Legieren von Kupfer

Der flüssige Zustand ist ein Zwischenzustand zwischen dem festen Zustand und dem gasförmigen Zustand.Feste Metalle bestehen aus vielen Körnern, gasförmige Metalle bestehen aus einzelnen Atomen, die elastischen Kugeln ähneln, und flüssige Metalle bestehen aus vielen Atomgruppen.

1. Strukturelle Eigenschaften flüssiger Metalle

Der flüssige Zustand ist ein Zwischenzustand zwischen dem festen Zustand und dem gasförmigen Zustand.Feste Metalle bestehen aus vielen Kristallkörnern, gasförmige Metalle bestehen aus einzelnen Atomen, die elastischen Kugeln ähneln, und flüssige Metalle bestehen aus vielen Atomgruppen, und ihre Strukturen weisen die folgenden Eigenschaften auf

(1) Jede Atomgruppe besteht aus etwa einem Dutzend bis Hunderten von Atomen, wodurch immer noch eine starke Bindungsenergie in der Atomgruppe aufrechterhalten wird und die Anordnungseigenschaften des Festkörpers aufrechterhalten werden können.Allerdings ist die Bindung zwischen den Atomgruppen stark beschädigt und der Abstand zwischen den Atomgruppen ist relativ groß und locker, als ob es Löcher gäbe.

(2) Die Atomgruppen, aus denen das flüssige Metall besteht, sind sehr instabil, manchmal wachsen sie, manchmal werden sie kleiner.Es ist auch möglich, Atomgruppen in Gruppen zu verlassen und sich anderen Atomgruppen anzuschließen oder Atomgruppen zu bilden.

(3) Die durchschnittliche Größe und Stabilität von Atomgruppen hängen von der Temperatur ab.Je höher die Temperatur, desto kleiner ist die durchschnittliche Größe der Atomgruppen und desto schlechter ist die Stabilität.

(4) Wenn das Metall andere Elemente enthält, neigen die Atome mit stärkeren Bindungskräften aufgrund der unterschiedlichen Bindungskräfte zwischen verschiedenen Atomen dazu, sich zusammenzuschließen und gleichzeitig andere Atome abzustoßen.Daher kommt es auch zu Inhomogenitäten in der Zusammensetzung zwischen Atomgruppen, also zu Konzentrationsschwankungen, und manchmal entstehen sogar instabile oder stabile Verbindungen.

2. Schmelzen und Auflösen

Während des Schmelzprozesses der Legierung finden gleichzeitig zwei Vorgänge des Schmelzens und Lösens statt.Wenn die Legierung auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, beginnt sie zu schmelzen und ihr thermodynamischer Zustand führt zu einer Überhitzung.Auflösung bedeutet, dass das feste Metall durch die Metallschmelze erodiert wird und in die Lösung gelangt, um den Umwandlungsprozess von fest zu flüssig zu realisieren.Die Auflösung erfordert kein Erhitzen, aber je höher die Temperatur, desto schneller ist die Auflösungsgeschwindigkeit.

Tatsächlich ist der Prozess des Eintritts des Legierungselements in die Schmelze nur dann ein reiner Auflösungsprozess, wenn der Schmelzpunkt des Legierungselements höher ist als die Temperatur der Kupferlegierungslösung.Bei Kupferlegierungen beispielsweise wird davon ausgegangen, dass die Bestandteile Eisen, Nickel, Chrom und Mangan sowie die nichtmetallischen Elemente Silizium, Kohlenstoff usw. einen Auflösungsprozess durchlaufen.Tatsächlich laufen sowohl Schmelz- als auch Lösungsvorgang gleichzeitig ab, wobei der Lösungsvorgang den Schmelzvorgang fördert.

Es gibt viele Faktoren, die die Geschwindigkeit der Metallauflösung beeinflussen.

Erstens ist die Auflösung umso günstiger, je höher die Temperatur ist.

Zweitens hängt es mit der Oberfläche des aufzulösenden Objekts zusammen. Je größer die Oberfläche, desto schneller ist die Auflösungsrate.

Die Auflösungsgeschwindigkeit von Metall hängt auch von der Bewegung der Schmelze ab.Wenn die Schmelze fließt, ist die Auflösungsgeschwindigkeit größer als die des Metalls in der statischen Schmelze, und je schneller die Schmelze fließt, desto schneller ist die Auflösungsgeschwindigkeit.

Auflösung und Legierung

Als Legierungen erstmals hergestellt wurden, ging man davon aus, dass das Schmelzen mit Komponenten beginnen sollte, die schwer zu schmelzen sind (und einen hohen Schmelzpunkt haben).Als beispielsweise die Kupfer-Nickel-Legierungen mit 80 % und 20 % Nickel erstmals hergestellt wurden, wurde zunächst das Nickel mit einem Schmelzpunkt von 1451 °C geschmolzen und dann Kupfer hinzugefügt.Einige schmelzen Kupfer und erhitzen es auf 1500 °C, bevor sie Nickel zum Schmelzen hinzufügen.Nach der Entwicklung der Legierungstheorie, insbesondere der Lösungstheorie, wurden die beiden oben genannten Schmelzmethoden aufgegeben.

Abscheidung nichtlegierender Elemente

Es gibt viele Gründe für die kontinuierliche Zunahme und Ausfällung nichtlegierender Elemente in Metallen und Legierungen.

In die Metallladung eingebrachte Verunreinigungen

Selbst wenn die im Produktionsprozess unserer Fabrik anfallenden Prozessabfälle wiederholt verwendet werden, wird der Gehalt an Verunreinigungselementen in der Charge aus verschiedenen Gründen weiter ansteigen.Bei der Mischung von Materialien oder der Verwendung großer Mengen zugekaufter Materialien unklarer Herkunft sind die möglichen Verunreinigungen und möglichen Auswirkungen oft noch unvorhersehbarer.

Falsche Auswahl des Ofenauskleidungsmaterials

Bestimmte Elemente in der Schmelze können bei der Schmelztemperatur chemisch mit ihnen reagieren.