При нагревании металла до температуры плавления происходит нарушение правильности его структуры. Это характеризуется возрастанием в металле перемещающихся атомов. Дальнейшее повышение температуры приводит к плавлению металла.

Тепловое расширение приводит к такому увеличению расстояния между атомами при котором устойчивость кристаллической решетки в определенный момент теряется внезапно, наступает быстрый обрыв связей между атомами, резкая перестройка структуры.При нагревании расстояние между атомами увеличивается (А и С).

Если атом В занимается положение посередине, то наступит такой момент, когда он будет испытывать воздействие от атомов А и С и в конце концов оторвется и переместится от А и С или наоборот. Таким образом происходит разрыв связей между атомами. И начинается процесс плавления.

Если рассматривать два атома, то кривые, изображающие изменения потенциалов и сила притяжения (а) и сил отталкивания (в) между атомами, в зависимости от расстояния между ними будут иметь вид, представленный на рис.

Кривая а потенциала сил притяжения с увеличением r падает медленнее кривой в, поэтому кривая (сплошная линия) имеет характеризует форму образует потенциальную яму. Поэтому r 0 соответствует наиболее устойчивому положению атомов.

Строение жидкого металла. Дальний и ближний порядок. – (Уравнение состояния жидкости.) – (Тепловое движение атомов в жидкости.) Обозначим через z число атомов разных видов, например А и В, окружающих каждый атом, а через число соседних атомов, принадлежащих к какому – либо одному сорту атомов. Тогда z – z 1 определяет число атомов другого сорта. Степенью ближнего порядка будет отношение:

а) При z 1 =z все атомы разноименные и η=1 здесь имеет место полный ближний порядок расположения атомов. б) При z 1 =z половина всех окружающих атомов разноименные, а η=0 т.е ближний порядок исчезает. в) При z 1 =0 отсутствуют разноименные атомы, т.е. происходит разделение атомов А и атомов В, или распад раствора на оба компонента. Введенные понятия дальнего и ближнего порядка имеют существенное значение для правильного представления о различии между твердым и жидким состоянием у чистых металлов. При твердом кристаллическом состоянии металла атомы правильно расположены в узлах решетки. В процессе плавления металла это порядок исчезает. Структура и свойства жидкого металла подобны структуре и свойствам его в твердом состоянии. В доказательство этого могут быть приведены следующие соображения:

1. При плавлении происходит небольшое увеличение объема, которое у металлов не превышает 10%.

2. Обычно теплота плавления очень мала по сравнению с теплотой испарения. Отсюда следует, что силы сцепления между частицами при плавлении ослабляются незначительно.

3. При плавлении теплоемкость почти не изменяется или увеличивается в небольших размерах. Это говорит о том, что характер теплового движения в жидкости существенно не меняется практически он такой же, как и в твердых телах, т.е. в основном сводится к колебаниям частиц около которых положений равновесия.

4. Жидкость обладает текучестью; это основная особенность жидкости отмечает ее скорее количественно, чем качественно от твердого тела.

5. Рентгенографические исследования, проведенные в последние годы показали, что живности вблизи точки плавления имеют расположение частиц, сходное с тем правильным расположением, которое они имеют при кристаллизации. Таким образом, экспериментально доказано, что вблизи точки плавления в жидкости сохраняется ближний порядок в расположении частиц, наблюдаются как бы микрокристаллики, подобные исходным.

Все металлы могут находиться в твердом, жидком или в газообразном состояниях. Переход из твердого состояния в жидкое происходит при определенной температуре плавления , переход из жидкого состояния в газообразное происходит при кипения температуре .

Плавление -это процесс перехода тела из кристаллического твёрдого состояния в жидкое, то есть переход вещества из одного агрегатного состояния в другое. Для осуществления процесса плавления необходимо наличие некоторого перегрева над равновесной температурой, т. е. термодинамического потенциала

Процесс плавления металла происходит при горении и коротком замыкании электрической дуги и отличается высокой температурой, цикличностью и кратковременностью. Расплавленный металл подхватывается дутьевой струей воздуха (инертного газа) и распыляется на мельчайшие частицы с большой скоростью. Частицы достигают подготовленной поверхности детали в пластическом состоянии. Ударяясь о поверхность, они деформируются, наклепываются, охлаждаются, образуя пористое, неоднородное покрытие. В последующем нанесенный слой обрабатывается механическим способом до нужного размера

Температура плавления металла - температура, при которой металл переходит из твердого состояния, в котором находится в нормальном состоянии (кроме ртути), в жидкое состояние при нагревании.Температура плавления металлов находится в диапазоне от -39 градусов Цельсия до +3410 градусов.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОВ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ ПЛАВЛЕНИЯ

Легкоплавкие металлы, температура плавления которых колеблется до 600 гр Ц, например (цинк, олово, висмут)

Среднеплавкие металлы, которые плавятся при температуре от 600-1600 (алюминий, медь, олово, железо)

Тугоплавкие металлы, температура плавления которых достигает более 1600 гр (вольфрам, титан, хром)

Ртуть - единственный металл, находящийся при обычных условиях (нормальное атмосферное давление, средняя температура окружающей среды) в жидком состоянии. Температура плавления ртути составляет порядка -39 градусов по Цельсию.

При плавлении металла для изготовления металлических изделий-отливок от температуры плавления зависит выбор оборудования, материала для формовки металла и др. Следует также помнить, что при легировании металла другими элементами температура плавления чаще всего снижается.

Кристаллизация

При переходе металла из жидкого состояния в твердое образуются кристаллы. Такой процесс называют кристаллизацией.

Причиной кристаллизации является стремление системы перейти в термодинамически более устойчивое состояние с меньшей свободной энергией, т. е. когда свободная энергия кристалла меньше, свободной энергии жидкой фазы. Переход металла из одного состояния в другое происходит при определенной температуре и сопровождается резким изменением его свойств. Кристаллизация состоит из двух процессов: зарождения мельчайших частиц кристаллов (зародышей или центров кристаллизации) и роста кристаллов из этих центров

В процессе роста кристаллов к их зародышам при­соединяются все новые атомы жидкого металла. Сначала кристаллы свободны и сохраняют правильную геометрическую форму, но это происходит только до момента встречи растущих кристаллов друг с другом. В месте соприкосновения кристаллов рост отдельных их граней прекращается. В результате кристал­лы не имеют правильной геометри­ческой формы. Такие кристаллы называют кристаллитами или зернами. Величина зерен зависит от числа центров кристаллизации и скорости роста кристаллов. Чем больше центров кристаллизации, тем больше кристаллов образуется в данном объеме и каждый кристалл (зерно) меньше.

Температура плавления платины является важным физическим параметром металла, учитывающимся при использовании чистого материала и формировании сплавов на его основе.

Сплавы платины широко используются в жизни человека

Физические и химические параметры платины

Драгоценный химический элемент с атомным номером 78 представляет собой металл высокой плотности серого оттенка. В зависимости от угла освещения он может переливаться белым цветом. Металл обладает высокой пластичностью, инертностью к воздействию реагентов.

Платина была известна человечеству еще до нашей эры, ее использовали в Древнем Египте для изготовления украшений, дошедших до наших дней в форме артефактов. Племена инков применяли ее в качестве материала для изготовления изделий.

Но спустя много веков химический элемент был снова открыт, благодаря испанским путешественникам, которые осваивали Южную Америку. Даже название химического элемента происходит от испанского слова, обозначающего «маленькое серебро».

Поначалу платину принимали за «лунный металл», но в отличие от серебра температура ее плавления составляет 1772 °C. Со временем было обнаружено свойство металла: образовывать соединение с золотом. Этот факт повлек серию подделок монет и ювелирных изделий.

Драгоценный металл образует самородки, что обусловлено невысокой химической активностью. Основная добыча платины связана с месторождениями никелевых, медных руд. Основное производство платины (80%) сосредоточено в Южной Африке. Незначительное содержание металла в земной коре определяет объемы сырья на рынке.

Платина - химически устойчивый благородный элемент. Он обладает высоким показателем сопротивления к коррозии даже в особых условиях.

