Магнитные свойства меди и железа: Заполните таблицу «Сравнение физических свойств меди и железа». Вещество (медь, железо) 1. Признаки сходства Различия

alexxlab | 30.07.1997 | 0 | Разное

Содержание

Исследования сплавов железа | Металлургический портал MetalSpace.ru

Сплавы железа и меди изучали Ринман, Дэвид Мюшет, Штенгель и Карстен. Сплавы изготавливались «прямым» сплавлением меди с чугуном, сварочным железом и сталью (в тиглях) во всех пропорциях. Исследователи пришли к выводу о вредном влиянии меди на свойства стали и сварочного железа (красноломкость), и о положительном влиянии меди на свойства литейного чугуна в количестве до 5 % (здесь и далее – % по массе).

Одновременно исследовалось влияние железа на свойства бронзы и латуни. В 1779 г. Уильяму Керу был выдан патент на способ получения латуни, содержащей 54 % меди, 40 % цинка и 6 % железа. Сплав приготовлялся в тиглях с использованием древесного угля под слоем флюса из зелёного стекла. Сначала сплавлялись медь и сварочное железо, затем под слой шлака добавлялся цинк. Подобные патенты выдавались неоднократно впоследствии вплоть до середины XIX в. в разных странах Европы. Наибольшее распространение железная (белая) латунь нашла в Германии, где она называлась Aich-Metall, и использовалась для обшивки судов.

Большой интерес учёных эпохи Революции в естествознании вызвал вольфрам. В металлическом состоянии он был получен братьями Элюар в Испании в 1783 г. Элюары провели широкие исследования по изучению сплавов вольфрама, которые они получали в тиглях «с угольной набойкой». В тигли помещали оксиды вольфрама и исследуемые металлы, в том числе – чугун.

Впоследствии к изучению сплавов вольфрама присоединился Бертье. Ему удалось получить сплавы с содержанием вольфрама до 37 %. Кроме того Бертье исследовал тройную систему, включавшую железо, марганец и вольфрам. Высокотемпературная обработка в угольном тигле шихты, состоявшей из руд изучаемых металлов, позволила получить сплав, включавший 16 % железа, 6 % марганца и 78 % вольфрама.  

 Усилия многих исследователей были подытожены английским инженером Окслендом, который в 1857 г. взял патент на получение железо-вольфрамовых сплавов. В тексте патента можно прочитать следующее: «Вольфрам, восстановленный из волчеца (вольфрамовой руды) углеродом, может быть смешан с рудой в доменной печи, или с чугуном в вагранке, в количестве до 30 %. Сплав чугуна и вольфрама может быть применён в металлургической технике… Хорошую литую сталь можно получить, прибавляя к ней от 0,5 до 25 % вольфрама. Сплавы железа с вольфрамом могут быть очищены и превращены в литую сталь обыкновенным способом цементования». Фактически мы видим описание полного технологического цикла получения и применения ферросплава, используемого для легирования стали.

Запатентованная Окслендом технология получения и применения «ферровольфрама» была реализована в промышленном масштабе в Австрии (её внедрение приписывается профессору Майеру из Леобена) в 1859 г. Спустя 5 лет вольфрамовую сталь производили несколько предприятий Австрии и Германии (её использовали для изготовления снарядов и холодного оружия). В 1864 г. Зиверт опубликовал состав стали, выплавляемой на сталелитейном заводе в Бохуме. Она содержала от 1 до 3 % вольфрама и около 1 % углерода.

Велер, Реле, Карстен, Гохштеттер изучали влияние титана на свойства стали и чугуна. Было рекомендовано получать титанистую сталь, содержащую до 1 % титана из чугуна, в который титан попадал из природно-легированных руд. Впоследствии, в период 1859-61 гг. Роберт Мюшет взял 13 патентов на различные способы получения и применения титановых сплавов железа, включая производство «ферротитана» (тигельным способом) с последующим его использованием для получения легированной стали.

Исследования сплавов железа с кобальтом, молибденом и хромом проводились Бертье и Смитом. Сплавы получались тигельной плавкой гематитовой железной руды с оксидами и рудами исследуемых металлов. Содержание в сплаве кобальта достигало 55 %. Были установлены высокие магнитные свойства железокобальтовых сплавов. В отношении сплавов с молибденом Бертье отмечал, что их получение и свойства аналогичны сплавам вольфрама.

Бертье также впервые получил и исследовал сталь, содержащую до 17 % хрома, и установил её высокую стойкость к действию кислот. Бертье получал хромсодержащую сталь тигельным способом, используя шихту, состоящую из гематитовой и хромовой руды (хромистого железняка), древесного угля и известняка, «который насыщал кремнезём и глинозём минералов». Смит в лаборатории Лондонской горной школы провел классические модельные эксперименты, сплавляя в угольном тигле химически чистые гематит и оксид хрома. Он получил широкую гамму сплавов, в которых содержание хрома изменялось в пределах от 4 до 77 %, а железа, соответственно, от 96 до 23 %.

Подробные и методически выверенные исследования сплавов железа были выполнены выдающимся физиком Майклом Фарадеем и его коллегой Штодартом. Их результаты опубликованы в научном издании «TheQuarterlyJournalofscience» за 1820 г. Фарадей и Штодарт изучали влияние на свойства стали, сварочного железа и чугуна никеля, золота, серебра, платины, родия, палладия, иридия, алюминия. Сплавы получали свариванием пакетов, полученных из скрученной проволоки чистых металлов. Содержание легирующих элементов доводили до 10 %. Для получения больших количеств легированной стали и чугуна (при изготовлении холодного оружия или отливки небольших колоколов) использовали лигатуры, приготовленные в тиглях, и содержащие около 5 % легирующих металлов.

Была получена сталь, содержащая до 10 % никеля, и установлена её высокая стойкость к коррозии и «высокая магнитная сила». Для получения сплавов железа и алюминия в тигли помещали боксит (глинозём), хлориды железа, натрия и калия. Кристаллизовавшийся продукт обрабатывали слабой соляной кислотой. Получали сплав, содержащий от 20 до 80 % алюминия, который затем использовали для легирования железа в процессе пудлингования и при выплавке дамасской стали тигельным способом. Выплавленная сталь, по словам Фарадея, обладала хорошими свойствами, особенно с добавлением платины. На основе полученных данных Фарадей, Бертье и их последователи объясняли свойства булата наличием посторонних примесей в стали: Фарадей – алюминия, платины и серебра, Бертье – хрома.

В это же время на Урале были открыты месторождения платины, и министр финансов и Главноуправляющий Корпуса горных инженеров граф Егор Францевич Канкрин поручил горному ведомству повторить опыты Фарадея по сплавлению стали c платиной. Эта работа была поручена управляющему Златоустовским горным округом Павлу Петровичу Аносову, у которого к тому времени был уже солидный опыт по изучению качественных восточных клинков и который проводил исследования по получению булатной стали. Опыты заняли более года, в результате была получена сталь достаточно высокого качества, имеющая узоры, которые, однако, были отличны от булатных. В июне 1829г. из Златоуста в Горный департамент поступили две сабли и один клинок, изготовленные из этой стали.

Следующие два года Аносов посвятил опытам по изучению влияния различных легирующих добавок на свойства стали. Помимо платинистых сталей, которые он изучал особенно тщательно, были изучены стали с добавками золота, серебра, марганца, хрома и титана. Аносовым были подробно описаны свойства сталей с различным содержанием этих элементов. Многие из них улучшали свойства стали, некоторые давали узоры, однако булата получить не удавалось.

Таким образом, в период Революции в естествознании усилиями исследователей многих стран была создана научная база и сформированы представления о влиянии легирующих элементов на качество стали, сварочного железа и чугуна.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Известна железная руда — магнитный железняк. Ку­ски магнитного железняка обладают замечательным свойством притягивать к себе железные и стальные пред­меты. Это — естественные магниты. Лёгкая стрелка, сде­ланная из магнитного железняка, всегда поворачивается одним и тем же концом к северному полюсу Земли. Этот конец магнита условились считать северным полюсом, а противоположный ему — южным.

Если железный или стальной стержень привести в со­прикосновение с магнитом, стержень сам становится маг­нитом, сам будет притягивать железные опилки, стальные гвозди. Говорят, что стержень намагничивается.

Намагничиваться способны все металлы, но в разной степени. Очень сильно намагничиваются только четыре чистых металла — железо, кобальт, никель и редкий ме­талл гадолиний. Хорошо намагничиваются также сталь, чугун и некоторые сплавы, не содержащие в своём со­ставе железа, например сплав никеля и кобальта. Все эти металлы и сплавы называют ферромагнитными (от латинского слова «феррум» — железо).

Совсем слабо притягиваются к магниту алюминий, платина, хром, титан, ванадий, марганец. Намагничи­ваются они так незначительно, что без специальных при­боров обнаружить их магнитные свойства нельзя. Эти металлы получили название парамагнитных (гре­ческое слово «пара» означает около, возле).

Висмут, олово, свинец, медь, серебро, золото намагни­чиваются тоже очень слабо, но они не притягиваются маг­нитом, а наоборот, очень слабо отталкиваются от него и называются поэтому диамагнитными («диа» по – гречески значит поперёк).

Почему же одни металлы намагничиваются сильно, а другие — слабо?

Рис. 13. Вокруг провода, по ко­торому течёт ток, всегда есть магнитное поле.

Поднесём к медной проволоке, по которой течёт ток от батареи, несколько магнитных стрелок. Стрелки рас­положатся так, как показано на рисунке 13. Это значит, что на стрелки действуют магнитные силы; другими словами — вблизи проводни­ка с током возникает магнит­ное поле. Возникновение маг­нитного поля есть результат движения электрических за­рядов — электронов.

Теперь вспомним об ато­ме. Вокруг центральной ча­сти атома — ядра — дви­жутся электроны. Каждый электрон, кроме того, вра­щается и вокруг собственной оси. Каждый электрон также создаёт на своём пути маг­нитное поле.

В атомах висмута, олова и других диамагнитных ме­таллов магнитые поля отдельных электронов направлены навстречу друг другу, и действие одного поля уничто­жается действием другого. Таким образом, атомы диа­магнитного металла не имеют магнитных свойств. Но диамагнитные тела слабо отталкиваются от магнита. Почему же это происходит?

Если какое-нибудь вещество внести в поле магнита, то атомы этого вещества будут равномерно вращаться в маг­нитном поле; вращение приводит к тому, что атомы по­лучают магнитные свойства, становятся как бы малень­кими, очень слабыми магнитиками. Учёные точно рассчи­тали, что северный полюс каждого атома-магнитика ока­зывается при этом против северного полюса магнита (рис. 14). А так как одноимённые магнитные полюса от­
талкиваются, атом должен отталкиваться магнитом. Именно такой и только такой магнетизм обнаруживается у диамагнитных металлов.

Иное дело — парамагнитные и ферромаг­нитные металлы. Атомы этих металлов построены так, что отдельные магнитные поля электронов усиливают

*0 – ЭЮ*©-©«©, *© <•© «0 *0*0*0

Диамагнитные металлы

Парамагнитные металлы

И &

Ферромагнитные металлы

Рис. 14. Схема намагничения разных металлов.

О> о> о»

Друг друга и каждый атом уже является ма­леньким магнитиком с двумя полюсами. В чём же разница между этими двумя группами металлов?

В парамагнитных металлах атомы-магнитики распо­ложены совершенно беспорядочно (рис. 14). В магнитном поле атомы тоже начинают вращаться (это общее для всех атомов свойство), и вращение приводит к тому же, что и у диамагнитных металлов. Но диамагнетизм здесь обнаружить не удаётся, так как у парамагнитных атомов есть гораздо более сильные «собственные» магнитные по­люса (результаты наложения друг на друга магнитных полей отдельных электронов) и эти полюса будут вести себя обычным образом: северный полюс будет стремиться к южному полюсу магнита, а южный — к северному. Если
бы атомы не совершали теплового движения, они бы­стро установились бы в полном порядке (северными по­люсами к южному полюсу магнита) и парамагнитный металл можно было бы намагнитить так же сильно, как и ферромагнитный. Но при обычных температурах этого не происходит: тепловое движение всё время расшаты­вает строй атомов, и металл намагничивается очень слабо.

