесс происходит относительно любого металла. Ну а в процессе охлаждения происходит обратный процесс, а именно: сначала температура падает до тех пор, пока металл не начнет затвердевать, а дальше остается постоянной. Когда металл полностью затвердевает, температура снова начинает снижаться. Так ведут себя все металлы, изобразив этот процесс графически, он будет иметь вид диаграммы с фазами, на которой будет наглядно видно состояние вещества на конкретной температурной отметке.
Многие ученые пользуются такими диаграммами состояния как основным инструментом для изучения процессов, происходящих с металлами при плавлении. Например, если уже расплавленный металл продолжать нагревать, то при достижении определенной температуры масса начнет кипеть. Например, медь кипит при температуре 2560 °С. Относительно металлов такой процесс также называли кипением, потому что по аналогии с кипением жидкости на ее поверхности появляются пузырьки газа.
Видео: Плавка меди в графитовом тигле
Температура плавления латуни, бронзы и меди примерно одинакова. В любом случае значение этой характеристики для всех трех данных цветных металлов находится в одном узком диапазоне температур. Это связано с тем, что бронза и латунь являются медными сплавами, на свойства которых в значительной степени влияют их физические характеристики.
1
К твердым кристаллическим материалам относятся металлы, состоящие из чистых (без примесей) веществ, температура плавления которых является таким показателем их нагревания, при котором они переходят в другое состояние — жидкое. Причем при одной и той же температуре чистые вещества (металлы) и замерзают. То есть для них такая скорость нагрева является температурой одновременно и плавления, и кристаллизации. А сами металлы, нагретые до температуры их плавления, могут находиться не только в жидком, но и в твердом состоянии. От этого зависит, продолжать ли подводить к ним дополнительное тепло или дать остыть.
Температура плавления
Как правило, при достижении точки плавления чистое вещество сначала остается твердым. Если продолжить нагревание, оно станет жидким. Но температура вещества не повысится (изменится), пока оно полностью не расплавится в рассматриваемой системе (продукте, теле). А когда расплавленное вещество охлаждается до температуры кристаллизации (плавления), то оно сначала еще жидкое. И только если запустить от него дополнительный свинец, то он перейдет в кристаллическое твердое состояние (прилипнет). Но температура вещества, опять же, не изменится (упадет) до полного его затвердевания.
2
В смесях веществ (включая различные сплавы металлов) температура плавления/кристаллизации отсутствует. Они совершают переход из одного состояния в другое (из твердого в жидкое и обратно) на каком-то определенном уровне степени нагревания, граничные значения диапазона которых имеют соответствующее название. Температура, при которой смеси веществ и сплавы металлов начинают переходить в жидкое состояние (или полностью затвердевают), называется «точкой солидуса». Степень нагревания, при которой происходит полное плавление (или начинается кристаллизация при охлаждении), называется «водяной точкой». А в быту говорят: температура солидуса и ликвидуса.
Измерить эти температуры как для смесей веществ, так и для сплавов металлов невозможно. Их определяют специальными расчетными методами, учитывающими точное процентное соотношение в смеси каждого элемента и ряд других параметров.
То есть относительно рассматриваемых металлов можно сделать следующие выводы. Температура плавления. Причем, только в чистом виде. Во всех остальных металлах (латуни, бронзе и различных марках меди) ее нет, но есть температуры солидуса и ликвидуса. Для латуни и бронзы это связано с тем, что они являются медными сплавами, в которые в зависимости от марки добавляются различные легирующие добавки (другие металлы или другие вещества) и есть какие-то примеси. И металлургическая промышленность, выпускаемая для различных нужд, имеет такие характеристики плавки, так как они также производятся с добавками и примесями. Чистая медь нецелесообразна и уступает по своим характеристикам, требуемым для бытового и промышленного использования, свойствам производимых из нее марок.

