27 stycznia
METALE
NIEŻELAZNE
2011
I ICH STOPY
Materiały
Metale lekkie i ich stopy, Metale ciężkie i ich stopy, Metale trudno konstrukcyjne
topliwe i ich stopy, Metale szlachetne i ich stopy& .
w budowie
maszyn
Spis treści
METALE NIEŻELAZNE I ICH STOPY ........................................................................................................... 3
Metale lekkie: .......................................................................................................................................... 4
Beryl, Magnez , Aluminium, Tytan ...................................................................................................... 4
Porównanie wybranych właściwości metali lekkich i żelaza ............................................................... 4
Stopy metali lekkich ............................................................................................................................ 4
ALUMINIUM i JEGO STOPY .................................................................................................................... 5
STOPY AL.............................................................................................................................................. 5
Stopy aluminium z krzemem ............................................................................................................... 5
Przykładowe gatunki siluminów ............................................................................................................. 6
STOPY Al z Mg ....................................................................................................................................... 6
STOPY Al z Cu ........................................................................................................................................ 7
Beryl i jego stopy ..................................................................................................................................... 8
Magnez i jego stopy................................................................................................................................. 8
Stopy magnezu: ................................................................................................................................... 9
TYTAN i jego stopy ................................................................................................................................... 9
Wybrane metale ciężkie i ich stopy ....................................................................................................... 10
NIKIEL i jego stopy ............................................................................................................................. 10
MIEDy
i JEJ STOPY ............................................................................................................................ 11
Stopy miedzi z cynkiem ..................................................................................................................... 11
Stopy miedzi z niklem i cynkiem ........................................................................................................ 12
Stopy miedzi z niklem ........................................................................................................................ 13
Stopy miedzi z cynÄ… ........................................................................................................................... 13
Stopy miedzi z aluminium ................................................................................................................. 14
Stopy miedzi z berylem ..................................................................................................................... 14
Stopy Cu  Si dwu i wieloskładnikowe............................................................................................... 14
Stopy Cu  Mn ................................................................................................................................... 15
Cyna (Sn) i jej stopy ........................................................................................................................... 15
Metale trudno topliwe i ich stopy ......................................................................................................... 16
Metalurgia proszków ............................................................................................................................. 19
NANO MATERIAA
Y ................................................................................................................................. 20
Biomateriały .......................................................................................................................................... 21
2
METALE NIEŻELAZNE I ICH STOPY
Metale lekkie i ich stopy
Beryl i jego stopy (4, 1,85g/cm3, 23%), Dla porównania żelazo Fe (26, 7,87 g/cm3)
Magnez i jego stopy (12, 1,73g/cm3, 22%)
Aluminium i jego stopy (13, 2,70 g/cm3, 34%)
Tytan i jego stopy (22, 4,35 g/cm3, 55%)
Metale ciężkie i ich stopy
Kobalt i jego stopy (27)
Nikiel i jego stopy (28)
Miedz
i jej stopy (29)
Cynk i jego stopy (30)
Cyrkon i jego stopy (40)
Kadm i jego stopy (48)
Ind i jego stopy (49)
Cyna i jej stopy (50)
Ołów i jego stopy (82)
Metale trudno topliwe i ich stopy
Niob i jego stopy (41, 2468)
Molibden i jego stopy (42, 2610)
Tantal i jego stopy (73, 3016)
Wolfram i jego stopy (74, 3410)
Ren i jego s topy (75, 3180)
Metale szlachetne i ich stopy
Pallad i jego stopy (46)
Srebro i jego stopy (47)
Platyna i jej stopy (78)
ZÅ‚oto i jego stopy (79)
Pozostałe metale szlachetne
3
Metale lekkie:
Beryl, Magnez , Aluminium, Tytan
I a II a III b IV b V b VI b VII b VIII b Ib II b III a
1
H
3 4 5
Li Be B
11 12 13
Na Mg Al
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In
55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl
87 88 89
Fr Ra Ac
Porównanie wybranych właściwości metali lekkich i żelaza
Metal Be Mg Al Ti Fe
Liczba atomowa
4 12 13 22 26
Masa atomowa
9,01 24,30 26,98 47,86 55,84
Gęstość g/cm3
1,848 1,738 2,69 4,51 7,87
(23%) (22%) (34%) (57%)
Temp. topnienia, OC
1283 650 660 1668 1538
TiÄ… A3,
Struktura krystaliczna A3, A2 A3 A1 A2, A1
od 882OC
Ti² A2
Rm, MPa
~ 600 ~ 200 ~ 45 ~ 235 ~ 300
R0,2, MPa
~ 310 ~ 130 ~10 ~ 140 ~ 150
Stopy metali lekkich
Stopy Aluminium: Al-Si; Al-Mg; Al-Cu; Al-Zn; Al-Mn; Al-Fe;
Stopy Tytanu: Ti-Al; Ti-Sn; Ti-Mo; Ti-V; Ti-V-Cr-Al-Sn;
Stopy Berylu: Be-Al; Be-Ag
Stopy Magnezu: Mg-Al.; Mg-Zn; Mg-Zn; Mg-Zn-Cu; Mg-Al.-Zn;
4
ALUMINIUM i JEGO STOPY
L. atomowa 13
Masa atomowa 26,98
Krystalizuje w sieci A1 o parametrze a = 0,404 nm., bez odmian alotropowych,
ttopn. 660 OC, gęstość 2,70 g/cm3
Rm 70  120 MPa, Re 20  40 MPa, A10 30  45%,
Wysoka przewodność elektryczna (65% przew. el. Cu),
Wysoka odporność na korozję w środowisku wody oraz kwasów utleniających, dzięki
warstewce ochronnej wytworzonego tlenku Al2O3. Nie jest odporne na działanie kwasów
redukujÄ…cych HF, HCl.
Zastosowanie: w budownictwie, na przewody elektryczne, w elektrotechnice i
elektronice, na urządzenia chemiczne, urządzenia w przemyśle spożywczym,
do produkcji stopów, przedmiotów codziennego użytku, sp rzętu sportowego i
turystycznego.