Рис. 15. Границы намагничен­ных областей в чистом железе.

Иная картина наблюдается в ферромагнитных металлах.

Учёные предполагают, что ме­жду атомами ферромагнитных тел действуют особые мощные электрические силы. Благодаря наличию этих сил атомы – магнитики в опреде­лённых участках кри­сталла выстраиваются в строгом порядке и сохраняют свое расположение (рис. 14). Поэтому в кристаллах железа, кобальта, ни­келя и гадолиния есть отдельные скопления атомов, сотни миллиардов атомов, магнитные полюса которых располо­жены одинаково. Такие самопроизвольно намагниченные скопления называются доменами. Границы их можно видеть в микроскоп, если на поверхность ненамагничен – ного металла навести очень тонкую железную пыль. Пы­линки собираются у границ доменов, у полюсов (рис. 15).

Когда железо или другой ферромагнитный металл вносится в магнитное поле, полюса отдельных скоплений постепенно смещаются, пока северные полюса доменов не станут против южного полюса магнита.

Большая заслуга в развитии наших знаний о ферро­магнитных явлениях принадлежит советским учёным Н. С. Акулову, Е. И. Кондорскому и другим.

Мы уже отмечали, что тепловое движение мешает атомам-магнитикам выстраиваться в магнитном поле даже при обычных температурах. При нагревании эти «помехи» усиливаются, и чем выше температура, тем труднее намагнитить металл. Для каждого ферромаг­нитного металла существует определённая температура, при которой он уже становится парамагнитным. Эти температуры в честь открывшего их физика Пьера Кюри названы точками Кюри. Для кобальта точка

Кюри — около 1000°, для железа — примерно 750°, а для никеля — 360°.

Рис. 16. Схема электромагнита.

Ферромагнитный металл намагничивается в магнитном поле. Это не значит, что для получения магнита обяза­тельно нужен естественный магнит. Получить магнит можно и с помощью электрического тока. Если железный стержень обмотать изолированной проволокой, а затем пропускать по ней ток, стержень (сердеч­ник) намагнитится (рис. 16). Полученный таким путём магнит называют электро­магнитом. Как только ток в прово­локе прекращается, электромагнит теряет свою силу — железо почти полностью размагничивается. Это свойство электро­магнита весьма денно в тех случаях, ко­гда действие магнитной силы необходимо лишь на определённое время.

Электромагниты применяются очень широко. Электромагнит — необходимая деталь телеграфного аппарата, телефона, электрического звонка, динамомашины, электромотора, электромагнитного подъ­ёмного крана.

Если сердечник электромагнита сде­лать не из железа, а из стали, то после выключения тока магнитные свойства не исчезнут, сталь не размагнитится: строе­ние этого сплава неоднородно, и поэтому восстановление прежнего беспорядка в расположении полюсов отдельных доменов затруднено. Железо легче намагнитить, чем сталь, легче его и размагнитить. Поэтому сердечники электро­магнитов делаются именно из железа, а на изготовление постоянных магнитов идёт сталь.

Постоянные магниты необходимы для изготовления компасов, радиорепродукторов, различных измеритель­ных электроприборов и т. д. Они делаются обычно из высокоуглеродистой стали. Теперь начинают приме­няться постоянные магниты из нового сильно намагничи­вающегося сплава м а г н и к о, который состоит из ко­бальта, никеля, меди, алюминия и железа. Магнико со­здан советскими металловедами А. С. Займовским и Б. Г. Лившицем.

Эта листовая продукция надежно устраняет скольжение на поверхности материала. На гладкую сторону листа наносят различные рифления в виде ромба, дуэта, чечевицы, квинтета или любого другого рисунка. Но рифление квинтет и …

Низкоуглеродистую сталь марки aisi 310s купить в интернете по выгодной цене и с оперативной доставкой можно исключительно через онлайн-сервис производителей с репутацией ответственного партнера. Только в таком случае можно рассчитывать …

Изготавливаемые из стали 12х18н10т круг нержавеющий, лист зеркальный — пластичные материалы с ударновязкой структурой, устойчивые к межкристаллитной коррозии.

ЖЕЛЕЗО – это… Что такое ЖЕЛЕЗО?

  • ЖЕЛЕЗО — ср. зале(и)зо южн., зап. металл, крушец, выплавляемый из руды в виде чугуна, и выковываемый из сего последнего под кричным молотом. В соединении с углеродом, оно образует сталь. В продажу железо идет в виде: полосового или сортового; первое прямо …   Толковый словарь Даля

  • ЖЕЛЕЗО — ЖЕЛЕЗО, Ferrum (Fe), тяжелый металл, относящийся к VIII группе периодической системы Менделеева. Ат. в. 55,84(0=16), при чем известны два изотопа с ат. в. в 56 и 54. Чистое Ж. обладает серебристо белым цветом; уд. в. 7,88; оно мягче и более… …   Большая медицинская энциклопедия

  • железо — ферро; феррум, крица; аппаратное обеспечение Словарь русских синонимов. железо сущ., кол во синонимов: 18 • автомобиль (369) • …   Словарь синонимов

  • ЖЕЛЕЗО — см. ЖЕЛЕЗО (Fe). В поверхностных водах содержание железа колеблется в широких пределах. В подземных водоисточниках и водах болот его концентрация достигает десятков мг/л. Резкое повышение железа в водоемах происходит при загрязнении их сточными… …   Болезни рыб: Справочник

  • железо — ЖЕЛЕЗО, а, с. 1. Надежный человек. Серега он железо, после трех бутылок приползет. 2. Металлический рок. 3. Мелочь, металлические деньги. 4. Приспособления для занятий атлетизмом (гири, гантели и т. п.). Заниматься железом. Я бросил железо,… …   Словарь русского арго

  • ЖЕЛЕЗО — (символ Fe), распространенный ПЕРЕХОДНОЙ ЭЛЕМЕНТ, известный с древних времен. К основным железосодержащим рудам относятся: ГЕМАТИТ (Fе2О3), МАГНЕТИТ (Fe3O4) и КОЛЧЕДАН (FeS2). Выплавляют в ДОМЕННЫХ ПЕЧАХ, восстанавливая оксиды угарным газом из… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ЖЕЛЕЗО — ЖЕЛЕЗО, железа, мн. (только устар. поэт.) железы, ср. 1. только ед. Самый распространенный в природе тяжелый металл серебристого цвета, с примесью разных количеств углерода, образующий сталь и чугун. Изделия из железа. || Химический элемент из… …   Толковый словарь Ушакова

  • ЖЕЛЕЗО — (Ferrum), Fe, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 26, атомная масса 55,847; металл, tпл 1535шC. Содержание в земной коре 4,65% по массе. Железо входит в состав гемоглобина. Его используют для выплавки чугуна и… …   Современная энциклопедия

  • ЖЕЛЕЗО — (лат. Ferrum) Fe, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 26, атомная масса 55,847. Блестящий серебристо белый металл. Образует полиморфные модификации; при обычной температуре устойчиво ? Fe (кристаллическая решетка… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Железо — (евр. барзел; греч. сидерос): 1) в Быт 4:22 говорится о Тувалкаине, к рый был ковачом всех орудий из меди и железа . При первых попытках обработки этого металла использовалось железо метеоритного происхождения, однако оно с трудом поддавалось… …   Библейская энциклопедия Брокгауза

  • Железо —         Fe (a. iron; н. Eisen; ф. fer; и. hierro), хим. элемент VIII группы периодич. системы элементов Mенделеева, ат.н. 26, ат. м. 55,847. Природное Ж. состоит из 4 стабильных изотопов: 54Fe (5,84%), 56Fe (91,68%), 57Fe (2,17%) и 58Fe (0,31%).… …   Геологическая энциклопедия

  • фуллерены превратили медь и марганец в магнитные материалы

    Международный коллектив физиков превратил медь и марганец в магнитные материалы при помощи фуллеренов – «наномячей» из углерода.

    «Технологии будущего, такие как квантовые компьютеры, потребуют создания новой породы магнитов с экзотическими свойствами, которые будут необходимы для увеличения их производительности. Наше исследование стало шагом вперед к созданию магнитных метаматериалов, которые могут решить эту задачу», – заявила Фатьма Аль-Мамари (Fatma Al Ma’Mari) из университета Лидса (Великобритания).

    На Земле существует всего три металла – железо, кобальт и никель, способные оставаться намагниченными при комнатных температурах. Это очень сильно ограничивает использование сил магнетизма в быту и промышленности и часто заставляет инженеров, технологов и даже биологов и медиков использовать токсичные материалы для экспериментов и работы. Физики из университета Лидса нашли способ значительно расширить этот перечень материалов, пойдя крайне оригинальным и неортодоксальным путем. Аль-Мамари и её коллеги попытались собрать композитный магнитный материал, используя те законы и физические закономерности, которые были открыты за последние годы и которые объясняют, почему железо может быть намагниченным, а медь или марганец – нет. Как объясняют учёные, ещё в начале 30-х годов прошлого века британский физик Эдмунд Стоунер выяснил, что магнитные свойства железа и других ферромагнитных материалов возникают из-за особого расположения электронов внутри их атомов и силы взаимодействия между ними. Используя и одновременно «нарушая» этот принцип, группа Аль-Мамари собрала «сэндвич» из тонких плёнок меди или марганца, отделённых друг от друга микроскопическими слоями фуллеренов – «шариков» из 60 атомов углерода. Фуллерены, как объясняют учёные, служат своеобразными «сборниками» лишних электродов, которые присутствуют в атомах меди и марганца. Как показали эксперименты, электроны на поверхности этих плёнок в точке их контакта с углеродными «мячами» вели себя так же, как их собратья внутри железа, и превращали этот композитный материал в ферромагнетик, притягивающийся к полюсам магнита и способный намагничиваться.

    (PDF) The nearest order and magnetic propertes of FexCu1-x alloy

    3. P. Crespo, I. Navarro, A. Hernando, P. Rodrigez, A. Garcia Escorial, J.M. Barandiaran, O.

    Orbohlav, A. R. Yavari, Magnetic and structural properties of as-milled and heat-treated bcc-

    Fe70Cu30 alloy // J. Mag. Mag. Matt., 1995, V. 150, P. 409-416.

    4. J.Kuyama, K.N.Ishihara and P.H.Shingu, Nano-meter ordered grain structure formated by

    mechanical alloying // Materials Science Forum, 1992, V. 88-90, P. 521.

    5. J. Eckert, J.C.Holzer, C.E. Krill III, and W.L. Jhonson, Mechanicaly driven alloying and grain size

    changes in nanocrystalline Fe-Cu powders // J. Appl. Phys., 1993, V. 73(6), P. 2794-2802 .

    6. J. Eckert, J.C.Holzer, and W.L. Jhonson, Thermal stability and grain growth behavior of

    mechanicaly alloyed nanocrystalline Fe-Cu alloys // J. Appl. Phys., 1993, V. 73(1), P. 131-141.

    7. E. Ma, and M. Atzmon, Thermodynamic and magnetic properties of metastable FexCu100-x solid

    solutions formed by mechanical alloying // J. Appl. Phys., 1993, V. 74(2), P. 955-962.

    8. М. Ген, А. Миллер, Левитационный метод получения ультрадисперсных частиц //

    Поверхность, 1983, № 2, С. 150.

    9. V.G. Gryaznov, A.G. Gavriliuk, V.P. Filonenko and G.N. Stepanov, Physics of aging of nanophase

    alloys: Mossbauer investigation of nanocrystalline iron-copper pseudo – alloy // in “High Pressure

    Science and Technology” (World Scientific Publisshing), 1996, P. 208-210.

    10. Ю.Ф.Крупянский, И.П. Суздалев, Магнитные свойства ультрамалых частиц окиси железа //

    ЖЭТФ, 1973, Т. 65, Вып. 4(10), С. 1715-1725.

    11. S.Nasu, S.Imaoka, S.Marimoto, H.Tahimoto, B.Huang, T.Tanaka, J.Kuyama, K.N.Ishihara,

    P.N.Shingu, Materials Science Forum, 1992, V. 88-90, P. 569.

    12. A.Chatterjee, A.Datta, Anit K.Giri, D.Das, D.Chakravorty, Iron nanoparticles in copper matrix

    prepared by sol-gel route // J. Appl. Phys, 1992, V. 72, P. 3832-3834.

    13. A.G.Gavriliuk, V.S.Voitkovsky, O.B.Tsiok, V.A.Sidorov, R.A.Sadykov, Structure and magnetic

    properties of ultrafine iron particles with oxide film // J. Appl. Phys., 1993, V. 73, P. 6410-6412.

    14. H. Akai, S. Blugel, R. Zeller, and P.H. Dederichs, Isomer-shifts and their relation to charge-

    transfer in dilute Fe alloys // Phys. Rev. Lett., 1986, V. 56, P. 2407-2410.

    Немагнитные металлы физики ненадолго превратили в магниты // Смотрим

    В обычной жизни медь и марганец не обладают магнитными свойствами. Однако в рамках нового исследования команда физиков заставила тонкие плёнки этих материалов вести себя как магнитные железо, кобальт или никель.

    Два распространённых металла, которые не обладают магнитными свойствами — медь и марганец — физики в рамках нового исследования наделили таковыми. Недолго тонкие плёнки этих материалов вели себя словно магнитные железо, кобальт или никель. Методика превращения немагнитного материала в магнитный включает в себя создание тончайших пластов и внедрение в них молекул на основе углерода.

    Постоянные магниты на основе железа обладают своими свойствами благодаря спинам электронов, которые химический элемент имеет в своём составе. Спин, по сути, означает, что каждый электрон создает своё собственное магнитное поле.

    Большинство электронов составляют пары так, что спины уничтожают эффект друг друга. Но некоторые непарные спины выстраиваются по внешнему магнитному полю и остаются в том же положении даже тогда, когда это поле удалено.

    Совместный эффект этих крошечных унифицированных магнитных полей как раз и делает некоторые металлы, такие как железо, кобальт и никель магнитными материалами при комнатной температуре.

    Как рассказывается в пресс-релизе, в рамках своего эксперимента учёные заставили немагнитные медь и марганец вести себя точно таким же образом и проявить магнитные свойства. Учёные выстроили на подложке бутерброд из тонких плёнок металлов (2,5 нанометра) и слоёв из фуллеренов (15 нм) — похожих на клетку молекул из 60 атомов углерода. Фуллерены отличаются тем, что они особенно эффективно оттягивают на себя электроны, отвечающие за электрическую проводимость металлов.

    В результате изменения электронной структуры образцов физики получили довольно слабые и чрезвычайно тонкие, но всё же магнитные пласты меди и марганца. Когда их подвергли воздействию внешнего магнитного поля, а затем удалили его, 10% от индуцированного магнитного поля осталось действующим.

    Чтобы проверить, что за проявление эффекта отвечает именно переход электронов на границе металл-фуллерен, учёные проложили алюминий между слоями. Магнитные свойства образцов, как и ожидалось, пропали.

    Ведущий автор работы Оскар Сеспедес (Oscar Cespedes) и его коллеги из Университета Лидса надеются, что инновационная технология поможет создать более безопасный для окружающей среды и человека аналог контрастному веществу гадолинию. Он на сегодняшний день широко используется в магнитно-резонансной томографии.

    Технология также может использоваться в ветровых турбинах, содержащих электрические генераторы с магнитными материалами, которые должны сохранять свою поляризацию, поглощая большое количество энергии. В настоящее время турбины содержат железо, кобальт и никель, смешанные с редкоземельными элементами, но все они слишком дорого стоят и трудно добываются.

    Сеспедес и его команда уверены, что технологию предстоит ещё довольно долго дорабатывать. Прежде всего, физики хотят сосредоточиться на том, чтобы заставить эффект “искусственного” магнетизма длиться дольше (сейчас он держится всего несколько часов) и сделать его более ощутимым. Однако тот факт, что эксперимент был успешно проведён с марганцем даже при комнатной температуре, уже является большим успехом.

    Данное открытие может привести к созданию новых видов гибридных металлорганических магнитов, которые могут быть полезны, к примеру, в рентгенографии. Об этом исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.

    Наблюдаемый эффект может быть использован в спинтронике, а также в квантовых компьютерах будущего.

    Железо и алюминий и их свойства

    ЖЕЛЕЗО И АЛЮМИНИЙ И ИХ СВОЙСТВА  [c.4]

    Металлы широко распространены в природе из более чем 100 известных в настоящее время химических элементов периодической системы элементов Менделеева 71 являются металлами. Наиболее распространенными в технике металлами являются железо, медь, алюминий, цинк, никель, хром, марганец, вольфрам, магний, свинец, олово и др. В последнее время все большее распространение получают титан, бериллий, ниобий, цирконий, германий, тантал и др. Металлы обладают определенным сочетанием химических, физико-механических и технологических свойств, отличающих их от других твердых тел — неметаллов или металлоидов.  [c.95]


    Металлические сплавы — кристаллические тела, полученные При сплавлении металлов с другими металлами или неметаллами. К важнейшим промышленным сплавам относятся сталь и чугун — сплавы металлов с неметаллами сплавы меди — бронза и латунь сплавы алюминия и ряд других — сплавы металлов с металлами. Составляющие части сплава называются компонентами. Число компонентов может быть равно двум, трем, четырем и более. Получение сплава ие всегда возможно. Например, железо со свинцом, свинец с цинком не образуют сплава, так как в жидком виде они не дают раствора. Обязательное условие для образования сплава — получение однородного жидкого раствора соединившихся компонентов. При затвердевании сплавы образуют различные типы соединений, определяющие их внутреннее строение. Внутреннее строение сплавов резко отличается от строения металлов, из которых они получены, поэтому и свойства сплавов отличаются от свойств их компонентов.  [c.18]

    Другие элементы, например, азот, углерод, тантал, медь, ниобий, золото, титан, молибден, мышьяк, цинк, вольфрам, алюминий, ванадий, марганец, хром, кремний и бор, расположенные слева от указанной границы, могут образовывать диффузионные покрытия, причем диффузионные слои кремния, бора и других элементов, полученные на железе и стали, повышают механические свойства их поверхности.  [c.115]

    Латуни. Латунями называются сплавы меди с цинком (простые латуни). Введение в латунь небольших количеств олова, никеля, алюминия, марганца, железа и других добавок во многих случаях улучшает механические свойства сплава и его коррозионную стойкость (специальные латуни). Простые латуни нашли применение для изготовления арматуры котлов, конденсаторов и других деталей. В химическом машиностроении сплавы Си — 2п вследствие их низкой коррозионной стойкости нашли небольшое применение.  [c.224]

    Применяется иногда способ Ц. даже без тока, т. н. контактный способ, основанный на действии электродвижущей силы гальванич. пары, образующейся при взаимном контакте покрываемого металла с другим, более электроотрицательным металлом. Для Ц. железа в качестве такого контактного металла применяют обычно алюминий и ведут процесс в щелочном горячем растворе цинковой соли (в алюминиевых сетчатых корзинах) в течение нескольких часов. Этот метод не дает толстых хороших покрытий. Получаемые обычно тонкие пленки покрытия имеют удовлетворительный вид, но защитные свойства их невысокие.  [c.390]


    Наиболее эффективными легирующими компонентами, повышающими устойчивость железа к окислению на воздухе, являются алюминий и хром, особенно если использовать их с добавками никеля и кремния. Отмечено, что сплав 8 % А1—Fe обладает такой же устойчивостью к окислению, как и сплавы 20 % Сг— 80 % Ni [55]. К сожалению, применение стойких к окислению А1—Fe-сплавов ограничено их низкими механическими свойствами, малой прочностью защитных оксидных пленок и способностью алюминия образовывать нитриды, вызывающие охрупчивание. Некоторые из этих недостатков А1—Fe-сплавов преодолеваются посредством легирования хромом.  [c.204]

    Бронзы обладают высокими антифрикционными свойствами, хорошим сопротивлением коррозии, а также хорошей обрабатываемостью и литейными свойствами. В связи с этим бронзы широко применяют в подшипниках скольжения, направляющих, червячных и винтовых колесах, гайках винтовых механизмов, для изготовления арматуры и т. п. Бронзы по основному, кроме меди, компоненту делят на оловянистые, свинцовистые, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и др. Их обозначают буквами Бр и условными обозначениями основных компонентов А — алюминий, Б — бериллий, Ж — железо, К —кремний, Мц —марганец, Н — никель, О — олово, С — свинец, Ц — цинк, Ф — фосфор, а также цифрами, выражающими среднее содержание компонентов в процентах. Например, Бр ОФ 10-1 обозначает бронзу с содержанием 10% олова и 1% фосфора. Фосфористую (Бр ОФ 6,5-1,5) и бериллиевую (Бр Б 2,5) бронзы применяют для изготовления трубчатых пружин, мембран, моментных пружин (волосков) и т. д. Механические свойства и области применения других марок бронз приведены в табл. 16.3.  [c.162]

    В современной технике все шире применяют высоколегированные сплавы на основе железа, никеля, молибдена, титана, алюминия, меди и т.д., предназначенные для работы в условиях высоких температур и напряжений, активных сред и др. Свойства этих сплавов в большой мере зависят от характера их микроструктуры — величины зерна, степени и характера разнозернистости и т.д.  [c.382]

    Алюминий повышает механические свойства латуней и улучшает коррозионную стойкость их в отношении общей коррозии. Железо задерживает рекристаллизацию латуней и измельчает зерно. Однако при содержании железа более 0,03% латуни обнаруживают магнитные свойства. Особенно благоприятное действие железо оказывает на латуни в сочетании с марганцем, никелем и алюминием.  [c.175]

    Состав и некоторые свойства органических теплоносителей приведены в табл. 16.1 и 16.2. Кроме перечисленных здесь теплоносителей применяются также минеральные масла, например, цилиндровое и компрессорное. Недостатком всех органических теплоносителей является то, что они горючи и при температуре выше 400 °С разлагаются. Преимуществом органических теплоносителей перед другими является их относительная инертность к конструкционным материалам. В контакте с органическими теплоносителями устойчивы чугун, железо, углеродистые и нержавеющие стали, медь, алюминий.  [c.255]

    При изготовлении приспособлений нельзя использовать железо, медь или их сплавы, так как они, растворяясь в солях, лишают их флюсующих свойств и делают непригодными для пайки алюминия. Материалами для приспособлений могут быть инконель, алюминий и монель-металл, а также другие металлы, но металлизированные алюминием.  [c.285]

    Основные примеси в алюминии — железо и кремний — существенно влияют на свойства сплавов магналий, поэтому их содержание ограничивается обычно 0,3—0,5% каждого. Для реализации всех преимуществ этих сплавов суммарное содержание железа и кремния предпочтительно ограничивать 0,5 /о. Присутствие в сплавах магналий более 0,05 о Си заметно понижает их коррозионную стойкость.  [c.172]

    Так же, как и в случае сплавов типа дур-алюмин листы из этих сплавов производятся преимущественно плакированными. Для плакировки применяются специальные сплавы алюминия с цинком или с цинком и магнием . Железо и кремний в этих сплавах являются вредными примесями и количество их ограничивается обычно 0,5—О.бс/р каждого. Состав некоторых из этих сплавов, нашедших промышленное применение, и их механические свойства приведены в соответствующих таблицах.  [c.189]

    От руды промышленного значения требуется, чтобы концентрация нужного металла в ней делала извлечение его технически осуществимым и экономически целесообразным. Подобная минимальная концентрация бывает различной в зависимости от химических и физических свойств металлов и их соединений, поскольку эти свойства определяют способ извлечения их из руд. Так, для меди минимальная концентрация может быть не больше 1%, для магния допустима концентрация 0,13 п (как, например, в морской воде), а для алюминия и железа концентрация металла должна быть выше 30%. Развитие технологии н изменение экономических требований непрерывно меняют уровень минимальных концентраций металлов в руде и других исходных материалах, идущих для промышленного производства. Нагляднее всего это можно показать на примере меди отходы от ее производства, которые раньше выбрасывались за ненадобностью, сейчас перерабатываются заново, поскольку технологические достижения позволяют извлекать медь при меньшем ее содержании в исходном сырье.  [c.18]


    Характер соединений индия, как и других металлов, зависит от валентности, типа образующихся связей и размера атомов или ионов, входящих в соединение. Индий обладает химическими свойствами, в известной степени сходными со свойствами алюминия, железа и особенно олова, несмотря на различие их характерных валентностей. Некоторые более распространенные соединения индия будут рассмотрены ниже.  [c.228]

    Следует прежде всего отметить сходство химических свойств обусловленное одинаковым строением наружных оболочек. Но благодаря большому изменению энергии, происходящему при последовательном заполнении с(-уровней, последние сильно сближаются с наружными уровнями и некоторые электроположительные элементы обнаруживают переменную валентность. Так, в переходных элементах группы железа уровень 3d оказывается близким к уровню 4s и в определений валентности принимает участие не только последняя оболочка, но и предшествующая ей. Железо, например, может быть и двух-, и трехвалентным хром имеет валентность +2 (при окислении), когда он отдает один электрон 4s и один из 3d, или валентность -ЬЗ при потере одного из 4s- и двух из Зс -электрон,ов и, наконец, валентность +6 при потере одного электрона 4s и всех пяти электронов 3d-, у марганца валентность меняется от 2 до 7. Медь не является переходным элементом. Подгруппа 3d целиком заполнена. Однако медь бывает двухвалентной. Это частично объясняется тем, что оболочка из 18 электронов (3s 3p 3d °) недостаточно устойчива и некоторые Зс/-электроны могут участвовать в химическом взаимодействии. Изменение валентности в нормальных элементах возможно и по другой причине. Например, у таллия (2 = 81) и свинца (z = 82) часто валентность бывает не 3 и 4, а 1 и 2, хотя внешняя оболочка их содержит 6s p – и 6s2p2 3jieKxpoHbi соответственно. Это объясняется тем, что устойчивость подгруппы rts возрастает с увеличением номера периода п, которое отвечает главному квантовому числу, и в некоторых химических реакциях электроны 6s не принимают участия, а участвуют только 6/7-электроны. Алюминий г = 3) который, как и таллий, находится в III группе, всегда трехвалентен.  [c.15]

    Железо-яикель-алюминиевые сплавы, как и железо-никель-алюминиево-медные и железо-никель-алюминие-во-кобальтовые, используются для получения деталей металло-керамическим способом. Этот способ особенно выгоден для изготовления мелких деталей весом от долей грамма до 30 г. Применение металлокерамической технологии решило вопросы производства мелких деталей из сплавов, содержащих кобальт. Металлокерамическая технология обеспечивает при производстве деталей из этих сплавов меньще отходов вследствие отсутствия литейных дефектов, лучшей шлифуемости, большей механической прочности и однородности. При давлении 4—8 г/см и спекании в чистом водороде при 1 300° С металлокерамические магниты из железо-ни-кель-алюминиевого сплава имеют плотность на 8—7% меньше, чем литые, и магнитные свойства, близкие к таковым у литых магнитов. Существует два способа получения магнитов по металлокерамическому принципу. В первом случае детали из смеси чистых порошков или их лигатуры прессуются в пресс-формах в два приема сначала при пониженных давлении и температуре, потом — при полном давлении и последующим окончательным спеканием завершающей операцией является  [c.365]

    Сплавы называют изотропными, так как их магнитные свойства одинаковы, независимо от направления намагничивания. Основными материалами этой группы являются сплавы на основе алюминия, никеля, меди и железа. Эти сплавы отличаются высокой твердостью и хрупкостью, даже в горячем состоянии они не поддаются ковке и прокатке, магниты из них изготовляют литьем или прессованием из порошков. Получение высокой коэрцитивной силы связано с механизмом дисперсионного твердения. При определенных условиях охлаждения сплава появляются две фазы слабомагнптный твердый раствор железа и алюминия (Р -фаза) и однодоменные частицы почти  [c.264]

    Даже у эффективных магниевых сплавов и при благоприятных условиях значения не превышают 0,55—0,65. Причиной большой доли собственной коррозии является выделение водорода, образующегося по катодной параллельной реакции согласно уравнению (7.56), или же развитие свободной коррозии частиц, отделенных от протектора при сильно трещиноватой его поверхности (см. раздел 7.1.1 [2—4, 19— 21]). Магниевые протекторы изготовляют в основном из сплавов. Содержание железа и никеля не должно превышать 0,003 %, так как при этом их свойства ухудшаются. Влияние меди не является однозначным. Верхним пределом ее содержания считается 0,02 %. При добавке марганца железо выпадает из расплава и при затвердевании становится безвредным ввиду образования кристаллов железа с оболочкой из марганца. Кроме того, марганец повышает токоотдачу (выход по току) в хлоридсодержащих средах. Содержание марганца должно быть не менее 0,15 %. Алюминий облегчает удаление вредного железа благодаря выпадению вместе с марганцем. Впрочем, чувствительность к повышенным содержаниям железа (более 0,003 %) в присутствии алюминия заметно повышается. При добавке цинка коррозионное разъедание становится более равномерным, к тому же снижается чувствительность к другим загрязнениям. Важнейшим магниевым протекторным сплавом является сплав AZ 63, который удовлетворяет также и требованиям стандарта военного ведомства США MIL-A-21412 А [22].  [c.186]

    Наряду с железом и железными сплавами широкое применение в современной технике находят алюминий и его сплавы. Алюминиевые сплавы делят на две группы деформируемые и недеформируемые (или литейные). Наиболее распространены силумины и дюралюминий. Силумины содержат 10—13% кремния и небольшое количество магния и обладают хорошей коррозионной стойкостью из-за образования на их поверхности защитного слоя SiOj. Дюралюминий отличается высокими механическими свойствами наряду с легкостью. Изделия из этого сплава при равной прочности в два раза легче стальных. Коррозионная стойкость чистого алюминия во много раз выше, чем алюминиевых сплавов, в особенности сплавов, содержащих медь, железо и никель. Несмотря на то что алюминий имеет отрицательный потенциал (—1,67В), он является довольно коррозионностойким во многих средах в воде, в большинстве нейтральных сред и в сухой атмосфере. Такое поведение алюминия обусловлено его способностью к самопассивации. В зависимости от условий алюминий покрывается защитной пленкой разной толщины — от 150 до ЮООА, которая состоит из AljOj или AljOj  [c.72]


    В зависимости от плотности и назначения порошковые материалы подразделяются на две группы 1) плотные — материалы с минимальной пористостью, изготовленные на базе порошков железа, меди, никеля, титана, алюминия и их сплавов и 2) пористые, в которых после окончательной обработки сохраняется свыше 10-15 % пор по обьему. Первая группа материалов нашла широкое применение в машино- и приборостроении, автомобильной и авиационной технике и других отраслях оборонного и общегражданского производства. Высокая пористость материалов второй группы обеспечивает приобретение ими специальных свойств и позволяет применять их для изготовления специальных изделий (изделий анти-  [c.789]

    Железо и стали. Сдвиговая прочность и упругие свойства железа и сталей в ударно сжатом состоянии изучены менее подробно по сравнению с медью и алюминием и в более узкой области значений О]. Методом измерения главных напряжений динамическая прочность стали Ст.З исследована в [27, 55]. Результаты этих работ и дополнительных экспериментов приведены в табл. 6.12. Их. обработка дает аналитическую связь линейного типа между главными напряж иями (в гигапаскалях)  [c.210]

    Раскисление стали ведется для удаления из нее окислов и главным образом железа, вызывающего красноломкость стали и понижение механических свойств. По условиям раскисления различают спокойную и кипящую сталь. Спокойная сталь раскисляется ферромарганцем, ферросилицием и алюминием излом слитка плотный. Кипящая сталь раскисляется только ферромарганцем в ней содержится значительное количество газовых пузырей, сваривающихся при прокате. Раскисление доменным ферромарганцем и ферросилицием ведется непосредственно в конвертере, а раскисление 45-процентным ферросилицием и алюминием — в ковще при введении их в струю металла, когда он сливается из конвертера в ковщ. Ввод их в конвертер не достигнет цели — из-за легкости они не погрузятся в металл.  [c.31]

    Дуговая сварка плавлением при помощи электрической дуги или других источников тепловой энергии широко распространена благодаря простоте соединения частей металла путем местного расплавления соединяемых поверхностей. Расплавление основного и присадочного металла облегчает их физические контакты, обеспечивает подобно жидкостям смешивание металлов в жидкой сварочной ванне, одновременно удаляя оксиды и другие загрязнения. Происходят металлургическая обработка расплавленного металла и его затвердевание, образуются новые межатомные связи. В кристаллизуемом металле образуется сварной шов (рис. 1.2, в). Свойства сварного шва и соединения в целом регулируются технологией расплавления металла, процессом его обработки и кристаллизации. Взаимная растворимость в лфизико-химических свойств температуры плавления, теплопроводимости и др., а также несходством атомного строения. Некоторые металлы, например железо и свинец и др., не смешиваются при расплавлении и не образуют сварного соединения другие — железо и медь, железо и, никель, никель и медь хорошо смешиваются при сварке образуют твердые растворы. Для соединения металлов, не поддающихся смешиванию при расплавлении, применяют особые виды сварки и методы ее выполнения.  [c.8]

    Осаждающее раскисление осуществляют введением в жидкую сталь растворимых раскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия), содержащих элементы (Мп, Si, А1 и др.), которые в данных условиях обладают большим сродством к кислороду, чем [c.31]

    Латуни подразделяются на двойные сплавы медн с цинком, в которых содержание цинка доходит до 50 о, и многокомпонентные, имеющие в своем составе также алюминий, железо,, марганец, свинец, никель и другие добавки, повышающие механические и физические свойства латуни. Латуни обладают хорошими механическими свойствами, высоким сопротивлением коррозии, хорошо поддаются механической обработке. Их обозначают буквой Л и условным буквенным обозначением основных компонентов, а также числами, обозначающими среднее содержание меди и компонентов. Например, ЛК80-3 — кремнистая латунь, содержащая 80 меди и 3% кремния (остальное — цинк).  [c.163]

    Д. М. Минцем и Я. Д. Раппопортом был предложен метод получения электрохимическим способом высококонцентрированных коагулирующих растворов путем анодного растворения в пластинчатых электролизерах обрезков железа или алюминия в водных растворах серной кислоты или поваренной соли. Это позволяет получать на месте потребления коагулирующие растворы с заранее заданными технологическими свойствами и затем дозировать их в обрабатываемую воду.  [c.221]

    Материалы на основе фенолформальдегидных полимеров (ФФП). Фенолформальдегидные полимеры широко применяют при создании актифрикционных полимерных материалов ввиду их повышенной термической и химической стойкости и износостойкости. Для улучшения триботехнических свойств в ФФП вводят специальные наполнители (графит, свинец, M0S2, оксиды алюминия и меди, кремний, порошки алюминия, железа и меди, а также базальтовые, стеклянные и углеродные волокна, технический углерод, асбест, различные волокна), что позволяет получить самосмазывающиеся материалы с низкими коэффициентом трения без смазки (0,04-0,06) и интенсивностью изнашивания (10 -10 ” ) для подшипников скольжения, уплотнений, направляющих, работающих при повышенных температурах. Известны самосмазывающиеся материалы на основе ФФП следующих марок АТМ-1, AMT-IE, Вилан-9Б, Синтек-2, АМАН-24.  [c.37]

    В механизме окислительного изнашивания важную роль играют строение окисных пленок и их механические свойства. Строение и свойства пленок окислов в значительной степени зависят от их толщины. Тонкие сплошные пленки (1-10) 10 м, как правило, образуются при невысоких и умеренных температурах. Однослойная окалина (окисная пленка) образуется только на чистых металлах с постоянной валентностью, например на алюминии и никеле. Металлы с переменной валентностью (железо, медь, кобальт, марганец), имеющие различные степени окисления, могут давать многослойнук окалину – несколько окисных фаз, отвечающих различным степеням окисления. Порядок расположения слоев от внешней к внутренней поверхности будет соответствовать убыванию содержания кислорода в каждой окисной фазе. Однако эти же металлы в определенных условиях окисления могут образовывать практически однофазные слои, отвечающие одной степени окисления. Более сложная картина наблюдается при окислении сплавов. Металлы, входящие в состав сплавов, обладают различным сродством к кислороду. Это обстоятельство и разная скорость диффузии металлов в пленке окислов обусловливают более или менее сильную сегрегацию атомов металла в окисной пленке. В сложных сплавах при окислении происходит обогащение или обеднение пленки окислов элементами, входящими в сплавы. При этом степень обогащения ИЛИ обеднення зависит от сродства металла к кислороду и от скорости диффузии металла в слое окисла.  [c.131]

    Распространено мнение, что хладноломкость является природным свойством о. ц. к. металлов (например, Fe, Сг, Мо, W, вследствие резкого увеличения их предела текучести при понижении температуры [1]) в отличие от меди, никеля, алюминия и других металлов, имеющих г. ц. к. решетку. Действительно, металлы с г. ц. к. решеткой нехлад -поломки. Однако тантал и щелочные металлы с о. ц. к. решеткой также нехладноломки, чистейшее железо пластично до глубокого охлаждения. С повышением чистоты металлов подгруппы хрома порог хрупкости смещается к низким температурам. Хладноломкость цинка и кадмия обусловлена примесями при чистоте 99,999 % хладноломкость отсутствует. Чистые металлы VA подгруппы также нехладноломки. Хладноломкость у них наблюдается лишь при недостаточно высокой чистоте. Растворимость примесей у металлов VIA подгруппы чрезвычайно мала, и достаточно полная очистка их представляет трудную задачу. Кроме того, при хранении в комнатных условиях они могут поглощать газы из атмосферного воздуха и охрупчиваться.  [c.23]


    Обобщены материалы международной конференции (США, 1982 г.J по механизмам и закономерностям сверхпластической деформации, составу и способам подготовки структуры сверхпластичных сплавов на основе титана, алюминия, никеля и железа. Рассмотрены принципы и особенности обработки давлением и диффуаиоиной сварки материалов в сверхпластическом состоянии. Описаны свойства сверхпластичных сплавов н области их применения. Большое внимание уделено практическим аспектам использования эффекта сверхпластичности.  [c.29]

    Кюри и уменьшая критическую скорость охлаждения, делает эс ектив-ной термомагнитную обработку отливок, существенно повышающую их магнитные свойства. Для этого в сплавах альнико должно быть не менее 18 % Со. Кобальт вводят в основном за счет алюминия и никеля и лишь частично за счет железа. Это приводит к возрастанию В и увеличению энергетического произведения В На, так как кобальт, подобно никелю и алюминию, повышает Нс.  [c.99]

    Увеличение содержания алюминия в бронзах этой системы приводит к повышению механических свойств. Однако, при содержании алюминия свыше 10% отмечается резкое снижение пластичности сплавов, связанное с появлением в структуре хрупкого эвтек-тоида. Р1оэтому верхним пределом содержания алюминия в сплавах этой системы обычно является 9—10%. Увеличение содержания железа в бронзах системы Си—А1—Ре способствует улучшению технологических и повышению их прочностных свойств. Однако, уже небольшие добавки железа ( 1,0%) приводят к появлению в структуре сплавов железистой составляющей в виде мелких рассеянных точечных включений. Повышение содержания железа, особенно в сочетании с нарушением режима литья (пониженная температура заливки и др.), приводит к увеличению числа этих включений и к укрупнению их формы. Иногда на поверхности отливок наблюдается образование сыпи железистой составляющей. Эти места отливок отличаются высокой твердостью и пониженной коррозионной стойкостью. Даже при недлительном хранении отливок в местах скопления включений железистой составляющей появляются ржавые пятна. Все это ограничивает верхний предел содержания железа до — 3—5%. Таким образом, нет основания рассчитывать на получение новых высокопрочных сплавов системы Си—А1—Ре за счет увеличения содержания легирующих  [c.85]

    Сплавы, содержащие 9—14% 51, нашли широкое применение после открытия процесса модифицирования. Модифицирование этих сплавов заключается в обработке их флюсом (1/з N30-)-% ЫаР) или в введении незадолго до литья металлического N3 (0,1%), что измельчает частицы кремния и значительно повышает механические свойства литья (лист IV, 4 и 5). Железо является весьма вредной примесью для всех силуминов, так как образует с кремнием и алюминием тройное химическое соединение ( х конституент), которое кристаллизуется в форме грубых игольчатых кристаллов, сильно снижающих механические свойства сплавов и в первую очередь удлинение. Добавление марганца приводит к образованию четверной фазы А1—51—Ре—Мп, кристаллизующейся в более компактной форме ( китайский шрифт ) и гораздо менее вредной для механических свойств сплавов. Однако при  [c.133]

    Из алюминия и его сплавов можно изготовлять и другие детали, для реакторных установок трубки, вентили и т. д. Сплавы алюминия с титаном устойчивы в воде при температуре 280—300° С, но механические их свойства при этих условиях недостаточны. Сплавы алюминия с титаном (с концентрацией в них 0,2—0,5% железа, 0,2% марганца, 0,2% кремния и 0,5% никеля) достаточно стойки при температуре 315° С. Увеличение концентрации никеля с 0,5 до 2% при температуре воды 250 — 315° С и скорости ее движения 6—7 м1сек приводит к повышению стойкости сплава. Этого не наблюдается в неподвижной воде. Нейтронное облучение на стойкость сплава алюминия с никелем влияет благоприятно. Титан устойчив на воздухе при температуре 400—700° С (сведения противоречивы). В воде и паре титан и его сплавы также устойчивы. Для повышения устойчивости титана к нему добавляют цирконий, ванадий, тантал, молибден и медь в отдельности. В воде при температуре 250—318° С и наличии кислорода скорость коррозии титана (0,45 мг м час) в три-пять раз меньше, чем у нержавеющих сталей.  [c.297]

    ТИКСОТРОГТЙЯ — способность нек-рых дисперсных систем обратимо разжижаться при достаточно интенсивных механич. воздействиях (перемешивании, встряхивании) и отвердевать (терять текучесть) при пребывании в покое. Т.— характерное свойство коагуляц. структур, к-рые можно подвергать разрушению neoi раниченное число раз, причём каждый раз их свойства полностью восстанавливаются. Примерами типичных тиксотропных структур могут служить системы, образующиеся при коагуляции водных коллоидных дисперсий гидроокиси железа, гидроокиси алюминия, пятиокиси ванадия, суспензий бентонита, каолина.  [c.113]

    Алюминиевые бронзы. Наиболее часто применяют алюминиевые бронзы двойные и добавочно легированные N1, Мп, Ре и др. Сплавы, содержащие до 9 % А1, однофазные и состоят только из а-твердого раствора алюминия в меди. Фаза р, существующая при температуре свыше 565 “С, представляет собой твердый раствор на базе электронного соединения СнаА1. При содержании алюминия более 9 % в структуре появляется эвтектоид а -р у (у — электронное соединение Сиэ2А19). Фаза сс пластична, но прочность ее невелика. Двухфазные сплавы а -р у имеют повышенную прочность, но пластичность их заметно ниже (рис. 194, б). Железо измельчает зерно и повышает механические и антифрикционные свойства алюминиевых бронз. Никель – улучшает механические свойства и износостойкость как при низких, так и при высоких температурах (500—  [c.415]

    Почти все промышленные сплавы алюминия и магния содержат марганец, который повышает их коррозионную стойкость и механические свойства (твердость). Содержание марганца редко превышает 1,2% для магниевых и 1,5/0 для алюминиевых сплавов. При производстве алюминиевых сп.чавов электролитический марганец конкурирует с чистыми окислами, карбонатом марганца и ферромарганцем с низким содержанием железа, которые можно добавлять непосредственно в восстановительные тигли, а при производстве магниевых сплавов — с чистым хлоридом марганца, который добавляют в плавильные тигли.  [c.398]

    Вопрос о влиянии незначительных примесей и металлических добавок иа механические свойства редкоземельных металлов мало изучен для иттрия эти данные известны [14]. Обычные примеси элементов внедрения (углерод, азот, кислород и водород), если они присутствуют в малом количестве, слабо влияют на пластичность и прочность иттрия, чем последний разительно отличается от большей части прочих металлов. Твердость, пластичность н предел текучести иттрия больше всего зависят от предшествующей термообработки, ориентировки зерен и степени наклепа. Титан, ванадий и хром дают с иттрием сходные диаграммы состояния, в которых эвтектика смещена к богатому иттрием краю диаграммы. В копцеитращ1и до 5″6 эти металлы не оказывают вредного влияния на пластичность иттрия. Кремний, алюминий, железо н никель малорастворимы в иттрии, так что в концентрации до 0,5% они почти не отражаются на прочности и величине предела текучести иттрия. В пределах до 5% их содержания пластичность иттрия понижается.  [c.602]


    Какие металлы магнитятся?

    Есть три элементарных металла, обладающих магнитными свойствами: 


    Соединения и сплавы также могут быть магнитными, если они содержат железо, кобальт или никель. Общие магнитные сплавы включают:

    Магнитный металл при намагничивании создает магнитное поле. Металлы, которые могут намагничиваться, называются «ферромагнитными». В своем естественном состоянии эти металлы обычно сами по себе не обладают магнитными свойствами, но их притягивают объекты, создающие магнитные поля.Когда они намагничиваются, они сами становятся магнитами.

    При работе с любым металлом важно знать, является ли он ферромагнитным. Иногда ферромагнитные свойства сплава, такого как сталь, невероятно полезны для притяжения или отталкивания других материалов. Но если вы хотите избежать воздействия ненужных магнитных сил на ваши материалы, вы можете отказаться от ферромагнитных металлов в своем проекте.

    Что делает металл магнитным?

    Если кристаллическая структура атомов внутри куска металла выровнена так, что все атомы обращены в одном направлении, этот металл будет магнитным.В большинстве материалов атомы не выровнены по какой-либо схеме.

    Только ферромагнитные материалы способны намагничиваться. В своем естественном состоянии атомы ферромагнитных металлов обычно не выровнены, но их необходимо намагнитить. Когда вы намагничиваете металл, вы создаете один из трех типов магнитов:

    • Постоянные магниты
    • Временные магниты
    • Электромагниты

    Постоянный магнит представляет собой металл, кристаллическая структура которого постоянно перестраивается.Временный магнит — это металл, который создает магнитное поле только при определенных условиях.

    Электромагнит создается путем намотки провода вокруг ферромагнитного материала и пропускания через него электрического тока. Этот тип магнита создает магнитное поле только до тех пор, пока работает электричество. Эта связь также работает в обоих направлениях. Перемещая магнит через спиральный провод, вы можете создать электрический ток.

    Многие распространенные металлы, такие как алюминий, медь, латунь, золото, серебро, титан, вольфрам и свинец, не являются ферромагнитными.Их нельзя превратить в магниты, и они не будут притягиваться к магнитным полям.

    Являются ли магнитные металлы прочнее немагнитных металлов?

    Магнитные свойства металла не связаны с силой или слабостью этого металла. Некоторые ферромагнитные металлы, такие как сталь, являются одними из самых прочных. В качестве альтернативы другие прочные металлы, такие как титан, не являются ферромагнитными.

    Существует также целая категория магнитов, называемых «мягкими» магнитами. Они часто изготавливаются из отожженного железа или стали, что просто означает, что они были физически или химически изменены, чтобы уменьшить их твердость.И многие из самых мягких металлов, известных нам, такие как свинец, золото и олово, не являются ферромагнитными.

    Могут ли металлодетекторы обнаруживать немагнитные металлы?

    Металлодетекторы

    обнаруживают немагнитные металлы, такие как золото, серебро, медь и олово. Только ферромагнитные материалы, такие как железо, кобальт и никель, достаточно сильно притягиваются к магнитным полям, чтобы считаться действительно магнитными. Однако все металлы можно отнести к одной из трех категорий:

    • Ферромагнитный
    • Парамагнитный
    • Диамагнетик

    Парамагнитные и диамагнитные металлы очень слабо взаимодействуют с магнитными полями, которые не могут наблюдаться нормальными человеческими органами чувств, но могут быть обнаружены с помощью металлодетекторов.

    Примеры использования магнитных металлов

    Потенциальные области применения магнитных металлов безграничны. Эти чрезвычайно универсальные материалы находят применение почти во всех аспектах нашей повседневной жизни.

    Магниты можно использовать для:

    • Временное крепление предметов к другому ферромагнитному материалу
    • Создание компаса
    • Строительные динамики и микрофоны
    • Запись данных, видео или аудио на ленты или другие магнитные системы хранения данных, такие как жесткие диски
    • Игрушки
    • Звукосниматели для электрогитар
    • Магнитные полосы на кредитных, дебетовых и других банковских картах
    • Электродвигатели
    • Перемещение больших кусков металлолома, например автомобилей
    • Поезда Mag-lev (или «магнитная левитация»)
    • Производство электроэнергии
    • Магнитно-резонансная томография (МРТ)

    Если принять во внимание, что магниты могут притягиваться или отталкиваться друг от друга в зависимости от их ориентации, а также то, что магнит может также использоваться для создания электричества в сочетании с токопроводящим проводом, возможности поистине безграничны.

    Как намагниченность влияет на ценообразование?

    Поскольку ферромагнитные металлы, обладающие магнитными свойствами, обладают такими свойствами благодаря своей атомной и химической структуре, их ценообразование не связано с дополнительными затратами. Лист ферромагнитной нержавеющей стали всегда будет ферромагнитным из-за самой своей природы.

    Однако, если вы ищете постоянный магнит, это, вероятно, повлияет на цену. Поскольку постоянное намагничивание куска металла требует дополнительной обработки и труда, эти материалы часто будут стоить дороже, чем их ненамагниченные аналоги.

    Mead Metals может помочь

    Если вам нужен магнитный металл для любого типа проекта, Mead Metals здесь для вас. Наша ниша — высококачественные, небольшие объемы, специальные металлы, и мы хотим работать с вами! Начните работу над своим проектом, запросив быстрое предложение сегодня.

    Магнитные свойства – обзор

    Применение

    Иногда магнитные свойства представляют собой дополнительную информацию для поддержки других данных, таких как микроанализ.Однако, установив, как магнитные свойства связаны со структурой, их можно использовать в тех случаях, когда информацию о структуре невозможно получить другими способами. Примером может служить определение природы активных центров металлоферментов: почти половина важных ферментов содержат один или несколько переходных металлов в активном центре. Из-за большой молекулярной массы часто невозможно определить количество атомов металла с помощью простого химического анализа. Так было в случае с пурпурной кислой фосфатазой (стр.а.п.) серии. Папа из животных источников считалось, что Aisen et al содержит одно Fe на молекулу. (округление в меньшую сторону из анализа 1,3) и Zerner et al . содержать два атома железа (округление в большую сторону от 1,6) на основе того же результата анализа объемного железа в пределах экспериментальной погрешности. Знание количества присутствующих атомов железа важно для понимания функции и механизма фермента. Авторские измерения этой системы были основаны на предположении, что если бы было два атома железа, магнетизм был бы вдвое больше, чем если бы было только одно железо. настоящее время.Удивительно, но магнетизм был намного меньше, чем ожидалось, в любом случае, из чего стало ясно, что железо присутствует, но очень специфическим образом, а именно, два магнитно-связанных атома железа, связанных как Fe(III)-O-Fe(III) (уравнение [10], где S =5/2):

    [10]χM=Ng2β23kT⋅∑sS(S+1)(2S+1)e−ES/kT∑s(2S+1)e −ES/kT

    Таким образом, магнитный метод не только дал правильное количество железа, но и показал существенную структурную особенность. Сильная магнитная связь требует, чтобы не было спектра электронного спинового резонанса (ЭПР), хотя ранее ферменты характеризовались с помощью ЭПР.Так называемый характеристический спектр был обусловлен наличием =ex+S(2S−1)[2(S+1)g1−g2]2−8xS(S+1)(g1−g2)212(2S+1)kT[(S+1)ex+S]

    вездесущей примеси и в этом случае магнитный метод намного превосходит другой (высокочувствительный) аналитический метод (ЭПР).

    При замене одного Fe на медь(II) магнитное поведение (уравнение [11]) довольно похоже на то, что наблюдается для другого фермента, цитохромоксидазы (Fe-Cu).Если г 1 и г 2 относятся к меди и железу соответственно, то спин S для железа будет равен 5/2 в нормальном состоянии железа(III) или 2 для железа(II). ). Когда одно из желез заменяется цинком (II), магнетизм сильно возрастает, что соответствует одному железу (III) (цинк (II), не имеющий d электронов, ничего не вносит), и его поведение соответствует уравнению [6 ], закон Кюри. Форма Zn–O–Fe все еще работает как нормальный фермент на своем субстрате.Это очень важно, потому что фосфатаза растительной кислоты (из фасоли) анализируется на железо и цинк и обладает магнетизмом по закону Кюри, что подразумевает центр Zn-O-Fe. Когда цинк заменяется железом, он ведет себя как животная форма и также продолжает работать на своем субстрате; природа уже давно провела эксперимент по замещению металлов.

    И снова было обнаружено, что фермент уреаза содержит димерный центр никеля (II) только на основании его магнитных свойств (уравнение [10] с S =1). В больших белках, таких как ферритин, сильное сцепление наблюдается в Fe-O-фосфатном центре, подобно маленькому кусочку ржавчины, заключенному в белковую оболочку.Точно так же нитрогеназы содержат ряд связанных желез.

    Использование магнетизма в исследованиях минералов и комплексов переходных металлов упомянуто выше. Индивидуальные атомы металла обнаруживают свое присутствие и связывающее окружение (плоское, тетраэдрическое и т.д., включая искажение) в своих T -зависимых магнитных свойствах – отклонении от Кюри–Вейсса (уравнение [6]).

    [12]χM=Ng2β23kT⋅S+1S+22S+3x+SS+12S+1y+SS−12S−12S+3x+2S+1y+2S−1

    [13]χM=Ng2β212kT⋅2S+32S +5S+2a+2S+12S+3S+1b+S2S-12S+1c+2S-32S-1S-1S+2a+S+1b+Sc+S-2

    Аналогично выявлена ​​магнитная связь по всей решетке по зависимости х против Т , и это показывает, насколько тесно связаны металлы.Это большая тема, выходящая за рамки данной статьи.

    Многие системы имеют небольшие связи, когда всего два или три металла связаны в молекулу. Типичными примерами являются димеры меди. Таким образом, магнитная восприимчивость ацетата меди(II) резко отклоняется от закона Кюри. Он был проанализирован как биядерная, а не мономерная структура задолго до того, как это подтвердила рентгеновская кристаллография. В настоящее время известно, что до трети соединений меди (II) имеют некоторые такие магнитные связи, которые можно проанализировать как лигандные мостики.

    Текущий интерес к передовым материалам, или материалам двадцать первого века, делает связь между переходными металлами и лантаноидами важной, поэтому необходимо учитывать сильно магнитные центры (большие значения S ).

    Например, для соединения ( S =1) металла с другим металлом, имеющим спин S не менее 1 (т. е. S 1 =1 и S2=S>12), магнетизм описывается уравнением [12], где x=e2s+4J/kT,y=e2SJ/kT.

    В системе Ni II –Co II ( S =3/2) уравнение [12] принимает вид +1

    Для ( S =3/2) соединения металла с другим металлом, имеющим спин S больше 1 (т.э., S 1 =3/2 и S 2 = S >1), магнетизм описывается уравнением [13] где a=e6S+3J/kT,b=e4SJ/ kT,c=e2S−1J/kT.

    Например, при сочетании переходного металла S =3/2 с лантаноидом S =3 уравнение [13] принимает вид /kT+4e12J/kT+3e5J/kT+2

    По силе связи и форме кривой мы можем различать различные молекулярные формы.Каждая пара металлов имеет свою характерную сигнатуру: кривые х по сравнению с Т , представленные этими уравнениями, могут надежно различать различные представленные центры. Точное измерение дает силы связи (значения J ), которые показывают, насколько сильна связь между металлами, например, одноатомный мостик или более крупный мостик, такой как имидазольная или карбоксильная группа. Это даже различает разные типы одноатомных мостиков, например, окисленную форму р.а.п. имеет сильную связь Дж (-80 см -1 ) из-за Fe(III)-O-Fe(III), тогда как восстановленная форма имеет гораздо более слабую связь (-20 см -1 ), что указывает на мостик ОН ( имеющие более слабые связи Fe-O и, следовательно, более слабое перекрытие орбит).

    Новые высокотемпературные сверхпроводники на основе железа и оксида меди обладают общими ключевыми магнитными свойствами

    Нейтронные установки NIST обнаруживают интригующие сходства, которые могут раскрыть энергетические и экологические преимущества

    Магнитная структура новых сверхпроводников на основе железа была определена на тепловом трехосевом спектрометре в Центре нейтронных исследований NIST.Физики Джефф Линн и Ин Чен готовят прибор к использованию.

    Кредит: © Роберт Рат

    ГЕЙТЕРСБУРГ, Мэриленд — В ходе первоначальных исследований нового класса высокотемпературных сверхпроводников, открытых ранее в этом году, исследование Национального института стандартов и технологий Министерства торговли США (NIST) показало, что новые сверхпроводники на основе железа обладают сходными необычными магнитными свойствами с ранее известные сверхпроводящие материалы на основе оксида меди.Исследование опубликовано в Advanced Online Publication журнала Nature от 28 мая.

    Когда-нибудь эти сверхпроводники могут обеспечить энергетическую и экологическую выгоду, поскольку они могут значительно повысить эффективность передачи электроэнергии по электрической сети или хранения электроэнергии в непиковые часы для последующего использования.

    «Хотя мы до сих пор не понимаем, как магнетизм и сверхпроводимость связаны в сверхпроводниках на основе оксида меди, — объясняет сотрудник NIST Джеффри Линн из Центра нейтронных исследований NIST (NCNR), — наши измерения показывают, что новые материалы на основе железа разделяют то, что кажется критическим взаимодействием между магнетизмом и сверхпроводимостью.”

    Важность магнетизма для высокотемпературных сверхпроводников поразительна, поскольку магнетизм сильно мешает обычным низкотемпературным сверхпроводникам. “Лишь несколько магнитных примесей в низкотемпературных сверхпроводниках снижают сверхпроводящие свойства”, – говорит Линн.

    By Напротив, сверхпроводники на основе оксида меди, открытые в 1986 г., выдерживают более сильные магнитные поля при более высоких температурах. охлаждаться жидким азотом до 77 Кельвинов (-196 по Цельсию).

    Ранее в этом году японские исследователи обнаружили, что новый класс сверхпроводящих материалов на основе железа также имеет гораздо более высокие температуры перехода, чем обычные низкотемпературные сверхпроводники. Это открытие вызвало у физиков и материаловедов новый ажиотаж, напоминающий волнение, вызванное открытием первых высокотемпературных сверхпроводников более 20 лет назад.

    Предыдущие исследования сверхпроводников на основе оксида меди показали, что они состоят из магнитно-активных медно-кислородных слоев, разделенных слоями немагнитных материалов.Путем «легирования» или добавления различных элементов к немагнитным слоям этого обычно изолирующего материала исследователи могут манипулировать магнетизмом для достижения электропроводности, а затем сверхпроводимости.

    Часть команды, которая определила магнитную и кристаллическую структуру нового сверхпроводника на основе железа с помощью инструмента Центра нейтронных исследований NIST, который они использовали для эксперимента. На фото слева: Джеффри Линн (NIST), Уильям Рэтклифф II (NIST), Пенгчен Дай (Университет Теннесси, Национальная лаборатория Ноксвилля/Ок-Риджа), Цин Хуан (NIST) и Кларина де ла Круз (Университет Теннесси, Ноксвилл).

    Кредит: НИСТ

    Группа ученых, изучающая сверхпроводники на основе железа, использовала NCNR, установку, использующую интенсивные пучки нейтральных частиц, называемых нейтронами, для исследования атомной и магнитной структуры нового материала.

    Когда нейтроны исследовали образец на основе железа, предоставленный учеными-материаловедами из Пекина, они обнаружили магнетизм, аналогичный тому, что обнаружен в сверхпроводниках на основе оксида меди, то есть слои магнитных моментов, как и многие отдельные стержневые магниты, чередующиеся со слоями. из немагнитного материала.Линн отмечает, что многослойная атомная структура систем на основе железа, как и материалов на основе оксида меди, делает маловероятным, что эти сходства являются случайностью.

    Одним из захватывающих аспектов этих новых сверхпроводников является то, что они принадлежат к обширному классу материалов, в которых возможно множество химических замен. Эта универсальность уже открывает новые направления исследований для понимания происхождения сверхпроводимости, а также должна позволить адаптировать сверхпроводящие свойства для коммерческих технологий.

    Исследователи из следующих учреждений сотрудничали с NIST в этих исследованиях: Университет Теннесси, Ноксвилл; Окриджская национальная лаборатория; Университет Мэриленда; Лаборатория Эймса; Университет штата Айова и Пекинская национальная лаборатория физики конденсированного состояния Китайской академии наук.

    *С. де ла Круз, К. Хуанг, Дж.В. Линн, Дж. Ли, В. Рэтклифф II, Дж. Л. Зарестки, Х.А. Мук, Г.Ф. Чен, Дж.Л. Луо, Н.Л. Ван и П. Дай. Магнитный порядок, близкий к сверхпроводимости, в слоистых системах La(O 1-x F x )FeAs на основе железа. Nature Advanced Online Publication, 28 мая 2008 г.

    Не все железо является магнитным (магнитные элементы)

    Вот вам фактоид об элементе: не все железо является магнитным. Аллотроп a является магнитным, но когда температура повышается так, что форма a изменяется на форму b , магнетизм исчезает, хотя решетка не меняется.

    Основные выводы: не все железо является магнитным

    • Большинство людей считают железо магнитным материалом.Железо ферромагнитно (притягивается к магнитам), но только в определенном диапазоне температур и других специфических условиях.
    • Железо является магнитным в своей альфа-форме. Форма α возникает при температуре ниже особой температуры, называемой точкой Кюри, которая составляет 770 °C. Выше этой температуры железо является парамагнитным и лишь слабо притягивается к магнитному полю.
    • Магнитные материалы состоят из атомов с частично заполненными электронными оболочками. Таким образом, большинство магнитных материалов являются металлами. Другие магнитные элементы включают никель и кобальт.
    • Немагнитные (диамагнитные) металлы включают медь, золото и серебро.

    Почему железо магнитится (иногда)

    Ферромагнетизм — это механизм, с помощью которого материалы притягиваются к магнитам и образуют постоянные магниты. На самом деле это слово означает железный магнетизм, потому что это наиболее известный пример явления, который ученые впервые изучили. Ферромагнетизм — это квантово-механическое свойство материала. Это зависит от его микроструктуры и кристаллического состояния, на которое могут влиять температура и состав.

    Квантово-механическое свойство определяется поведением электронов. В частности, веществу необходим магнитный дипольный момент, чтобы быть магнитом, который исходит от атомов с частично заполненными электронными оболочками. Атомы с заполненными электронными оболочками не являются магнитными, потому что их дипольный момент равен нулю. Железо и другие переходные металлы имеют частично заполненные электронные оболочки, поэтому некоторые из этих элементов и их соединений являются магнитными. В атомах магнитных элементов почти все диполи располагаются ниже особой температуры, называемой точкой Кюри.Для железа точка Кюри достигается при 770 °C. Ниже этой температуры железо ферромагнитно (сильно притягивается к магниту), но выше ее железо меняет свою кристаллическую структуру и становится парамагнитным (лишь слабо притягивается к магниту).

    Прочие магнитные элементы

    Железо — не единственный элемент, проявляющий магнетизм. Никель, кобальт, гадолиний, тербий и диспрозий также являются ферромагнетиками. Как и в случае с железом, магнитные свойства этих элементов зависят от их кристаллической структуры и от того, находится ли металл ниже точки Кюри.α-железо, кобальт и никель являются ферромагнитными, а γ-железо, марганец и хром — антиферромагнитными. Газообразный литий становится магнитным при охлаждении ниже 1 Кельвина. При определенных условиях марганец, актиноиды (например, плутоний и нептуний) и рутений являются ферромагнитными.

    Хотя магнетизм чаще всего встречается в металлах, он также редко встречается в неметаллах. Жидкий кислород, например, может оказаться в ловушке между полюсами магнита! Кислород имеет неспаренные электроны, что позволяет ему реагировать на магнит.Бор — еще один неметалл, который демонстрирует большее парамагнитное притяжение, чем диамагнитное отталкивание.

    Магнитная и немагнитная сталь

    Сталь – это сплав на основе железа. Большинство видов стали, включая нержавеющую сталь, обладают магнитными свойствами. Существует два основных типа нержавеющих сталей, которые имеют различные структуры кристаллической решетки. Ферритные нержавеющие стали представляют собой сплавы железа и хрома, обладающие ферромагнитными свойствами при комнатной температуре. Обычно не намагниченная, ферритная сталь намагничивается в присутствии магнитного поля и остается намагниченной в течение некоторого времени после удаления магнита.Атомы металла в ферритной нержавеющей стали расположены в объемно-центрированной (ОЦК) решетке. Аустенитные нержавеющие стали обычно немагнитны. Эти стали содержат атомы, расположенные в гранецентрированной кубической (ГЦК) решетке.

    Самый популярный тип нержавеющей стали, тип 304, содержит железо, хром и никель (каждый из которых магнитен сам по себе). Тем не менее, атомы в этом сплаве обычно имеют структуру решетки ГЦК, что приводит к немагнитному сплаву. Тип 304 становится частично ферромагнитным, если сталь сгибается при комнатной температуре.

    Металлы, не обладающие магнитными свойствами

    Хотя некоторые металлы являются магнитными, большинство из них нет. Ключевые примеры включают медь, золото, серебро, свинец, алюминий, олово, титан, цинк и висмут. Эти элементы и их сплавы диамагнитны. К немагнитным сплавам относятся латунь и бронза. Эти металлы слабо отталкивают магниты, но обычно недостаточно, чтобы эффект был заметен.

    Углерод — сильно диамагнитный неметалл. Фактически, некоторые типы графита отталкивают магниты достаточно сильно, чтобы левитировать сильный магнит.

    Источник

    Влияние параметров напыления и легирования меди на свободную энергию поверхности и магнитные свойства нанотонких пленок железа и нитрида железа на полимерной подложке

    Принадлежности Расширять

    Принадлежности

    • 1 Колледж материаловедения и инженерии Пекинского технологического университета, Пекин 100124, Китай[email protected]
    • 2 Колледж материаловедения и инженерии Пекинского технологического университета, Пекин 100124, Китай. [email protected]
    • 3 Колледж материаловедения и инженерии Пекинского технологического университета, Пекин 100124, Китай. [email protected]
    • 4 Колледж материаловедения и инженерии Пекинского технологического университета, Пекин 100124, Китай[email protected]
    Бесплатная статья ЧВК

    Элемент в буфере обмена

    Вахид Хан и соавт. Материалы (Базель). .

    Бесплатная статья ЧВК Показать детали Показать варианты

    Показать варианты

    Формат АннотацияPubMedPMID

    Принадлежности

    • 1 Колледж материаловедения и инженерии Пекинского технологического университета, Пекин 100124, Китай[email protected]
    • 2 Колледж материаловедения и инженерии Пекинского технологического университета, Пекин 100124, Китай. [email protected]
    • 3 Колледж материаловедения и инженерии Пекинского технологического университета, Пекин 100124, Китай. [email protected]
    • 4 Колледж материаловедения и инженерии Пекинского технологического университета, Пекин 100124, Китай[email protected]

    Элемент в буфере обмена

    Полнотекстовые ссылки Параметры отображения цитирования

    Показать варианты

    Формат АннотацияPubMedPMID

    Абстрактный

    Целью данного исследования было нанесение тонких пленок на полимерную подложку из ПЭТФ и систематическое изучение функциональных свойств.Их свойства были изучены в зависимости от скоростей потока N2-Ar, продолжительности осаждения и легирования медью. Пленка нитрида железа, осажденная с обеих сторон, имеет ферромагнитные фазы, сосуществуют γ’-Fe₄N и ε-Fe3N, проявляет незначительную магнитную анизотропию. Другие образцы показывают эволюцию фаз с высоким содержанием азота (FeN, Fe₂N) и с низким содержанием азота (Fe 16 N₂, Fe3N, Fe4N) при различных условиях осаждения. XPS-анализ и расчеты свободной энергии подтвердили, что тонкие пленки Fe-Cu, нанесенные совместным напылением, более стабильны, чем аналоги, нанесенные слоями.Из результатов VSM видно, что доминирующая фаза неуклонно изменяется от ферромагнитного α-Fe (N) к парамагнитному ξ-Fe₂N с увеличением скорости потока азота и упорядочением атомов азота. Энергия связи неуклонно возрастает с 733 эВ до 740 эВ с увеличением толщины тонких пленок с 74 нм до 94 нм. Было замечено, что поверхностная энергия уменьшается по мере увеличения краевого угла контакта гликоля и изменяет поверхность тонкой пленки с полярной на неполярную. Изображения ПЭМ показывают, что кубические наночастицы γ’-Fe₄N и ε-Fe3N, ориентированные в предпочтительных направлениях, равномерно диспергированы в матрице аморфного нитрида железа.

    Ключевые слова: Эффект экранирования электромагнитных помех; функциональные свойства; нитрид железа; магнетронное напыление; полимерная подложка; свободная поверхностная энергия.

    Заявление о конфликте интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Цифры

    Рисунок 1

    Схема двойной мощности…

    Рисунок 1

    Схемы используемой системы магнетронного распыления с несколькими мишенями двойной мощности (DC/RF).

    фигура 1

    Схемы используемой системы магнетронного распыления с несколькими мишенями двойной мощности (DC/RF).

    Рисунок 2

    Рентгенограмма легированного медью…

    Рисунок 2

    Рентгенограмма тонких пленок железа с наноструктурой, легированной медью.

    фигура 2

    Рентгенограмма тонких пленок железа с наноструктурой, легированной медью.

    Рисунок 3

    Рентгенограмма железа…

    Рисунок 3

    Рентгенограмма пленок нитрида железа, выращенных при различных расходах азота.

    Рисунок 3

    Рентгенограмма пленок нитрида железа, выращенных при различных расходах азота.

    Рисунок 4

    Рентгенограмма железа…

    Рисунок 4

    Рентгенограмма пленок нитрида железа, выращенных в разные периоды времени осаждения.

    Рисунок 4

    Рентгенограмма пленок нитрида железа, выращенных в разные периоды времени осаждения.

    Рисунок 5

    Рентгенограмма образца…

    Рисунок 5

    Рентгенограмма образца D – тонкая пленка нитрида железа, нанесенная на…

    Рисунок 5

    Рентгенограмма образца D: тонкая пленка нитрида железа, нанесенная на обе стороны ПЭТФ.

    Рисунок 6

    Измерения намагниченности образца…

    Рисунок 6

    Измерения намагниченности образцов A1, A2, A3 и A4 соответственно.( А1…

    Рисунок 6

    Измерения намагниченности образцов A1, A2, A3 и A4 соответственно. ( A1 ) Петля гистерезиса для чистого ПЭТ с печатью Ag; ( A2 ) петля гистерезиса для чистого Fe; ( A3 ) петля гистерезиса для Fe + Cu и ( A4 ) петля гистерезиса для совместного напыления Fe и Cu.