Практическое использование физических параметров металла

Платина используется в качестве:

• каталитического преобразователя;
• материала для лабораторного оборудования;
• для производства стоматологических приборов;
• ювелирного материала.

Свойство металла плавиться при нагревании до высокой температуры применяется в устройствах с особыми условиями эксплуатации. Для повышения прочности и твердости материала в состав добавляют родий и иридий.

Поверхностные окисные соединения химического элемента отличаются высокой прочностью, а адсорбированный металлом кислород даже при длительной откачке невозможно удалить с поверхности. Температура плавления соединения близка 1770 °C.

1. Платину используют в автомобилестроении в качестве нейтрализатора вредных веществ, образующихся при сгорании топлива. Благодаря этому в выхлопных газах остается водяной пар и углекислый газ.
2. Металл применяется в технологическом процессе производства бензина, а его соединение с кислородом - для очистки растительных масел. В лабораторных условиях проволока из тугоплавкой платины применяется для изготовления электродов, емкостей для термогравиметрического анализа.
3. Плавильный тигель в классическом варианте имеет цилиндрическую форму или конфигурацию усеченного конуса. Тигли из платины используются в технологическом процессе, связанном с применением плавиковой кислоты с целью получения результатов исследований высокой химической точности.

Основным требованием к материалу, используемому при проведении анализов, является химическая инертность при нагревании до 1000 градусов. В этом случае платина выступает отличным металлом, выдерживающим испытания с максимально точным результатом.

Температуру плавления химического элемента используют при установлении единицы измерения скорости света. Ее определяют с помощью оптического оборудования, по данным кривой охлаждения химически чистого металла при температуре, близкой к переходу платины в жидкое состояние.

При нагревании платина переходит в жидкое состояние

При впаивании материала в стекло различных марок его предварительно разогревают и через проделанное отверстие с помощью пинцета протягивают проволоку. Тугоплавкая проволока может быть впаяна во все виды стекла, кроме кварцевого, температура нагревания которого выше показателя плавления металла.

Температура плавления благородного химического элемента и другие его физические параметры позволяют использовать материал при производстве вискозного волокна. Из металла изготавливают специальные высокопрочные формы (фильеры), через которые продавливают пластический материал.

Температуру плавления благородного металла необходимо учитывать при введении в его состав лигатурных компонентов в процессе формирования ювелирных материалов.

Сплавы на основе платины

Металл имеет магнитные свойства, а сплав на его основе с кобальтом применяется для изготовления мощных постоянных магнитов. Аноды, основанные на платине, применяются в производстве трубопроводов.

Соединения платины применяются в медицине и являются составной частью химиотерапии для лечения некоторых видов заболеваний.

Формирование сплавов металла относится к металлургической отрасли. Соединения на основе платины широко используются в ювелирном производстве преимущественно способом литья по выплавляемым моделям.

Сплавы платины широко применяются в ювелирном производстве

При формировании соединений с другими материалами учитывается удельная теплота плавления каждого компонента состава. Сплавы на основе платины широко применяются для изготовления украшений, благодаря таким свойствам:

• высокому качеству материала;
• красивому внешнему виду;
• устойчивости к воздействию внешних факторов и коррозии;
• легкости обработки;
• сочетанию с бриллиантами.

Наиболее популярными являются соединения с содержанием примесей других компонентов 1–5%. Сплав, в состав которого входит 5% меди, имеет красивый внешний вид и применяется в основном для изготовления колец методом штамповки.

Низкие литейные свойства и высокая температура плавления усложняют его применения для другой технологии производства. Наличие в составе материала галлия (1–10% массы), марганца или кобальта (0,1–5%) и основного драгоценного компонента (84–96%) позволяет использовать соединение для литья мелких деталей изделий.

Основным недостатком сплава с низким содержанием платины является наличие микроскопических пор, образующихся на стадии литья заготовок. Хорошие литейные свойства имеет состав 950 пробы с содержанием кобальта 1,5–3,5%, галлия - до 1%, и меди.

Снижение концентрации галлия и кобальта влечет повышение температуры плавления состава. Наличие большего количества лигатурных добавок влияет на цвет и блеск состава.