Показатель плотности меди и ее сплавов.

Плотность меди является важным параметром, применяемым при расчетах состава материалов для производства изделий, коммуникаций, деталей и комплектующих приспособлений в технической отрасли.

Медь, благодаря свой плотности, имеет широкую сферу применения.

Свойства металла

Медь представляет собой тяжелый металл с высокой плотностью, красного оттенка с розовым отливом. В природе существует более 170 видов минералов, содержащих медь, но промышленная добыча производится только из 17. Основная масса химического элемента находится в составе рудных минералов:

• халькозина — содержание до 80%;
• бронита — до 65%;
• ковелина — до 64%.

Обогащение меди и выплавка осуществляется из минералов.

Из них осуществляется ее обогащение и выплавка. Отличительной чертой металла является высокая электропроводность, теплопроводность. Плавится металл при температуре 1083 °C, а кипит при 2600 °C.

В зависимости от способа производства различают такие марки металла:

• холоднотянутая;
• прокатная;
• литая.

Для каждого типа рассчитываются параметры, характеризующие:

• степень сопротивления сдвигу;
• деформации под воздействием нагрузок;
• показатель упругости при растяжении материала и сжатия при деформации.

Медь активно окисляется при нагревании, а при температуре 375 °C формируется оксид металла. Его наличие снижает теплопроводность и электропроводность материала. При взаимодействии с солями железа химический элемент переходит в состояние жидкости. Это свойство используется при очистке изделий от медного покрытия.

При реагировании металла с влагой образуется куприт. Устойчивая пленка из соединения выступает в качестве защитного покрытия для изделий. В результате взаимодействия с кислотой медь образует купорос.

Плотность металла

Показатель плотности вещества любого состава определяется отношением массы к общему объему и измеряется в кг/м³. С помощью этого параметра путем арифметических расчетов определяется вес изделий.

Медь, плотность которой в чистом виде составляет 8,94 г/см³, является распространенным цветным металлом, обладающим особыми физическими параметрами и химическими свойствами.

При температуре 1084 °C металл переходит в жидкое состояние, при этом значение коэффициента теплопроводности снижается почти в 2 раза по сравнению с твердым металлом.

В жидком виде при температуре 1300 °C плотность материала составляет 8,0 г/см³. Нагревание металла влияет на показатель роста коэффициента температурного расширения и теплоемкости меди.

При нагревании до высоких температур, медь переходит в жидкое состояние.

В зависимости от наличия в составе сплава лигатурных добавок существуют различные марки меди. Для их характеристики используется параметр удельного веса, который в международной системе СИ выражается в ньютонах на единицу объема.

Показатель удельного веса меди равен плотности, что характерно для этого химического элемента. Плотность металла влияет на то, какой массой будут обладать изделия из чистого материала и его сплавов.

Удельная масса металла принимается во внимание при расчетах в процессе производства различных материалов, содержащих медь, и при переработке лома. Для расчета параметра существует множество методик, что позволяет рационально подбирать материалы для формирования изделий.

Расчеты важно производить на стадии проектирования механизмов и устройств, в составе которых будут использоваться детали из сплавов на основе меди. Удельная масса и плотность являются разными параметрами, используемыми для определения массы заготовок для деталей.

Технические параметры сплавов металла

Самыми распространенными материалами, созданными на основе меди, являются бронза и латунь. Их состав формируют:

• олово;
• цинк;
• никель;
• висмут.

Состав материала для производства оружия, используемый до XIX века, формировался из меди, олова и цинка в соответствующих пропорциях. Из латуни в наше время изготовляют гильзы для боеприпасов и ружей.

Бронза и латунь различаются по химическому составу. В состав бронзы входит олово, бериллий, кремний, свинец и другие химические элементы.

Сплавы отличаются между собой структурой. Бронза крупнозернистая, темно-коричневого цвета, а латунь имеет структуру в виде мелких зерен и по цвету напоминает золото.

Только наличие олова позволяет создать бронзовый сплав высокого качества. В дешевый аналог состава — шпиатр — входит никель или цинк. В зависимости от наличия компонента в составе, различают такие виды бронзы:

• оловянная;
• алюминиевая;
• кремниевая;
• бериллиевая.

В качестве основного компонента, формирующего латунь, выступает цинк. В настоящее время этот материал используется для формирования сочетания стали и латуни, обладающего устойчивостью к коррозии, пластичностью.

Разновидность сплава — томпак, используется в промышленном производстве для изготовления различных знаков отличия, художественных композиций, фурнитуры.

Из сплавов, в состав которых входят цинк, олово, кремний, алюминий, изготовляют детали для машин. Материалы, созданные на основе меди, обладают:

• высокой износостойкостью;
• низким коэффициентом трения;
• высокой пластичностью;
• электропроводностью;
• стойкостью к агрессивной среде.

Сплав меди и никеля применяется в качестве материала для изготовления трубок конденсаторов в судостроении, чеканки разменной денежной единицы. Металл является основным компонентом припоев, применяющихся для соединения металлических деталей из разнородных материалов.

В составе дюралюминия находится 4,4% меди. Ее наличие придает материалу устойчивость к механическим повреждениям и повышает температуру плавления.

Сферы применения сплавов меди

От проводов до посуды – широкое применение сплавов меди.

1. Благодаря физическим и механическим свойствам химический элемент применяется в разных отраслях производства. Медь является составной частью электропроводов, систем отопления и охлаждения.
2. Медные провода используются в бытовых электрических двигателях и трансформаторах. При этом применяют чистый металл, присутствие примесей снижает проводимость.
3. Металл является отличным материалом для создания строительных конструкций, труб, кровельных покрытий. Механическая прочность, устойчивость, пригодность к механической обработке позволяют создавать бесшовные трубы, используемые в системах водоснабжения.
4. На стенках проката не образуется налет солей, растворенных в воде. Такие трубопроводы используются в энергетике и судостроении для транспортировки пара и жидкости. В тонкодисперсной форме металл используется в лазерах, работающих на парах меди.
5. Сплавы, в состав которых входит медь, применяются в ювелирном производстве. Сочетание золота и меди повышает прочность изделия, устойчивость к деформации.
6. Оксиды химического элемента являются основой для получения сверхпроводников, а чистый металл применяется для производства батарей и гальванических элементов.
7. Медь используют в качестве материала для изготовления композиций, назначенных для декорирования фасадов домов. Очень часто возле входа в кафе можно встретить скульптуры, изготовленные из бронзы. Причина использования материала — высокая пластичность и устойчивость.
8. Изделия из бронзы отличаются устойчивостью к воздействию морской воды, поэтому ее используют как материал для изготовления разных приспособлений для навигации и эксплуатации судов.
9. Латунь в чистом виде уязвима к воздействию агрессивной среды. Для того чтобы добиться устойчивости к реагентам, сплав подвергают легированию другими металлами: алюминием, оловом или свинцом.