stringtranslate.com

Легкоплавкий сплав

Легкоплавкий сплав — это металлический сплав, который легко плавится , т. е. легкоплавкий, при относительно низких температурах. Легкоплавкие сплавы обычно, но не обязательно, являются эвтектическими сплавами.

Иногда термин «легкоплавкий сплав» используется для описания сплавов с температурой плавления ниже 183 °C (361 °F; 456 K). Легкоплавкие сплавы в этом смысле используются для припоя .

Введение

Легкоплавкие сплавы обычно изготавливаются из легкоплавких металлов. Существует 14 легкоплавких металлических элементов, которые стабильны для практического использования. Они делятся на 2 отдельные группы: 5 щелочных металлов имеют 1 s-электрон и плавятся между +181 (Li) и +28 (Cs) градусами Цельсия; 9 плохих металлов имеют 10 d-электронов и от нуля (Zn, Cd, Hg) до трех (Bi) p-электронов, они плавятся между -38 (Hg) и +419 (Zn) градусами Цельсия. С практической точки зрения легкоплавкие сплавы можно разделить на следующие категории:

Практическая причина здесь в том, что химическое поведение щелочных металлов сильно отличается от поведения плохих металлов. Из 9 плохих металлов Hg (т. пл. -38 °C) и Ga (т. пл. +29 °C) имеют свои особые практические проблемы, а оставшиеся 7 плохих металлов от In (т. пл. +156 °C) до Zn (т. пл. +419 °C) можно рассматривать вместе. Из элементов, которые можно рассматривать как родственные, но не разделяющие отличительные свойства плохих металлов: Po, как оценивается, плавится при 254 °C и может быть плохим металлом по свойствам, но слишком радиоактивен (самый долгий период полураспада 125 лет) для практического использования; По тем же причинам, что и Po; Sb плавится при 630 °C и считается полуметаллом, а не плохим металлом; Te также считается полуметаллом, а не плохим металлом; из других металлов следующей самой низкой температурой плавления является Pu, но его температура плавления при 640 °C оставляет зазор в 220 градусов между Zn и Pu, таким образом делая «плохие металлы» от In до Zn естественной группой.

Некоторые достаточно известные легкоплавкие сплавы — это металл Вуда , металл Филда , металл Розе , Галинстан и NaK .

Приложения

Расплавленные легкоплавкие сплавы могут использоваться в качестве охладителей , поскольку они стабильны при нагревании и могут давать гораздо более высокую теплопроводность, чем большинство других охладителей; особенно со сплавами, изготовленными из металла с высокой теплопроводностью, такого как индий или натрий . Металлы с низким поперечным сечением нейтронов используются для охлаждения ядерных реакторов .

Такие сплавы используются для изготовления плавких пробок, вставляемых в верхние части топки паровых котлов , в качестве защиты в случае, если уровень воды опустится слишком низко. Когда это происходит, пробка, больше не покрытая водой, нагревается до такой температуры, что плавится и позволяет содержимому котла вытекать в топку. В автоматических пожарных спринклерах отверстия каждого спринклера закрыты пробкой, которая удерживается на месте плавким металлом, который плавится и высвобождает воду, когда из-за вспышки пожара в помещении температура поднимается выше заданного предела. [1]

Висмут при затвердевании расширяется примерно на 3,3% по объему. Сплавы с содержанием висмута не менее половины также демонстрируют это свойство. [2] Это может быть использовано для монтажа мелких деталей, например, для обработки, поскольку они будут прочно удерживаться. [ необходима цитата ]

Легкоплавкие сплавы и металлические элементы

Известные сплавы

Другие сплавы

Начнем с таблицы компонентов и выбранных бинарных и кратных систем, упорядоченных по температуре плавления:

Затем организованы по практическим группам и буквенным обозначениям компонентов: Для большинства парных фазовых диаграмм двухкомпонентных металлических систем имеются данные, доступные для анализа, например, по адресу https://himikatus.ru/art/phase-diagr1/diagrams.php. Взяв парные сплавы 7 плохих металлов, отличных от Hg и Ga, и упорядочив пары (всего 21) по алфавиту этих элементов Bi, Cd, In, Pb, Sn, Tl, Zn, получим следующее:

Рассматривая бинарные системы между щелочными металлами: Li имеет заметную растворимость только в паре

Остальные три щелочных металла:

Li практически не растворяется даже в жидком состоянии, поэтому их температуры плавления не понижаются в присутствии Li. Na в жидкой фазе смешивается со всеми тремя более тяжелыми щелочными металлами, но при замерзании образует интерметаллические соединения и эвтектики:

Все 3 бинарные системы между тремя более тяжелыми щелочными металлами смешиваются в твердом состоянии при температуре плавления, но все образуют плохие твердые растворы с минимумами температуры плавления. Это отличается от эвтектики: в эвтектической точке сосуществуют две твердые фазы, а вблизи эвтектической точки температура ликвидуса быстро повышается, поскольку отделяется только одна, тогда как при минимуме температуры плавления плохого твердого раствора имеется одна твердая фаза, и вдали от минимума температура ликвидуса повышается только медленно.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^   Одно или несколько из предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии :  Чисхолм, Хью , ред. (1911). «Легковатаемый металл». Encyclopaedia Britannica . Том 11 (11-е изд.). Cambridge University Press. стр. 369.
  2. ^ "FAQ" Архивировано из оригинала 2004-08-07.
  3. ^ Оше, Р. В. (ред.), «Справочник по термодинамическим и транспортным свойствам щелочных металлов», Оксфорд. Великобритания, Blackwell Scientific Publications Ltd, 1985, стр. 987
  4. ^ abcde Уайт, Гай Кендалл ; Мисон, Филип Дж. (2002). Экспериментальные методы в физике низких температур . Кларендон. стр. 207–. ISBN 978-0-19-851428-2.
  5. ^ Johnson Manufacturing Co, MSDS для сплава Chip Quik со свинцом. Получено 6 февраля 2015 г.
  6. ^ "Сплав для блокировки линз 136 58oC". Архивировано из оригинала 2016-10-17.
  7. ^ abc "Руководство по низкотемпературным припоям | Indium Corporation® | Блоги Indium Corporation | Индий | Припои". indium.com . Получено 2022-10-08 .
  8. ^ Франсуа Кардарелли (2008-03-19). Справочник по материалам: краткий настольный справочник. Springer Science & Business Media. стр. 210–. ISBN 978-1-84628-669-8.
  9. ^ Дженсен, Уильям Б. (2010-10-01). «Происхождение названия «плавкий сплав лука»». Журнал химического образования . 87 (10): 1050–1051. Bibcode : 2010JChEd..87.1050J. doi : 10.1021/ed100764f. ISSN  0021-9584.
  10. ^ ab Джон Х. Лау (1991). Надежность паяных соединений: теория и применение. Springer. стр. 178. ISBN 0-442-00260-2.[ постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ ab Ray P. Prasad (1997). Технология поверхностного монтажа: принципы и практика. Springer. стр. 385. ISBN 0-412-12921-3.
  12. ^ Чарльз А. Харпер (2003). Электронные материалы и процессы. McGraw-Hill Professional. С. 5–8. ISBN 0-07-140214-4.
  13. ^ Карл Дж. Путтлиц, Кэтлин А. Сталтер (2004). Справочник по технологии бессвинцовой пайки для микроэлектронных сборок. CRC Press. ISBN 0-8247-4870-0.
  14. ^ Qualitek. Технический паспорт Sn42/Bi58 Solid Wire Rev.A 03/14 (PDF) . Получено 3 мая 2018 г.
  15. ^ "Oregon State University". Oregon State University . Получено 2022-04-06 .
  16. ↑ TQ Collier (май–июнь 2008 г.). «Выбор лучшего за свои деньги». Advanced Packaging . 17 (4): 24. ISSN  1065-0555.
  17. ^ msl747.PDF. (PDF). Получено 2010-07-06.
  18. ^ Qualitek. Технический паспорт Sn42/Bi58 Solid Wire Rev.A 03/14 (PDF) . Получено 3 мая 2018 г.
  19. ^ "Припои оловянно-цинковые для пайки алюминия с алюминием и медью". Kapp Alloy & Wire, Inc. Архивировано из оригинала 16 июля 2013 г. Получено 23 октября 2012 г.
  20. ^ Мадара Огот, Гул Окудан-Кремер (2004). Инженерное проектирование: практическое руководство. Trafford Publishing. стр. 445. ISBN 1-4120-3850-2.
  21. ^ Howard H. Manko (8 февраля 2001 г.). Припои и пайка: материалы, проектирование, производство и анализ для надежного соединения. McGraw-Hill Professional. стр. 396–. ISBN 978-0-07-134417-3. Получено 17 апреля 2011 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки