Області застосування легкоплавких сплавів

У всіх без винятку областях застосування легкоплавких сплавів, головними затребуваними властивостями для застосування цих сплавів за призначенням, є – задана низька температура плавлення. Вторинними властивостями затребуваними в областях застосування даних сплавів є певна щільність, міцність на розрив, хімічна інертність, вакуумоміцність, теплопровідність. З економічної точки зору на перше місце виходить вартість сплаву і його щільність. У тому чи іншому випадку застосування легкоплавких сплавів потрібно інженерний і економічний розрахунок для найбільш оптимального рішення щодо застосування сплаву. Економічні показники особливо різко проявляються у великотоннажних витратах легкоплавкого сплаву тієї чи іншої марки. На даний момент основними галузями застосування легкоплавких сплавів є:

• виробництво і застосування рідиннометалічних теплоносіїв в енергетиці та машинобудуванні;

• ливарна справа (виробництво виплавлюваних моделей);

• системи раннього оповіщення загорянь (датчики температури, клапани пожежогасіння);

• термометрія (робоче тіло для термометрів різних типів);

• вакуумна техніка (ущільнення, паяні шви);

• мікроелектроніка (припої, покриття, датчики температури, запобіжники);

• медицина (фіксація кісток, протезування);

• використання в якості розплавляється металевої мастила.

Сплави вісмуту з кадмієм, оловом, свинцем, індієм, талієм, ртуттю, цинком і галієм, володіють дуже низькою температурою плавлення і застосовуються як теплоносії і припої, а так само в медицині як фіксують складів для зламаних кінцівок. Деякі легкоплавкі сплави застосовуються в якості елементів протипожежної сигналізації, в якості спеціальних мастил працюють у вакуумі і важких умовах, в якості клапанів (при розплавлюванні відкривають просвіт для протікання рідин і газів (наприклад, ракетних палив), в якості запобіжників в потужних електричних ланцюгах, в як ущільнювальних прокладок в сверхвисоковакуумних системах, як термометричні матеріали, як матеріали для виготовлення виплавлюваних моделей в лиття.

Вісмут в сплаві з індієм знаходить застосування в надзвичайно стабільних і надійних ртутно-вісмуто-індіевих елементах. Такі елементи прекрасно працюють в космосі і в тих умовах, де важлива стабільність напруги, висока питома енергія, а зниження частоти відмов грає першорядну роль (наприклад, військові застосування). Трифтористий вісмут застосовується для виробництва надзвичайно енергоємних (3000 Вт·год/дм³, практично досягнуте 1500 – 2300 Вт·год/дм³) лантан-фторидних акумуляторів.

У сплавах вісмуту (наприклад, сплав Вуда, сплав Розе та ін) виробляють токарну, фрезерну обробку та свердління урану, вольфраму і його сплавів і інших матеріалів, які важко піддаються обробці різанням.

Кадмій використовується як компонент твердих припоїв (сплавів на основі срібла, міді, цинку) для зниження їх температури плавлення. Близько 10% виробленого кадмію - компонент ювелірних та легкоплавких сплавів.

Амальгама талію є найбільш низькотемпературним відомим металевим сплавом (t_пл= –61 °C) і знаходить застосування для заповнення низькотемпературних термометрів і в якості теплоносія.

Металева ртуть застосовується для отримання цілого ряду найважливіших легкоплавких сплавів. Сплав ртуті з талієм використовується для низькотемпературних термометрів.

Індій використовується в мікроелектроніці як акцепторная домішка до германію і кремнію. Застосовується у виробництві скла для рідкокристалічних екранів. Є компонентом легкоплавких припоїв. Ряд сплавів індію з галієм,

оловом і цинком є рідинами при кімнатній температурі (один із сплавів плавиться при + 3 градусах Цельсія) і є чудовими рідиннометалічними теплоносіями. Сам по собі чистий індій у високому ступені здатний до захоплення теплових нейтронів і може бути використаний для управління атомним реактором.

Застосування в стоматології. Легкоплавкі сплави у виробах стоматологічного призначення займають важливе місце, хоча і відносяться до допоміжних матеріалів. Найбільше значення мають легкоплавкі сплави, які служать матеріалом для штампів і моделей, що застосовуються в технології коронок і деяких інших протезів.

Такий матеріал повинен володіти рядом властивостей, з яких найважливішими є:

• легкоплавкість, що полегшує виливку індивідуальних штампів і моделей, відділення штампів від виробів;

• відносна твердість, що забезпечує стійкість штампа в процесі штампування;

• мінімальна усадка при охолодженні, що гарантує точність штампованих виробів.

Деякий час сплав латуні застосовували в зубопротезної практиці, він вважався навіть замінником золота і називався Рондольф. Але швидке його окислення в порожнині рота і шкідливий вплив на організм призвели до заборони використання цього сплаву у нас в країні, що обумовлено законом.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Описати хімічний склад легкоплавких сплавів.

3. Привести області застосування легкоплавких сплавів.

Зміст звіту

1. Найменування роботи, мета й устаткування.

2. Основні положення теоретичних відомостей.

3. Характеристики легкоплавких і м'яких припоїв.

4. Області застосування легкоплавких сплавів.

5. Висновок.

Контрольні питання

1. Показати хімічний склад легкоплавких сплавів

2. Описати легкоплавкі і м'які припої

3. Області застосування легкоплавких підшипників

4. Провести аналіз діаграми стану Pb-Sb.

5. Провести аналіз діаграми стану Pb-Sn.

Література: [2, 7, 9]

Практична робота № 3