W p r z yr o d z i e A l w y s t Ä™ p u j e w w i e l u m i n e r a Å‚ a c h i j e s t t r z e c i m p o
t l e n i e i k r z e m i e p i e r w i a s t k i e m p o d w z g l Ä™ d e m u d z i a Å‚ u w s k o r u p i e
z i e m s k i e j . G ł ó w n ą r u d ą A l j e s t b o k s y t , z k t ó r e g o w y t w a r z a s i ę
c z y s t y t l e n e k A L O , a n a s t Ä™ p n i e p r z e z e l e k t r o l i z Ä™ t l e n k u
2 3
r o z p u s z c z o n e g o w s t o p i o n ym k r i o l i c i e ( f l u o r o g l i n i a n i e s o d u ) ,
o t r z ym u j e s i Ä™ A l h u t n i c z e . A l p r o d u k u j e s i Ä™ w 1 7 o d m i a n a c h
( g a t u n k a c h ) o c z y s t o Å› c i o d 9 9 , 0  9 9 , 9 9 % . W g P N = E N 5 7 3 - 3 : 2 0 0 4
o z n a c z e n i e g a t u n k ó w A l s k ł a d a s i ę z l i t e r E N A W - A l , a n a s t ę p n i e
l i c z b y o k r e ś l a j ą c e j j e g o c z y s t o ś ć , n p . E N A W - A l 9 9 , 9 0 .
STOPY AL.
Dzielą się na odlewnicze i do przeróbki plastycznej.
Odlewnicze stopy są stopami wieloskładnikowymi zawierającymi od 5  25 pierwiastków
stopowych, głównie: Cu, Si, Mg, Ni. Stopy te wykazują dobrą lejność i mały skurcz.
Stopy do przeróbki plastycznej zawierają do 5% pierwiastków stopowych, zwykle: Cu, Mg,
Mn a czasami także Si, Zn, Ni, Cr, Ti.
Stopy aluminium z krzemem
W ukÅ‚adzie równowagi Al - Si wystÄ™pujÄ… dwa roztwory staÅ‚e: Ä… (Si w Al) i ² (Al w Si) oraz
eutektyka. W temperaturze eutektycznej 577OC w Al rozpuszcza siÄ™ 1,65% Si.
Rozpuszczalność Si maleje przy obniżaniu temperatury i przy 300 OC wynosi zaledwie
0,05%. Rozpuszczalność Al w Si jest jeszcze mniejsza gdyż w temp. eutektycznej wynosi ok
0,07%, a w temperaturze 300 OC jest bliska zeru. Stopy eutektyczny zawiera 12,6% Si.
Podstawową grupę stopów stanowią siluminy zawierające od 4  30% Si. Najlepszą lejność
wykazują siluminy o składzie eutektycznym. Własności mechaniczne siluminów obniżają
kryształy roztworu o ostrych krawędziach. Polepszenie własności mechanicznych
siluminów uzyskuje się w wyniku modyfikacji stopów za pomocą soli sodu lub potasu (NaF,
NaCl, KCl).
5
Siluminy wieloskładnikowe oprócz krzemu zawierają dodatki Cu, Mg, Ni, Mn, Fe.
Pierwiastki te umożliwiają utwardzanie wydzieleniowe stopu w wyniku występowania
dyspersyjnych faz: CuAl2, Mg2Si. Dodatek Mn zmniejsza szkodliwy wpływ domieszki Fe
tworzącego fazy międzymetaliczne z Si i Al.
Przykładowe gatunki siluminów
Stopy odlewnicze:
EN AC-AlSi11; EN AC-AlSi5Cu1Mg, EN AC-AlSi5Cu1Mn,
EN AC-AlSi7Cu3Mg, EN AC-AlSi12CuNiMg
Zastosowanie: tłoki i głowice silników spalinowych, odlewy w przemyśle maszynowym,
okrętowym i elektrycznym.
Do przeróbki plastycznej stosuje się siluminy o zawartości Si do ok. 2%.
Są one przeznaczone na średnio obciążone elementy samolotów i pojazdów mechanicznych.
Stopy o wyższej zawartości Si od 5  12% mogą być poddawane przeróbce plastycznej, np. w
celu wytworzenia drutów spawalniczych.
Stopy do obróbki plastycznej:
EN AW-AlSi1Fe; EN AW-AlSiMnMgCu, EN AW-AlSi2Mn;
EN AW-AlSi7Mg, EN AW-AlSi10Mg, EN AW-AlSi12,5MgCuNi
STOPY Al z Mg
Mg rozpuszcza się w Al tworząc roztwór stały graniczny ą o zm niejszającej
się rozpuszczalności wraz z obniżaniem temperatury. Rozpuszczalność Mg w
Al w temp. eutektycznej 451OC wynosi 14,9%.
W zakresie stężenia 35,5% Mg występuje eutektyka składająca się z roztworu
staÅ‚ego podstawowego Ä… i roztworu staÅ‚ego wtórnego ².
W stopach przemysłowych stężenie Mg zawarte jest w przedziale od 0,5 do 13%.
Stopy o małym stężeniu Mg od 0,4  5,8%, zwane hydronaliami, są
przeznaczone do obróbki plastycznej.
ZawierajÄ… one niewielkie dodatki Mn, Si, Fe, a niekiedy Cr, Cu, Ti.
Stopy te podlegają wyżarzaniu ujednorodniającemu, rekrystalizującemu, odprężaniu,
utwardzaniu wydzieleniowemu.
Przykładowe gatunki stopów do przeróbki plastycznej:
EN AW-AlMg2,5; EN AW-AlMg3,5Cr, EN AW-AlMg5, EN AW-AlMg5Mn,
EN AW-AlSiMg, EN AW-AlSi1MgMn.
Stopy te znajdują zastosowanie do wyrobu średnio obciążonych elementów w przemyśle
okrętowym i lotniczym oraz w budowie urządzeń przemysłu spożywczego i chemicznego.
6
Stopy odlewnicze zawierajÄ… od 3  9% Mg. Jako pierwiastki stopowe w stopach
odlewniczych stosuje się Si, Fe, Mn, Cu, Ti, Zn. Stopy Al z Mg są popularne ze względu na
wysoką odporność na korozję, znacznie wyższą od siluminów. W celu usunięcia dwufazowej
struktury stopy poddawane sÄ… one przesycaniu. W wyniku starzenia stopy Al-Mg ulegajÄ…
utwardzeniu dzięki wydzieleniom fazy Mg2Si.
Przykładowe gatunki stopów odlewniczych
EN AC-AlMg3, EN AC-AlMg5, EN AC-AlMg9
Zastosowanie: odlewy o dużej odporności na korozję, np. armatura morska, elementy
aparatury chemicznej itp.
STOPY Al z Cu
W układzie równowagi Al  Cu występują dwa roztwory stałe podstawowe.
Roztwór É (Cu w Al) i roztwór Ä… (Al w Cu) oraz 9 roztworów staÅ‚ych
wtórnych na osnowie różnych faz międzymetalicznych. W stopach
technicznych istotnÄ… rolÄ™ odgrywa miÄ™dzymetaliczna faza ¸ C uAl2 o sieci
O
tetragonalnej. W temperaturze eutektycznej 548 C w Al rozpuszcza siÄ™ 5,65%
Cu. W miarę obniżania temperatury do 20 OC rozpuszczalność Cu w Al maleje
do 0,5%. Stop o składzie 33,2% Cu stanowi mieszaninę eutektyczną roztworu
staÅ‚ego podstawowego É i roztworu staÅ‚ego wtórnego ¸ (CuAl2).
Stopy odlewnicze zawierają ok. 5% Cu i niekiedy Ti. Nie są one często stosowane ze
względu na trudności technologiczne. Cu w stopach Al zwiększa żaroodporność, lecz obniża
ich odporność na korozjÄ™, zwÅ‚aszcza korozjÄ™ miÄ™dzykrystalicznÄ… z uwagi na obecność fazy ¸
(CuAl2). Stopy Al z Cu podlegajÄ… utwardzaniu dyspersyjnemu osiÄ…gajÄ…c Rm = 210MPa, HB
60 i A5 = 6%.
Umocnienie w wyniku samorzutnego starzenia stopu oraz w temp. niższej od 100 OC
wywołują strefy GP. Starzenie w temp wyższych daje mniejszy efekt umocnienia wywołany
przemianą faz GP w fazy półkoherentne Al3,6Cu2 a następnie w koherentną fazę CuAl2.
Gatunki: EN AC-AlCu4MgTi, EN AC-AlCu4Ti .
Stopy Al z Cu i Mg do obróbki plastycznej (durale miedziowe)
Stopy te poddawane są obróbce cieplnej: Wyżarzaniu ujednoradniającemu, wyżarzaniu
rekrystalizujÄ…cemu oraz utwardzaniu dyspersyjnemu.
Po obróbce cieplne polegającej na: przesycaniu z temp. 510  540 OC, a następnie starzeniu
160  200 OC, durale osiągają wytrzymałość 600 MPa. Umocnienie stopów wywołują fazy:
AlnCu, Al2CuMg, Mg2Si, FeNiAl2.
Gatunki: EN AW-AlCu6Mn, EN AW-AlCu4SiMg, EN AW-AlCu2,5NiMg.
Stopy Al z Cu i Mg stosowane są na: elementy maszyn, pojazdów mechanicznych, taboru
kolejowego, samolotów oraz w budownictwie.
Zastosowanie tych stopów jest ograniczone z powodu małej odporności korozyjnej.
Oprócz dotychczas wymienionych stopów stosowane są stopy:
Al  Zn, Al  Mn, Al  Fe.
7
Beryl i jego stopy
Metody wytwarzania Be:
Beryl Be
- Redukcja BeF2 w temp. 900-1300OC,
Liczba atomowa 4
- Elektroliza mieszaniny BeCl2+NaCl
z następną destylacją próżniową.
Masa atomowa 9,01
Metody wytwarzania:
Gęstość g/cm3 1,848 - półprodukty: metalurgia proszków,
- blachy: walcowanie na gorÄ…co,
Temp. topnienia, OC 1283
- pręty, rury, kształtowniki:
wyciskanie na zimno w temp. 400-500 OC,
Struktura krystal. A3, A2
wyciskanie na gorÄ…co w temp. 900-1100 OC.
Be można skrawać wyłącznie narzędziami z węglików
Rm, MPa ~ 600
spiekanych.
R0,2, MPa ~ 310 Be można spawać łukiem krytym w osłonie argonu.
Stopy berylu:
Be-Al zawierają od 24-43%Al. Wykazują strukturę eutektyczną (miękką i plastyczną) z
twardymi i kruchymi kryształami berylu,
Be-Ag zawierajÄ… do 60% Ag oraz dodatki Li i La.
Zastosowanie stopów Be:
elementy silników rakietowych, w tym komór spalania i dysz,
poszycia oraz osłon termicznych promów kosmicznych,
powłoki wytwornic ciepła w reaktorach atomowych,
systemy anten statków kosmicznych i sztucznych satelitów,
zwierciadła teleskopów montowane na obiektach kosmicznych,
tarcze hamulcowe samolotów i samochodów wyścigowych,.
Magnez i jego stopy
Magnez Mg
Metody wytwarzania Mg:
Liczba atomowa 12
Metoda elektrolityczna pozwala na uzyskanie
Masa atomowa 24,30
magnezu zawierającego 0,5 i 0,05% zanieczyszczeń.
Gęstość g/cm3 1,738
Temp. topnienia, OC 650
Magnez w stanie czystym jest stosowany jako
Struktura krystal. A3
składnik, odtleniacz i modyfikator stopów metali.
Rm, MPa ~ 200
R0,2, MPa ~ 130
8
Stopy magnezu:
Mg-Al zawierajÄ… od 3-11%Al,
Wieloskładnikowe stopy Mg-Al zawierają: do 5% Zn, do 3,7% metali ziem rzadkich
(lantanowców), do 0,7% Zr, 0,6%Mn.
Niektóre stopy zawierają: do 2,5%Ag, do 2,7%Cu i do 5%Y.
Zn jako składnik powyższa wytrzymałość, plastyczność i lejność stopów, natomiast dodatek
Mn zwiększa odporność na korozję.
Zr, Ce oraz pierwiastki ziem rzadkich podwyższają właściwości stopów Mg w
podwyższonych temperaturach.
Zastosowanie stopów Mg:
budowa samolotów,
przemysł motoryzacyjny,
aparatura automatyczna,
sprzęt użytku domowego i biurowego,
systemy anten statków kosmicznych i sztucznych satelitów,
zwierciadła teleskopów montowane na obiektach kosmicznych,
tarcze hamulcowe samolotów i samochodów wyścigowych.
TYTAN i jego stopy
L. atomowa 22; Masa atomowa 47,86, ttopn. 1668 OC
Krystalizuje w sieci A2 o parametrze a = 0,332 nm (Ti²). Podczas chÅ‚odzenia w temp. 882 OC
w wyniku przemiany alotropowej przebudowuje sieć Ti² w TiÄ… o komórce elementarnej A3 (a
= 0,295 nm, c = 0,468 nm).
Gęstość tytanu w temp. pokojowej wynosi 4,35 g/cm3 i jest znacząco mniejsza od Fe, Ni lub
Cu.
Metaliczny tytan jest metalem drogim ze względu na duże zużycie surowców i wysoką
energochłonność procesów produkcyjnych. Tytan jest trudnym metalem w obróbce
mechanicznej, zarówno podczas skrawania jak kształtowania metodami obróbki plastycznej.
Stopy techniczne tytanu charakteryzują się wysoką wytrzymałością i żarowytrzymałością w
połączeniu z dobrą odpornością na korozję. Są one stosowane w przemyśle lotniczym,
kosmicznym, okrętowym, chemicznym, jądrowym, a także w produkcji sprzętu medycznego i
sportowego. W porównaniu z innymi materiałami konstrukcyjnymi tytan i jego stopy
wyróżniają się dużą wytrzymałością względną (stosunek wytrzymałości do gęstości) w
szerokim zakresie temperaturowym. Wytrzymałość względna stopów tytanu jest około 1,5
razy większa od wysokowytrzymałych stali stopowych. Wytrzymałość względna innych
stopów, np. Al lub Mg również ustępuje stopom Ti, zwłaszcza im wyższa jest temp. pracy.
Tytan wykazuje wysoką, znacznie wyższą niż żelazo, odporność na korozję atmosferyczną
oraz w wielu innych środowiskach.
Przykładowe stopy tytanu:
TiAl6V4, TiAl8Mo1V1, TiAl7Mo4, TiAl4Mo3V1, TiV13Cr11Al3.
9
Wybrane metale ciężkie i ich stopy
NIKIEL i jego stopy
L. atomowa 28; Masa atomowa 58,71
Krystalizuje w sieci A1 o parametrze a = 0,3561 nm., bez odmian alotropowych,
ttopn. 1452 OC, gęstość: 8,91 g/cm3, Rm 450 MPa, A5 45%,
Wykazuje wysoką odporność na korozję atmosferyczną, w środowisku wody morskiej i
kwasów organicznych. Nie wykazuje odporności korozyjnej na działanie związków siarki
oraz kwasów azotowego i fosforowego.
Zastosowanie: dodatek stopowy do stali i stopów metali nieżelaznych oraz jest osnową dla licznych stopów.
Nikiel jest pierwiastkiem deficytowym.
W zależności od technologii wytwarzania rozróżniamy: nikiel elektrolityczny, nikiel
karbonylkowy, nikiel hutniczy i rafinowany ogniowo.
STOPY Ni dzielÄ… siÄ™ na:
konstrukcyjne  wśród których występują monele zawierające 27  31% Cu,
1 - 2% Mn, 0,5  3% Fe. Ze względu na dużą odporność korozyjną i dobrą spawalność
monele stosowane są na elementy aparatury i urządzeń w przemyśle chemicznym.
Oporowe: chromel 10% Cr i alumel 2,5% Al, 2% Mn i 2% Si, stosowane na termoelementy.
O
Na elementy oporowe do temp. 800  1200 C stosowane sÄ… nichromy: 15  20% Cr z
dodatkiem 0,1% Ce i ewentualnie Fe do 25%,
O
Na elementy oporowe do temp. 1300 C stosowany jest kanthal: 20  35% Cr,
4  7% Al, 3% Co i 0,1% C.
Stopy o szczególnych własnościach fizycznych:
stopy o qasistałym współczynniku rozszerzalności liniowej: Inwar 36  52% Ni reszta Fe,
kowar lub fernico 30% Ni, 15  20% Co, reszta Fe,
stopy o dużej przenikalności magnetycznej: permalloye zawierają 20  22% Fe reszta Ni.
Stopy odporne na korozję: hastelloye zawierające 25% Mo częściowo zastępowanego
dodatkiem Cr oraz dodatki Si, Mn, V, W i do 0,1% C.
Stopy żarowytrzymałe:
o nazwie nimonic zawierają oprócz Ni dodatek Cr do 20%, Mo do 20%, Fe do 10%, oraz 5 
10% Al lub Cu.
Stopy o nazwie inconel, zawierają dodatkowo Co w ilości do 15%.
10
MIEDy
i JEJ STOPY
L. atomowa 29
Masa atomowa 63,54
Krystalizuje w sieci A1 o parametrze a = 0,361 nm., bez odmian alotropowych,
ttopn. 1084,5 OC,
gęstość: 8,89 g/cm3.
Rm 200  250 MPa, Re 35 MPa, A5 30  35%, 45HB
Wykazuje wysoką przewodność elektryczną i cieplną.
W atmosferze nie zawierającej związków siarki miedz
jest odporność na korozję dzięki
pokrywaniu się patyną. Nie jest odporna na działanie amoniaku.
Zastosowanie: przewody elektryczne, w elektrotechnice i elektronice, w przemyśle energetycznym i chemicznym stosowana jest na
chłodnice i wymienniki ciepła.
Miedz
jest produkowana w kilkunastu gatunkach różniących się stopniem
zanieczyszczenia: Cu 99,99 K (katodowa)  Cu 99 (odlewnicza).
STOPY Cu
Dzielą się na odlewnicze i do przeróbki plastycznej.
Tradycyjnie wyróżnia się następujące stopy:
Mosiądze  główny dodatek stopowy Zn (do 45%),
Miedzionikle  główny dodatek stopowy Ni (do 40%),
Brązy  główny dodatek stopowy: Sn (do 11%)  brązy cynowe,
Al (do 11%)  brÄ…zy aluminiowe,
Be (do 2,1%)  brÄ…zy berylowe,
Si (do 3,5%)  brÄ…zy krzemowe,
Mn (do 13%)  brÄ…zy manganowe.
Wszystkie wymienione stopy nogą być dwuskładnikowe lub wieloskładnikowe.
W nowych normach nie występują tradycyjne nazwy stopów Cu.
Nowe określenia związane są ze składem stopów, np. stopy miedzi z cyną, stopy miedzi z
cynkiem, itd.
Stopy miedzi z cynkiem
Stopy dwuskładnikowe przeznaczone do obróbki plastycznej
zawierajÄ… 4  39,5% Zn.
Przykładowe oznaczenia gatunków: CuZn5, CuZn20, CuZn30, CuZn40.
11
Stopy o zawartości Zn do 39% wykazują strukturę jednofazową roztworu stałego ą. Powyżej
39% Zn w strukturze oprócz roztworu staÅ‚ego Ä… wystÄ™puje roztwór staÅ‚y wtórny ² . Stopy o
strukturze jednofazowej cechują się dużą plastycznością, co umożliwia wytwarzanie z nich
wyrobów metodą głębokiego tłoczenia oraz obróbki plastycznej na zimno. Pojawienie się
fazy ² w strukturze wywoÅ‚uje wzrost wytrzymaÅ‚oÅ›ci stopu przy obniżeniu wÅ‚asnoÅ›ci
plastycznych. Stopy dwufazowe można obrabiać plastycznie na gorąco.
Zastosowanie: produkty hutnicze ogólnego przeznaczenia (pręty, rury, blachy,
kształtowniki), taśmy i druty na sprężyny i złączki, pręty do obróbki na automatach, łożyska
ślizgowe.
Stopy wieloskładnikowe
Dodawane do stopów Cu-Zn pierwiastki stopowe zwiększają ich wytrzymałość
i odporność na korozję. Odporność na ścieranie poprawia Si, Mn i Al. Odcynkowaniu stopu
zapobiega dodatek Al, As, Ni oraz Sn. Złą skrawalność stopów poprawia dodatek Pb.