Температура плавления металла
Очевидно, что величина температуры ликвидуса рассматриваемых металлов будет зависеть от их химического состава. В первую очередь от процентного содержания меди, так как ее в них всегда больше 50%. И, соответственно, точка ликвидуса марок этих металлов тем ближе к температуре плавления самой меди, чем ее больше в сплаве. А легирующие металлы или другие вещества и примеси в зависимости от их процентного содержания и температуры плавления внесут соответствующую корректировку в сторону понижения или повышения точки ликвидуса у марок меди, бронзы и латуни. Уменьшите, если ваша температура плавления ниже, чем у меди, и увеличьте, если она выше.
Итак, ознакомившись, вы сами можете догадаться, в какую сторону будет отличаться их точка ликвидуса от температуры плавления чистой меди. Самостоятельно скажу свое влияние на эту и другие характеристики этого сплава. И позволит судить об отклонениях ее точки ликвидуса от температуры плавления меди. С медными марками то же самое, но влияние легирующих добавок и примесей на их точку ликвидуса будет рассмотрено ниже отдельно.
3
Температура плавления чистой меди — 1084,5 °С. А выпускаемые марки меди содержат количество других веществ по отношению к самому этому металлу. Таких, что даже легирующие элементы, такие как серебро и никель, наряду с другими «случайными» веществами входят в марки меди к примесям. Самого этого металла — от 99,93 до 99,99%. И поэтому точки солидуса и ликвидуса выпускаемых марок меди очень близки к температуре плавления самого этого металла. Температуры полного плавления в зависимости от марки: меди — 1083-1084°С, латуни — 880-1050°С, бронзы — 900-1140°С.

Изделия из сред
Температоры в основном зависят от содержания меди и значительно менее тугоплавкого цинка, являющегося в латунных сплавах основным легирующим элементом. Относительно бронзы следует отметить, что ее так называемые оловянные штампы, с легированием оловом, полностью выплавляются при температуре 900-950°С, а не содержащие этот металл, бездревесные — при 950-1140°С.
4
Прям в домашних условиях плавить эти металлы, да еще то и дело отливать из них какие-то заготовки, а уж тем более изделия не получится. Нужно будет сначала подготовить подходящее помещение, сначала подготовить, приобрести необходимое оборудование и инструмент или сделать что-то из нужного для плавильного и литейного оборудования. И, конечно же, желательно более точно узнать характеристики сплава, с которым планируется работать. А именно его состав и температура ликвидуса.

Плавка в домашних условиях
А какие необходимо создать условия для работы, подготовить оборудование, приспособления и инструменты, а так же технология плавки и литья перечислены и описаны в одной из публикаций сайта. Эта статья:. Так как этот сплав и марки меди с латунной точкой ликвидуса близки по своим значениям, а другие свойства, влияющие на процессы плавки и литья, относительно сопоставимы, то и вся технология в кустарных условиях для этих металлов идентична. То есть для меди и латуни можно воспользоваться инструкцией и рекомендациями Bronze Float из этой статьи.

Благодаря тому, что температура плавления меди достаточно низкая, этот металл стал одним из первых, который стали использовать древние люди для изготовления различных инструментов, посуды, украшений и оружия. Самородки меди или медной руды можно было расплавить на костре, что, собственно, и делали наши далекие предки.
Несмотря на активное использование человечеством с древних времен, медь не является самым распространенным природным металлом. В этом отношении он значительно уступает остальным элементам и занимает лишь 23-е место в их ряду.
Как плавили медь наши предки
Благодаря низкой температуре в 1083 градуса Цельсия наши далекие предки не только успешно получали из руды чистый металл, но и делали на его основе различные сплавы. Для получения таких сплавов медь нагревали и доводили до жидкого расплавленного состояния. Затем в такой расплав просто добавлялось олово или это выполнялось на поверхности расплавленной меди, для чего использовалась оловосодержащая руда (касситерит). По этой технологии получали бронзу — сплав с высокой прочностью, который использовали для изготовления оружия.
Какие процессы происходят при плавке меди
Что характерно, температуры плавления меди и сплавов, полученных на ее основе, различаются. При меньшей температуре плавления бронза имеет температуру плавления 930-1140 градусов Цельсия. А сплав меди с цинком (латунь) плавится при 900-10500 Цельсия.
Во всех металлах в процессе плавления происходят одни и те же процессы. При поступлении достаточного количества тепла при нагревании кристаллическая решетка металла начинает разрушаться. В тот момент, когда он переходит в расплавленное состояние, его температура не повышается, хотя процесс передачи ему тепла при нагреве не прекращается. Температура металла снова начинает повышаться только тогда, когда он весь переходит в расплавленное состояние.

