Некоторые металлы с интересными свойствами

Есть много металлов и даже больше сплавов из нескольких металлов, которые поставляет компания НПП Комета nppkometa.ru/spetsialnye-stali/pretsizionnaya-stal/. Среди них некоторые обладают необычными свойствами.
Греческая буква мю, является физическим символом магнитной проницаемости материала. Для материала магнитная проницаемость отражает его способность направлять магнитные поля. Материал с низкой магнитной проницаемостью пропускает, не поглощая и не отклоняя магнитные поля. Напротив, материал с очень высокой магнитной проницаемостью будет отклонять магнитное поле, как оптическое волокно отклоняет свет.
Мю-металл - это сплав железа и никеля с исключительно высокой магнитной проницаемостью : он почти полностью перенаправляет все приложенные к нему магнитные поля. На практике, если мы поместим компас в коробку из мю-металла, то мы сможем помахать магнитом рядом с коробкой, он не отклонит компас. Лучше: помещенный в коробку, компас даже не видит магнитного поля Земли!
Таким образом, мю-металл - своего рода магнитный изолятор. Он используется в качестве магнитной защиты для некоторых исследовательских или промышленных зданий. Он также является частью экранирующей конструкции для некоторых подводных телекоммуникационных кабелей: эти кабели пересекают океаны, и в этом масштабе они должны быть надежно защищены, в том числе от магнитных помех.
Пермаллой - это еще один материал с такими же свойствами, также на основе никеля и железа, но с включениями молибдена и марганца.
Все элементы имеют свойство реагировать на температуру. Не заходя так далеко, чтобы плавиться, все еще счастливые, металлы имеют тенденцию расширяться под действием тепла, даже небольшого.
Таким образом, вершина Эйфелевой башни в летний день перемещается примерно на сорок сантиметров из-за ее металлической структуры и различного воздействия солнца! Некоторые виадуки также расширяются, поэтому на пересечении моста с материком на дороге могут образоваться пробелы. Это пространство хорошо видно зимой, когда мост сокращается из-за холода.
Конечно, есть сплавы, которые очень мало расширяются под действием температуры. Инвар, состоящий из железа и никеля, является наиболее известным.
Он используется в деталях с большими размерными ограничениями: международный прототип дюйма (длина), например, выполнен из инвара, чтобы предотвратить изменение этого эталона в зависимости от температуры.
Не только геометрические свойства меняются с температурой.
Иногда мы пытаемся получить металл, эластичность которого должна оставаться постоянной. В этом случае мы будем использовать элинвар (состоящий из железа, никеля и хрома).
Элинвар используется для пружин весов, часов или прецизионных хронометров: действительно, если температура влияет на эластичность пружины, это может повлиять на измерение веса или времени, полученное с помощью этих инструментов. С элинварром температура больше не влияет на измерения.
Наконец, затронем ковар: сплав, коэффициент расширения которого очень близок к коэффициенту расширения стекла. Он используется со стеклом, чтобы две части (стекло и металл) не подвергались разным деформациям под воздействием температуры, что могло бы привести к повреждению устройств, в которых оно используется. Диоды, лампы накаливания, держатели стекол для космических телескопов, содержат ковар в деталях.
Другой параметр, который зависит от температуры, - это электрическое сопротивление. Так что некоторые компоненты используются для измерения температуры с помощью сопротивления (это случай термостата с термистором).
Константан (сплав меди и никеля) имеет сопротивление, которое практически не меняется с температурой. Это полезно для изготовления прецизионных нагревателей или термопар, где температура может исказить само показание температуры, если использовался другой металл или сплав.
Почти все металлы имеют кристаллическую структуру , целиком или частично, но в любом случае кристаллическую. Атомы там организованы правильным образом: кубическая, гексагональная и т. Д.
Стекло, используемое в повседневной жизни, имеет аморфную структуру: атомы связаны бессвязным и беспорядочным образом. Как правило, это придает материалу невероятную стойкость, так как у материала нет какой-либо привилегированной плоскости разрушения, как в кристалле. Стекло является хрупким только из-за его недостатков (пузыри, включения, уже существующие трещины и т. Д.): «Теоретическое» стекло со стеклянной ножкой сломало бы плитку, на которую его уронили.
Закалка стали заключается во внезапном охлаждении нагретой стали, чтобы избежать агглютинации ядер углерода и заставить их оставаться в кристаллах железа. Образованный таким образом кристалл железа имеет напряжение в молекулярной структуре, что делает его более твердым. Однако сама структура остается кристаллической.
Металлы, метглас, витрелой… напротив, являются стекловидными металлами. Они очень твердые и обладают исключительной механической прочностью.
Их производство остается очень сложным: это сплавы, нагретые до чрезвычайно быстрого охлаждения, порядка миллиона градусов в секунду! Это предотвращает реорганизацию атомов в кристаллическую сетку и немедленно замораживает их в аморфной молекулярной структуре.
В течение долгого времени эти материалы могли производиться только в виде тонких пленок или для очень маленьких деталей из-за необходимости в таком быстром охлаждении, которое невозможно получить в массивной детали. Поэтому их использовали только для часов класса люкс, «неразрушимых» USB-ключей или медицинских деталей.
С тех пор были обнаружены другие стеклообразные сплавы, которые проще производить. Они используются, например, для высококачественного спортивного инвентаря (клюшки для гольфа, теннисные ракетки и т. Д.).
Мы все еще далеки от возможности изготавливать автомобили или самолеты из аморфного металла. Но маловероятно, что мы когда-нибудь доберемся до этого: для этого мы предпочтем углерод, он намного легче и так же твердый.