Wieloskładnikowe stopy Cu z Zn, stosowane są zarówno jako materiały przeznaczone do
obróbki plastycznej oraz materiały odlewnicze na armaturę, łożyska, śruby okrętowe,
elementy maszyn itp.
Stopy miedzi z cynkiem i ołowiem przeznaczone do obróbki plastycznej zawierają: 35-
43% Zn, 0,45  3,9% Pb.
Przykładowe oznaczenia gatunków: CuZn35Pb1, CuZn39Pb3, CuZn43Pb2.
Stopy miedzi z cynkiem i innymi pierwiastkami do obróbki plastycznej zawierają: 13 
40% Zn, 0  1,8% Al, 0  4,3% Mn, 0,1  2,8% Fe, 0  2,5% Ni, 0  1,85% Pb, 0  1,25% Sn,
0  0,6% Si, 0  0,04%As.
Przykładowe oznaczenia gatunków: CuZn13Al1Ni1Si1, CuZn36Pb2Sn1, CuZn20Al2As,
CuZn40Mn1Pb1AlFeSn, itp.
Odlewnicze stopy miedzi z cynkiem i innymi pierwiastkami zawierajÄ…:
14  39% Zn, 0  5% Al, 01  3,8% Mn, 0,15  1,5% Fe, 0,1  6% Ni,
0,5  2,2% Pb, 0,3  1% Sn, 0  1% Si, 0  0,15% As.
Przykładowe oznaczenia gatunków: CuZn15As-C, CuZn16Si4-C,
CuZn33Pb2-C, CuZn25Al5Mn4Fe3-C, CuZn35Mn2Al1Fe1-C.
Stopy miedzi z niklem i cynkiem
zawierają ok 60% Cu, 7  18% Ni i 19  42% Zn a także 0,5  5,3% Mn,
0  2,8% Pb.
Tradycyjna nazwa tych stopów to mosiądze wysokoniklowe lub nowe srebro. Stopy
zawierajÄ…ce ok. 60% Cu, 8  30% Ni i 10  30% Zn wykazujÄ… strukturÄ™ jednofazowÄ… Ä…,
wysokie własności wytrzymałościowe, są podatne do obróbki plastycznej na zimno i gorąco
oraz charakteryzują się dobrą odpornością na korozję. Stopy o stężeniu 45% Cu, 8  18% Ni i
35  42% Zn charakteryzujÄ… siÄ™ strukturÄ… dwufazowÄ… Ä… + ² i sÄ… obrabialne tylko na gorÄ…co w
zakresie temperatur 600  750OC.
Przykładowe oznaczenia gatunków:
CuNi7Zn39Pb3Mn2, CuNi10Zn42Pb2, CuNi18Zn20, CuNi18Zn27.
Zastosowanie: elementy maszyn, elementy urządzeń elektrochemicznych, chemicznych,
sanitarnych i w architekturze.
12
Stopy miedzi z niklem
zawierajÄ…: do 40% Ni, 1-2% Si, Al, Fe lub Mn.
Tradycyjna nazwa tych stopów to miedzionikle. Stopy Cu z Ni wykazują nieograniczoną
rozpuszczalność składników w stanie stałym. Produkowane są jako gatunki przeznaczone do
obróbki plastycznej oraz gatunki odlewnicze.
Przykładowe stopy do przeróbki plastycznej:
CuNi30Mn1Fe , CuNi19, CuNi25, CuNi2Si, CuNi1Si.
Przykładowe stopy odlewnicze:
CuNi10Fe1Mn1-C, CuNi30Fe1Mn1-C, CuNi30Cr2FeMnSi-C.
Stopy do 30% Ni stosowane są jako materiał odporny na korozję.
Stopy o wyższym stężeniu Ni przeznaczone są na elementy oporowe, np. stop CuNi44Mn1,
tradycyjnie zwany konstantanem.
Stopy miedzi z cynÄ…
Techniczne stopy Cu z Sn tradycyjnie zwane brÄ…zami cynowymi zawierajÄ… od
4  12% Sn. Duży zakres temperatury krystalizacji stopów Cu  Sn sprzyja podczas
chłodzenia segregacji, która powoduje, że w strukturze stopów nawet o niewielkim stężeniu
Sn oprócz niejednorodnego roztworu ą występują twarde fazy bogate w Sn. Z tego względu
dobrą podatność do obróbki plastycznej wykazują stopy zawierające do 4% Sn. Stopy o
stężeniu od 4  8% Sn stosowane są również do obróbki plastycznej, lecz wykazują skłonność
do pęknięć.
W celu polepszenia niektórych własności oraz zaoszczędzenia deficytowej Sn produkowane
są stopy zawierające oprócz Cu i Sn dodatki: Zn, Pb, P.
P - dodawany do niektórych stopów jako odtleniacz zapobiega powstawaniu bardzo twardego
tlenku SnO2.
Zn  dodawany w ilości do 8,5% sprzyja ujednoradnianiu składu chemicznego roztworu ą i
własności mechanicznych. Cynk ponadto jest dobrym odtleniaczem i poprawia lejność
stopów.
Pb - ołów nie wchodzi w skład roztworów stałych, poprawia skrawalność stopów Cu  Sn,
zmniejsza współczynnik tarcia i poprawia szczelność odlewów.
Tradycyjna nazwa stopów Cu-Sn-Zn to spiże.
Przykładowe gatunki stopów Cu  Sn przeznaczonych do obróbki plastycznej:
CuSn4, CuSn5, CuSn6, CuSn8.
Przykładowe gatunki stopów wieloskładnikowych przeznaczonych do obróbki plastycznej:
CuSn3Zn9, CuSn4Pb2P, CuSn4Pb4Zn4, CuSn8Pb
Przykładowe gatunki odlewniczych stopów Cu  Sn:
CuSn10-C, CuSn12-C
Przykładowe gatunki wieloskładnikowych odlewniczych stopów CuSn11Pb2-C,
CuSn11P-C, CuSn7Zn4Pb2-C, CuSn5Pb9-C.
Zastosowanie: Stopy miedzi z cyną charakteryzują się dobrą odpornością na korozję między
innymi w środowisku przemysłowym oraz wody morskiej. W stanie obrobionym plastycznie
na zimno stopy te wykazują wysokie własności wytrzymałościowe, co umożliwia stosowanie
ich w przemyśle chemicznym, papierniczym i okrętowym na aparaturę kontrolno 
pomiarową, siatki, sprężyny, tulejki, łożyska ślizgowe, ślimacznice i ślimaki.