При охлаждении происходит обратный процесс: сначала температура резко снижается, затем на некоторое время останавливается на постоянной отметке. После того как весь металл перейдет в твердую фазу, температура снова начинает снижаться до полного его остывания.
Как плавление, так и обратная кристаллизация меди связаны с параметром удельной теплоемкости. Этот параметр характеризует удельное количество теплоты, которое требуется для того, чтобы перевести металл из твердого состояния в жидкое. При кристаллизации металла такой параметр характеризует количество теплоты, которое он отдает при охлаждении.
Узнать больше о плавлении меди помогает фазовая диаграмма, показывающая зависимость состояния металла от температуры. Такие диаграммы, которые можно составить для любых металлов, помогают изучить их свойства, определить температуры, при которых они радикально изменяют свои свойства и текущее состояние.
Помимо температуры плавления, у меди есть температура кипения, при которой в расплавленном металле начинают выделяться пузырьки, наполненные газом. На самом деле никакого кипения меди не происходит, просто этот процесс очень сильно напоминает. Довести его до такого состояния можно, если нагреть до температуры 2560 градусов.
Как видно из вышеизложенного, именно низкую температуру плавления меди можно назвать одной из главных причин того, что сегодня мы можем использовать этот металл, обладающий многими уникальными характеристиками.

Заготовки медные
На сегодняшний день медь является одним из самых востребованных металлов. Высокий спрос объясняется отличительными характеристиками, присущими этому металлу. Медь лучше любых других металлов проводит электроны, кроме серебра, благодаря этому ее используют в производстве кабелей и электрических проводников. Температура плавления меди невысокая, металл пластичен и легко обрабатывается, благодаря этому качеству стало возможным его использование в строительстве в качестве водопровода. Этот металл обладает высокой устойчивостью к внешним раздражающим факторам, поэтому прочен и может использоваться несколько раз после зеркалирования. Это качество меди высоко ценится экологами, так как при повторной переработке металла затрачивается гораздо меньшее количество энергии, чем при добыче и переработке руды, а также сохраняются земные недра. Добыча медной руды не проходит бесследно, на месте отработанных рудников есть ядовитые озера, самое известное во всем мире такое озеро — Беркли-Пит в штате Монтана в США.
Требуемая температура плавления меди

Медь не легкоплавкий металл
Применение меди люди нашли еще в древности, тогда ее добывали в виде самородков. Благодаря низкой температуре, необходимой для осуществления процесса плавки, его стали широко использовать для изготовления рабочих и охотничьих самородков, которые можно плавить на костре. В наши дни технология получения металла мало чем отличается от печей, изобретенных в древности, только печи усовершенствованы, увеличены темпы обжига и объемы обработки. Здесь возникает соответствующий вопрос — какова температура плавления меди? Ответ на него можно найти в любом учебнике по физике и химии – медь начинает плавиться при температуре нагрева до 1083 o С.

Кипячение меди снижает ее прочность
В процессе термического воздействия на металл разрушение его кристаллической решетки Это достигается при определенной температуре, которая некоторое время остается постоянной. В этот момент происходит расплавление металла. Когда процесс разрушения кристаллов полностью завершается, температура металла снова начинает повышаться, он переходит в жидкое состояние и начинает кипеть. Температура плавления меди значительно ниже той, при которой кипит металл. Процесс кипения начинается с появления пузырьков по аналогии с водой. На этом этапе любой металл, в том числе и медь, начинает терять свои характеристики, в основном это отражается на прочности и эластичности. Температура кипения меди 2560 o С. При охлаждении металла происходит аналогичная картина, как и при нагревании — сначала температура падает до определенного градуса, в этот момент происходит закалка, продолжающаяся некоторое время, затем охлаждение условного состояния продолжается.
Как меняется металл при термическом воздействии
Любой нагрев меди влечет за собой изменение ее характеристик, наиболее существенным является величина ее удельного сопротивления. Медь является проводником электрического тока, а металл оказывает сопротивление движению носителей заряда. Отношение площади поперечного сечения проводника к оказываемому движению и называется удельным сопротивлением.