13
Stopy miedzi z aluminium
Tradycyjna nazwa tych stopów to Brązy aluminiowe. Stopy o zawartości do 9% Al wykazują
strukturę jednofazową roztworu stałego podstawowego ą. Stop o składzie 11,8% Al jest
stopem eutektoidalnym. Podczas powolnego chÅ‚odzenia roztwór staÅ‚y ² poniżej temperatury
565OC ulega rozpadowi eutektoidalnemu na mieszaninę faz ą + ł2. Przy szybkim chłodzeniu
nie nastÄ™puje rozpad eutektoidalny fazy ² lecz jej bezdyfuzyjna przemiana martenzytyczna w
fazÄ™ ² o strukturze listwowej. Przemiana martenzytyczna zachodzi w stopach o stężeniu Al
powyżej 9,4% i poniżej 15,6 %.
Jednofazowe stopy miedzi z aluminium o zawartości do 8% Al można obrabiać plastycznie na
zimno i na gorąco. Stopy zawierające w strukturze eutektoid można obrabiać plastycznie
wyÅ‚Ä…cznie na gorÄ…co, w temperaturze zapewniajÄ…cej wystÄ™powanie jednofazowej struktury ².
W zastosowaniach technicznych duże znaczenie odgrywają stopy wieloskładnikowe z Fe, Mn
i Ni. Pierwiastki te podwyższają wytrzymałość stopów oraz odporność na ścieranie.
Stopy Cu  Al znalazły zastosowanie na panewki łożysk ślizgowych, koła zębate, gniazda
zaworów, elementy konstrukcyjne w przemyśle chemicznym, elementy pracujące w wodzie
morskiej, w tym śruby okrętowe.
Przykładowe gatunki stopów Cu  Al do przeróbki plastycznej:
CuAl5As, CuAl6Si2Fe, CuAl8Fe3CuAl10Fe1, CuAl11Fe6Ni6.
Przykładowe gatunki odlewniczych stopów Cu  Al:
CuAl9-C, CuAl10Fe2-C, CuAl10Fe5Ni5-C, CuAl11Fe6Ni6-C.
Stopy miedzi z berylem
Stopy Cu  Be zawierajÄ… do 2,1% Be oraz dodatki: Co, Ni, a niekiedy Ti. Tradycyjnie stopy te
nazywano brązami berylowymi. Spośród wszystkich stopów Cu charakteryzują się one
najwyższą wytrzymałością (Rm do 1250MPa), wysoką odpornością na korozję i na ścieranie.
Cechują się ponadto dużą podatnością do obróbki plastycznej na zimno i na gorąco, dobrą
przewodnością cieplną i elektryczną oraz brakiem skłonności do iskrzenia. Stopy Cu z Be
umacnia się w wyniku utwardzania dyspersyjnego lub w wyniku obróbki cieplno
mechanicznej.
Zastosowanie: Stopy Cu z Be stosowane są na elementy maszyn w wytwórniach materiałów
wybuchowych i prochowniach, szczotki silników elektrycznych, przewody trakcji
elektrycznej, sprężyny, łożyska ślizgowe, elementy pomp i narzędzia chirurgiczne.
Przykładowe gatunki stopów Cu  Be do przeróbki plastycznej:
CuBe1,7, CuBe2, CuBe2Pb, CuNi2Be, CuCo1Ni1Be, CuCoBe.
Stopy Cu  Si dwu i wieloskładnikowe
Techniczne stopy Cu z Si, nazywane tradycyjnie brÄ…zami krzemowymi wykazujÄ… strukturÄ™
roztworu stałego, gdy stężenie krzemu nie przekracza 4%. Praktyczne zastosowanie znalazły
stopy wieloskładnikowe zawierające oprócz Cu i Si dodatki Mn, Fe, Zn i Ni a niekiedy także
14
Co i Cr. Stopy te charakteryzują się wysokimi własnościami mechanicznymi oraz wysoką
odpornością na korozję.
Stopy przeznaczone do przeróbki plastycznej są stosowane na elementy aparatury chemicznej,
elementy chłodnic, siatki, sprężyny, łożyska.
Odlewnicze stopy Cu z Si są stosowane na panewki łożysk ślizgowych, wirniki pomp,
elementy przekładni ślimakowych, zastępując droższe stopu Cu z Sn.
Przykładowe gatunki stopów Cu  Si do przeróbki plastycznej:
CuSi1, CuSi3Mn1.
Stopy Cu  Mn
Tradycyjnie zwane brÄ…zami manganowymi zawierajÄ…: 5  6 lub 12  15% Mn, oraz dodatki
Ni, Si i Al. Stopy te wytwarzane są jako gatunki przeznaczone do obróbki plastycznej lub
jako gatunki odlewnicze. Stopy Cu  Mn stosowane sÄ… na rezystory wzorcowe, Å‚opatki turbin,
śruby okrętowe
Przykładowe gatunki stopów Cu  Mn:
CuMn12Ni3, CuMn13Al13, CuMn12Si3, CuMn13Al18Fe3Ni2, CuMn11Al18Fe3Ni3-C.
Cyna (Sn) i jej stopy
L. atomowa 50; masa atomowa 118,69
Krystalizuje w sieci A3 jako odmiana alotropowa (biała) i jest trwała do temperatury 13,2
O
C.
Poniżej temperatury 13,2 OC cyna ulega przemianie alotropowej w cynę szarą o sieci
regularnej (ta odmiana ma konsystencjÄ™ proszku).
ttopn. 232 OC, gęstość cyny białej 7,29 g/cm3,
Rm 25 MPa, A10 40%, HB 5,5
Cyna wykazuje dobrą odporność na korozję w kwasie octowym, w zetknięciu ze środkami
spożywczymi oraz wodą morską.
Zastosowanie: folie do opakowania żywności, powłoki ochronne na blachy stalowe i
przewody elektryczne w izolacji gumowej.
STOPY cyny:
Stopy do obróbki plastycznej : Sn-Sb do 2,5% Sb
Stopy odlewnicze : Sn-Sb-Cu-Pb (15% Sb, 5% Cu, do 10%Pb) stosowane na odlewy
ciśnieniowe i części aparatury pomiarowej.
Stopy łożyskowe (na panewki łożysk ślizgowych)
15
Dla łożysk o parametrach pracy: naciski powierzchniowe ok. 1 kN/cm2 i prędkości
obwodowej ok. 5m/s. stosujemy babbity cynowe:
Sn + 7-13% Sb, 3-7% Cu, 1,2% Cd
SnSb12Cu6Pb (25 HB), SnSb8Cu4 (22 HB), SnSb8Cu4Cd 928).
Dla łożysk o parametrach pracy: naciski powierzchniowe powyżej
1 kN/cm2 i prędkości obwodowej mniejszej od 1,5m/s. stosujemy babbity ołowiowe: PB + 9-
16Sb, 1-11Sn, 1,5% Cu i 1,2% As
PbSb15SnAs (18 HB), PbSb15Sn10 (22 HB),
PbSb14Sn9CuAs (22 HB), PbSb10Sn6 (27 HB).
Metale trudno topliwe i ich stopy
1. Niob i jego stopy
2. Tantal i jego stopy
3. Molibden i jego stopy
4. Wolfram i jego stopy
5. Ren i jego
I a II a III b IV b V b VI b VII b VIII b Ib II b III a
1
H
3 4 5
Li Be B
11 12 13
Na Mg Al
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga
1667 2182 1907 1244 1534 1495 1854
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In
1859 2468 2610 2156 2333 1964 1555
55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl
920 2233 3016 3410 3180 3033 2446 1768
87 88 89
Fr Ra Ac
Pomimo wysokiej temperatury topnienia, Osm i Iryd nie mają zastosowań w technice jako
pierwiastki i stopy trudnotopliwe.
Osm łatwo rozpuszcza się w wodzie i jest pierwiastkiem o dużej toksyczności. Stosowany
jest w przemyśle chemicznym jako katalizator.
16
Iryd jest metalem szlachetnym, w podwyższonej temperaturze reaguje z tlenem, tworząc
tlenki: IrO2, Ir2O3, które ulegają dysocjacji w wyższych temperaturach. Iryd ma podobne
właściwości chemiczne do dwóch sąsiednich pierwiastków: osmu i platyny. Pierwiastki te
łączone są w grupę o nazwie platynowce ciężkie, w analogii do platynowców lekkich: Ru,
Rh, Pd.
Metal Nb Mo Ta W Re Os Ir
Liczba
41 42 73 74 75 76 77
atomowa
Masa atomowa
92,9 95,9 180,9 183,9 186,3 190,2 192,2
Gęstość
8,57 10,22 16,6 19,25 21,04 22,61 22,42
g/cm3
Temp.
2468 2610 3016 3410 3180 3033 2446
topnienia, OC
Struktura
A2 A2 A2 A2 A3 A3 A1
krystaliczna
Rm,
300 2500 400 800 - - 1100
MPa
Metale trudnotopliwe majÄ… zastosowane w technice kosmicznej, technice jÄ…drowej,
fizyce wysokich energii, przemysłowych procesach chemicznych oraz elektronice.
Niob w przeważającej części stosowany jest w postaci żelazostopów do produkcji
wysokowytrzymałych stali niskostopowych oraz węglików spiekanych. Do wytwarzania
stopów na osnowie niobu stosuje się ok. 6% całej produkcji tego pierwiastka.
Składnikami stopów Nb są: Zr, Hf, W, Ta i Mo zwiększające żarowytrzymałość. Dla
zwiększenia żaroodporności wyrobów ze stopów Nb powierzchnie ich pokrywa się
krzemkami.
Zastosowanie stopów Nb: na elementy rakiet i statków kosmicznych, rurki osłonowe
elementów paliwowych w reaktorach atomowych, kapsuły do przechowywania
radioizotopów, zbiorniki i obiegi ciekłych metali i soli, elementy turbin gazowych.
W licznych przypadkach dla wyrobów ze stopów Nb konkurencyjne są tańsze produkty ze
stopów Mo.
Molibden: tylko ok. 5% produkcji Mo przeznacza się na wyroby ze stopów zawierających Zr,
Nb, Hf. Większość produkcji Mo stosowana jest jako dodatki stopowe do stali oraz stopów i
nadstopów Fe.
Mo i jego stopy stosowane sÄ… na katody, przewody prÄ…dowe w magnetronach, trzpienie
uzwojeń wolframowych w żarówkach. Stosowany jest również na oprzyrządowanie radarów,
elementy oporowe w piecach elektrycznych, elementy grzejne i odbłyśniki w piecach
próżniowych. Stopy Mo mogą pracować w wysokiej temp. w atmosferze obojętnej (azot,
argon, hel), próżni, oraz w atmosferze wodoru. W atmosferach utleniających powyżej 680OC
wyroby z Mo i jego stopów wymagają zabezpieczenia przed utlenianiem, np. przez
platerowanie stopem Cr-Al.-Ni.
Ta: tantal jest łatwiejszy w obróbce niż bardziej od niego kruche stopy Nb i Mo. Można go
obrabiać w temperaturze otoczenia oraz spawać. Ze względu na mniejsze zasoby Ta jest on
pierwiastkiem droższym od Nb i Mo
.
Stopy tantalu zawierają sumarycznie do 10% składników: Ti, Zr, Hf, Mo i W.
17
Stopy zawierające dodatki pierwiastków międzywęzłowych: C, H, N, O charakteryzują się b.
dobrą odpornością na ścieranie.
Ta i jego stopy sÄ… odporne na kwasy: azotowy, solny, bromowy i siarkowy oraz pozostaje
obojętny na płyny fizjologiczne organizmów.
Zastosowanie tantalu:
66% w elektrotechnice, głównie na kondensatory elektrolityczne,
8% technika kosmiczna i lotnicza,
6% węgliki spiekane na ostrza narządzi skrawających,
3% elementy wyposażenia urządzeń chemicznych, w tym: wymienniki ciepła, skraplacze,
studzienki i wykładziny zbiorników i pojemników na kwasy,
ok. 16% inne: składnik stopów i nadstopów żarowytrzymałych, elementy grzewcze,
osłony termiczne, elementy pieców próżniowych do obróbki cieplnej, protezy.
Wolfram wytwarzany jest metodami metalurgii proszków, obróbka plastyczna wolframu
polega na ciÄ…gnieniu lub walcowaniu na gorÄ…co.
Stopy W zawierajÄ…: do 30% Re, lub Mo, Zr, Nb. SÄ… stosowane na przewody
wysokotemperaturowych termopar, elementy styczników, w przemyśle lotniczym oraz
teletechnice.
Ren: ok. 85% tego pierwiastka jest używana na katalizatory platynowo - renowe stosowane w
reakcjach odwadniania finalnych produktów ropopochodnych.
Re jest dodatkiem stopowym nadstopów na bazie W i Mo. Termoelementy renowo -
wolframowe sÄ… stosowane do pomiaru temperatury do 2200 OC.
Małe wykorzystanie Re wynika z b. wysokiej ceny tego pierwiastka. Trzy % udział Re w
stopie W podwaja koszt drutu wykonanego z czystego W.