Итак, это значение для чистой меди составляет 0,0172 Ом мм 2 /м при 20 о С. Этот показатель может изменяться после термической обработки, а также за счет добавления различных примесей и добавок. Здесь наблюдается обратная зависимость сопротивления меди от температуры – чем выше была температура обработки металла, тем меньше его сопротивление электрическому току. Для обеспечения лучших электролитических характеристик медной проволоки ее обрабатывают при 500 o С.0003
При термообработке можно не только придать металлу необходимую форму и размер, но и создать различные сплавы. Наиболее распространенными медными сплавами являются бронза и латунь. Бронза получается при смешивании меди с оловом, а латуни с цинком. Добавление алюминия и стали повышает прочность материала, а добавление никеля повышает антикоррозийные свойства. Но стоит отметить, что любая примесь снижает основное свойство – электропроводность, поэтому для изготовления электрического кабеля используется чистый состав металла.
Медаль отжига
Под отжигом меди необходимо понимать процесс ее нагрева для дальнейшей обработки и придания необходимой формы изделию. При отжиге металл становится более пластичным и мягким, воспринимаемым различными превращениями. При отжиге меди температура достигает 550°С, она приобретает темно-красный оттенок. После нагрева целесообразно быстро производить ковку и менять изделие на охлаждение.

Если у материала медленное, естественное охлаждение, то возможно образование защелки, поэтому чаще применяют мгновенное охлаждение путем помещения заготовки в холодную воду. Если превысить допустимую величину нагрева, металл может стать более хрупким и ломким.
При отжиге проводят рекристаллизацию меди, в ходе которой образуются новые зерна или кристаллы металла, не искривленные сеткой и отделенные от предыдущих зерен угловатыми границами. Новые зерна по размеру могут сильно отличаться от предшественников, когда они высвобождаются. большое количество Энергии, плотность увеличивается и появляется. Перекристаллизацию проводят только после деформации изделия и только после достижения ею определенного уровня. Для меди критический уровень деформации составляет 5 %, если он не будет достигнут, процесс образования новых зерен не начнется. Температура рекристаллизации меди составляет 270 °С. Следует отметить, что при этой температуре процесс роста кристаллов только начинается, но идет достаточно медленно, поэтому для достижения желаемого результата достаточно нагрева до 500 °С. меди, то достаточно времени для охлаждения, чтобы завершить процесс рекристаллизации.

Какая температура плавления меди: Температура плавления меди – при какой температуре плавится медь

Начертите примерный график нагревания и плавления меди

Реклама 1 AdSense

вторник, 1 ноября 2016 г.

Начертите график плавления меди

Вопросы

Задание

Это любопытно.

Ответ

Медь марки М1: характеристики, механические свойства, состав — Сетка медная марки М1

Металлопрокат из меди марки М1

Медь марки М1: состав и особенности материала

Температура плавления меди в кельвинах

Нахождение в природе

Физические свойства

При какой температуре плавится медь

Плавление в домашних условиях

Купрум: характеристика элемента

Физические свойства

Нахождение в природе

Медные сплавы

Переплавка меди дома

График плавления меди

Температура кипения

Способы плавки

Пошаговая инструкция

Практические рекомендации

СТРУКТУРА

СВОЙСТВА

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

ПРИМЕНЕНИЕ

Пайка меди и медных сплавов

Паять или не паять

Флюсы для пайки

Процесс

Ликвидус и Солидус

Медь. Термические свойства. Температура плавления. Теплопроводность.

Тепловые свойства меди

Медь – температура плавления и температура кипения

Медь – Теплопроводность

Коэффициент теплового расширения меди

Температура плавления элементов

Теплопроводность элементов

Тепловое расширение элементов

Температура кипения

Точка плавления

Теплопроводность металлов

Теплопроводность неметаллов

Теплопроводность жидкостей и газов

Сводка

Свойства других элементов

Другие свойства меди

Справочник по температурам плавления элементов – Angstrom Sciences

15 Металлы с самой низкой температурой плавления – Материаловедение и инженерия

Outline

Почему некоторые металлы имеют низкую температуру плавления?

Сплавы с низкой температурой плавления

Желаемые свойства материалов с низкой температурой плавления?

Общие области применения металлов с низкой температурой плавления

Особые области применения каждого металла с низкой температурой плавления

Заключительные мысли

Ссылки и дополнительная литература

Температура плавления алюминия и меди. Температура плавления бронзы, меди, латуни

Что такое медь?

Способы получения меди

Латунь

Видео: Плавка меди в графитовом тигле

1

2

3

4

Как плавили медь наши предки

Какие процессы происходят при плавке меди

Требуемая температура плавления меди

Как меняется металл при термическом воздействии

Медаль отжига

Добавить комментарий Отменить ответ