18
Metalurgia proszków
Metalurgia proszków  metoda wytwarzania przedmiotów z proszków metali bez topienia
ich. Oddzielne cząstki proszków łączą się ze sobą w jednolitą masę podczas wygrzewania
silnie sprasowanych kształtek w atmosferze redukującej lub obojętnej. Proces metalurgii
proszków jest ekonomiczną metodą wielkoseryjnej produkcji elementów o niewielkich
prostych kształtach, w wyniku której uzyskuje się w pełni zwarte sprasowane komponenty.
Technologia ta umożliwia uzyskanie jednorodnej mikrostruktury wolnej od niemetalicznych
wtrąceń i defektów.
Produkty metalurgii proszków charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami
mechanicznymi i odpornością na zużycie, dzięki czemu znajdują szerokie zastosowanie w
różnych branżach, takich jak m.in. przemysł lotniczy i kosmonautyczny, przemysł drzewny
(zęby pił) itp.
Metodami metalurgii proszków wytwarzamy:
przedmioty z metali trudno topliwych jak np. wolfram, molibden, tantal, iryd,
spieki metali i niemetali wykazujących znaczne różnice temperatury topnienia jak np.
materiały na styki elektryczne z wolframu i srebra, szczotki do maszyn elektrycznych
z grafitu i miedzi,
materiały porowate na łożyska samosmarujące,
materiały, które w stanie ciekłym są gęstopłynne i trudne do odlewania jak np.
materiały na specjalne magnesy trwałe.
Korzyści wynikające z zastosowania metalurgii proszków w zastępstwie konwencjonalnej
metalurgii:
można otrzymać materiały których innymi metodami wytworzyć się nie da,
własności fizyczne i chemiczne otrzymanych wyrobów można regulować w szerokim
zakresie,
można uzyskać materiał o określonej, zaprojektowanej i wolnej od segregacji
strukturze, o kontrolowanej niejednorodności lub o kontrolowanej anizotropii,
porowatość i przepuszczalność wyrobów może się zmieniać w szerokich granicach.
Metody wytwarzania proszków dzielimy na 5 podstawowych grup, od których zależny jest
kształt proszku, a co za tym idzie własności w póz
niejszych procesach prasowania i
spiekania:
mechaniczne (mielenie, kruszenie, rozbijanie)
fizykomechaniczne (rozpylanie, granulacja)
fizyczne (odparowanie i kondensacja)
fizyko-chemiczne (redukcja tlenków i innych związków, dysocjacja tlenków i innych
związków, samorozpad)
chemiczne (elektroliza stopionych soli lub roztworów wodnych soli)
W metalurgii proszków surowcami są proszki różnych metali, stopów, proszki niemetaliczne.
19
NANO MATERIAA
Y
Olbrzymia większość materiałów z jakimi ma się do czynienia na co dzień posiada mniej lub
bardziej złożoną mikrostrukturę. Np. w metalach występują domeny krystaliczne poprzedzialne
domenami amorficznymi. Podobna sytuacja ma też miejsce w przypadku wielu tworzyw
sztucznych, szkła i wielu minerałów. Szczególnie złożone i bardzo regularne mikrostruktury są
obecne w wielu materiałach naturalnych takich jak drewno czy włókna naturalne.
Mikrostruktura tworzy się z trzech zasadnicznych powodów:
niemieszalności składników tworzących materiał,
"zablokowania" przemian fazowych, w wyniku czego w tym samym materiale, nawet
jednorodnym chemicznie, występują na raz dwie fazy fizyczne,
powstawania wiązań chemicznych (np. wiązanie wodorowe) między powierzchniami
różnych składników
przy czym wszystkie te czynniki mogą mieć miejsce jednocześnie, w tym samym materiale.
Mikrostruktura - subtelna, nadcząsteczkowa struktura materii, występująca w wielu ciałach
stałych, mieszaninach i ciekłych kryształach.
Mikrostruktura przejawia się w istnieniu domen różnych faz fizycznych, które mogą posiadać
najróżniejsze kształty i między którymi występują wyraz
nie granice fazowe. Często rozmiary
domen są na tyle małe, że na pierwszy rzut oka substancje posiadające mikrostrukturę wydają się
zupełnie "lite". Domeny te tworzą rodzaj "mozaiki", którą można obserwować i analizować przy
pomocy np. metod mikroskopowych. Mikrostruktura ma bardzo silny wpływ na rozmaite
własności fizyczne materiałów (mechaniczne, elektryczne, optyczne, reologicznie), które mają
decydujący wpływ na ich praktyczną zastosowalność i dlatego stanowi przedmiot intensywnych
badań.
Zalecana literatura uzupełniająca:
Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i funkcjonalne
Kurzydłowski K.
20
Materiały te charakteryzują się szczególnymi właściwościami, w tym nieosiągalną
wcześniej wytrzymałością oraz wyjątkowymi właściwościami cieplnymi, elektrycznymi,
chemicznymi i biologicznymi.
Omówiono: strukturę i właściwości materiałów inżynierskich,
strukturę, właściwości, charakteryzowanie i modelowania nanometali, nanoceramiki,
nanokompozytów, nanopowłok i nanowarstw, nanowłókien, nanorurek, nanomateriałów
proszkowych. Poruszono również temat zrównoważonego rozwoju nanomateriałów i
przedstawiono perspektywy nanorewolucji materiałów inżynierskich.
Podręcznik jest przeznaczony dla studentów i wykładowców wydziałów inżynierii
materiałowej, inżynierii chemicznej, mechatroniki, metalurgii, wydziałów mechanicznych,
fizyki, biochemii na uczelniach technicznych i uniwersytetach, a także naukowców
praktyków i entuzjastów nanotechnologii.
Wydawnictwo: Wyd.Naukowe PWN S.A. Rok wydania: 2010, Stron: 353
Biomateriały
są to materiały inżynierskie stosowane w medycynie na implanty oraz na urządzenia i
narzędzia medyczne
Grupy biomateriałów:
Metalowe
Ceramiczne
Węglowe
Polimerowe
Kompozytowe
Biomateriały metalowe
Stale Cr-Ni-Mo o strukturze austenitycznej
Tytan i jego stopy
Stopy na osnowie kobaltu
Tantal, niob i ich stopy
Metale szlachetne
Materiały metalowe z pamięcią kształtu
Przykładowe biomateriały metalowe stosowane na implanty:
X2CrNiMo18-14-3, X2CrNiMnMoN22-13-6
Ti, TiAl6V4,
CoCr28Mo6, CoCr20W15Ni10, CoNi35Cr20Mo10
Na narzędzia i przyrządy medyczne stosowane są stale odporne na korozję o strukturze:
martenzytycznej (0,1-1%C; 12-19%Cr; do 1%Mo, do 1%Ni;),
ferrytycznej (do 0,08%C; 16-18%Cr, do 1%Ni),
austenitycznej (do 0,15%C, 1%Si, 2%Mn, 8-14% Ni).
21