    Рисунок 7

    Измерения намагниченности для тонкого FeN…

    Рисунок 7

    Измерения намагниченности тонких пленок FeN при различных расходах N 2…

    Рисунок 7

    Измерения намагниченности тонких пленок FeN при различных расходах N 2 .( B1 ) N 2 скорость потока = 40 см3/мин; ( B2 ) N 2 расход = 25 см3/мин; ( B3 ) N 2 скорость потока = 20 см3/мин; и ( B4 ) N 2 скорость потока = 10 см3/мин.

    Рисунок 8

    Измерения намагниченности для тонкого FeN…

    Рисунок 8

    Измерения намагниченности тонких пленок FeN при различном интервале времени осаждения и фиксированном…

    Рисунок 8

    Измерения намагниченности тонких пленок FeN при различном интервале времени осаждения и фиксированной скорости потока N 2 = 10 см3/мин ( C1 ) 20 мин; ( С2 ) 30 мин; ( С3 ) 45 мин; ( C4 ) 55 мин.

    Рисунок 9

    Измерения намагниченности FeN…

    Рисунок 9

    Измерения намагниченности тонкой пленки FeN, напыленной с обеих сторон.

    Рисунок 9

    Измерения намагниченности тонкой пленки FeN, напыленной с обеих сторон.

    Рисунок 10

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры группы…

    Рисунок 10

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры тонких пленок группы 1 ( a ) Ag 3…

    Рисунок 10

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры тонких пленок группы 1 ( a ) Ag 3 d; ( б ) Fe 2 P; и ( с ) Cu 2 P.

    Рисунок 11

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры группы…

    Рисунок 11

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры группы 2, тонкие пленки FeN, осажденные при различных азотах…

    Рисунок 11

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры тонких пленок FeN группы 2, осажденных при различных расходах азота.( a ) Fe 2 P и ( b ) N1s.

    Рисунок 12

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры группы…

    Рисунок 12

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры группы 3, тонкие пленки FeN, осажденные при различных осаждениях…

    Рисунок 12

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры тонких пленок FeN группы 3, осажденных в разные периоды времени осаждения.( a ) Fe 2 P и ( b ) N1s.

    Рисунок 13

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры FeN…

    Рисунок 13

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры тонкой пленки FeN, напыленной с обеих сторон.( а…

    Рисунок 13

    Рентгеновские фотоэлектронные спектры тонкой пленки FeN, напыленной с обеих сторон. ( a ) Fe 2 P и ( b ) N1s.

    Рисунок 14

    Цифровые изображения контакта между…

    Рисунок 14

    Цифровые изображения контакта испытательных жидкостей с тонкой пленкой FeN в помещении…

    Рисунок 14

    Цифровые изображения контакта испытательных жидкостей с тонкой пленкой FeN при комнатной температуре.( a ) Угол контакта с водой; ( b ) Краевой угол с этиленгликолем; и ( c ) Врезка представляет собой эскиз метода лежащей капли, где θ C представляет собой краевой угол, а γ LG , γ SG , γ SL представляют жидкость-газ, твердое тело-газ, и границы раздела твердое тело-жидкость соответственно.

    Рисунок 15

    Потребляемая мощность (P потеря /P…

    Рисунок 15

    Мощность поглощения (P потери /P в ) характеристики тонких пленок на ПЭТ…

    Рисунок 15

    Поглощение мощности (P потери / P в ) характеристики тонких пленок на ПЭТ-подложке ( a ) Легированные железом и медью; ( b ) FeN с различными расходами N2; ( c ) FeN после различных периодов времени осаждения; ( d ) FeN, нанесенный на обе стороны ПЭТ.

    Рисунок 16

    ПЭМ-микрофотографии FeN…

    Рисунок 16

    ПЭМ-микрофотографии тонкой пленки FeN, нанесенной в течение 15 минут на обе…

    Рисунок 16

    ПЭМ-микрофотографии тонкой пленки FeN, осажденной в течение 15 минут с обеих сторон при расходе азота 10 см3/мин ( a ) ПЭМ-изображение; ( b ) картина SAED и ( c ), ( d ) изображение HRTEM.

    Все фигурки (16)

    Похожие статьи

    • Влияние состава мишени и параметров напыления на функциональные свойства азотированных гибких тонких пленок Ag-пермаллоя, нанесенных на полимерные подложки.

      Хан В, Ван Кью, Джин С.Хан В. и др. Материалы (Базель). 2018 17 марта; 11 (3): 439. дои: 10.3390/ma11030439. Материалы (Базель). 2018. PMID: 29562603 Бесплатная статья ЧВК.

    • Стабилизирующее влияние легирования Ag на структуру и термическую стабильность тонких пленок FeN.

      Нити Н., Кумар Ю., Сима С., Редди В.Р., Вас Дж.В., Гупта С., Стан Дж., Гупта А., Гупта М. Нити Н. и др. J Phys Конденсирует Материю.6 декабря 2021 г. doi: 10.1088/1361-648X/ac4074. Онлайн перед печатью. J Phys Конденсирует Материю. 2021. PMID: 34874279

    • Косоугольное осаждение тонких пленок никеля методом мощного импульсного магнетронного распыления.

      Хаджихосейни Х., Катеб М., Ингварссон С.О., Гудмундссон Дж.Т. Хаджихосейни Х. и др. Бейльштейн Дж. Нанотехнологии. 20 сен 2019; 10:1914-1921. doi: 10.3762/bjnano.10.186. Электронная коллекция 2019. Бейльштейн Дж. Нанотехнологии. 2019. PMID: 31598457 Бесплатная статья ЧВК.

    • Влияние расхода азота на свойства тонких пленок нитрида меди.

      Чо С. Чо С. J Nanosci Нанотехнологии. 2014 июль; 14 (7): 5198-202. doi: 10.1166/jnn.2014.8364. J Nanosci Нанотехнологии. 2014. PMID: 24758002

    • Влияние параметров распыления на рост пленки AlN на гибких лентах из сплава Хастеллой методом двухстадийного осаждения.

      Пэн Б., Гонг Д., Чжан В., Цзян Дж., Шу Л., Чжан Ю. Пэн Б. и др. Материалы (Базель). 2016 10 августа; 9 (8): 686. дои: 10.3390/ma

    • 86. Материалы (Базель). 2016. PMID: 28773806 Бесплатная статья ЧВК.

    Цитируется

    2 статьи
    • Азотирование поверхности нержавеющей стали холодной плазмой на открытом воздухе: улучшенные механические свойства, коррозионная стойкость и износостойкость.

      Матеску А.О., Матеску Г., Балан А., Чауш К., Стаматин И., Кристя Д., Самойла К., Урсутиу Д. Матеску А.О. и соавт. Материалы (Базель). 2021 авг 26;14(17):4836. дои: 10.3390/ma14174836. Материалы (Базель). 2021. PMID: 34500926 Бесплатная статья ЧВК.

    • Влияние состава мишени и параметров напыления на функциональные свойства азотированных гибких тонких пленок Ag-пермаллоя, нанесенных на полимерные подложки.

      Хан В, Ван Кью, Джин С. Хан В. и др. Материалы (Базель). 2018 17 марта; 11 (3): 439. дои: 10.3390/ma11030439. Материалы (Базель). 2018. PMID: 29562603 Бесплатная статья ЧВК.

    Рекомендации

      1. Ли С.Ю., Сунь С.Дж., Ван Дж.Б., Лю К.Ф. Микроструктура и магнитные свойства тонких зернистых пленок нитрида железа, полученных методом наклонного ВЧ-реактивного распыления.J. Alloys Compd. 2014; 592:185–188. doi: 10.1016/j.jallcom.2013.12.263. – DOI
      1. Ли З.В., Чен Л., У Ю., Онг С.К. Свойства затухания микроволн композитов феррита бария W-типа. Дж. Заявл. физ. 2004; 96: 534–539. дои: 10.1063/1.1757660. – DOI
      1. Коуи Дж.М.Д., Смит П.А.И. Магнитные нитриды. Дж. Магн. Магн. Матер. 1999; 200:405–424. doi: 10.1016/S0304-8853(99)00429-1. – DOI
      1. Шааф П.Лазерное азотирование металлов. прог. Матер. науч. 2002; 47:1–161. doi: 10.1016/S0079-6425(00)00003-7. – DOI
      1. Wang X., Zheng W.T., Tian H., Yu S.S., Wang L.L. Влияние температуры подложки и напряжения смещения на тонкие пленки Fe–N, напыленные постоянным током магнетроном.Дж. Магн. Магн. Матер. 2004; 283: 282–290. doi: 10.1016/j.jmmm.2004.06.002. – DOI

    Показать все 52 ссылки

    LinkOut — больше ресурсов

    • Полнотекстовые источники

    • Прочие литературные источники

    Магниты по отдельности (Стивен Бланделл, физика)

    Стивен Бланделл,
    Профессор физики

    Магнитные свойства твердых тел обусловлены не только составляющими их атомами, но и тем, как они взаимодействуют друг с другом.Отдельный атом железа не ведет себя как магнит, но кусок железа ведет себя как магнит, даже если вы можете подумать, что кусок железа — это «не что иное, как» совокупность атомов железа. Когда атомы железа собираются вместе внутри кристалла (см. рисунок), они делают нечто экстраординарное: каждый атом взаимодействует со своими соседями посредством квантово-механического механизма, в результате чего все атомы ведут себя как маленькие магниты, направленные в одном направлении. Конечным результатом является намагниченный кусок железа, который может волшебным образом поднимать скрепки, но все это происходит из-за взаимодействия между атомами, а не из-за свойств самих атомов железа.

    Однако иногда мы хотим изучить магнитные свойства отдельных атомов, чтобы выяснить, как они ведут себя без всех этих взаимодействий. Для этого нам нужно изолировать  их, и один из лучших способов сделать это — расположить их в кристалле и окружить немагнитными атомами, которые изолируют их друг от друга. Если вы когда-нибудь выращивали кристаллы в школьном эксперименте, то вполне могли столкнуться с медным купоросом. Небольшой кусочек медного купороса подвешивают на веревке в банку для варенья с раствором медного купороса.В течение нескольких дней начинает расти красивый голубой медный купорос. Внутри кристалла находятся магнитные ионы меди, но они окружены большими, громоздкими молекулами (ионами сульфата и некоторыми кристаллизационными водами), и это не позволяет ионам меди взаимодействовать друг с другом. Они стали изолированными.

    Кристаллы сульфата меди слабомагнитны. Вы заметите их магнитные свойства, только поместив их рядом с очень сильным магнитом. Но, в отличие от железа, мы можем смоделировать эти магнитные свойства, считая, что магнетизм обусловлен отдельными, невзаимодействующими ионами меди.Это значительно упрощает физическое моделирование и позволяет нам узнать, как ведут себя отдельные ионы меди.

    Однако, несмотря на то, что мы думаем, что ионы меди изолированы и не взаимодействуют друг с другом, их взаимодействие друг с другом не устранено, а просто снижено до очень низкого уровня. Если кристаллы охладить примерно до одного градуса выше абсолютного нуля, то эти слабые взаимодействия начинают проявляться. Это удачно, потому что в противном случае мы нарушили бы один из менее известных, но все же важных законов термодинамики: третий закон.

    Первый закон  термодинамики — знаменитый закон, в котором говорится, что энергия должна сохраняться. Второй закон гласит, что энтропия всегда увеличивается (почему ваш стол со временем автоматически загрязняется, но никогда не приводится в порядок без решительного вмешательства). Третий закон утверждает, что энтропия должна стремиться к нулю при абсолютном нуле температуры. Однако для набора изолированных магнитных атомов каждый атом будет иметь свободу делать свое дело, блаженно игнорируя своих соседей, что приводит к множеству различных возможных состояний, несовместимых с нулевой энтропией.Таким образом, при достаточно низкой температуре, когда тепловой энергии мало, эти слабые взаимодействия начинают проявляться, связывая атомные магниты и заставляя их переходить в одно коллективное состояние в соответствии с третьим законом. Таким образом, как бы вы ни старались, вы никогда не будете в полной изоляции.

     

    Дальнейшее чтение:

    Очень краткое введение в магнетизм, SJ Blundell, Oxford University Press (2012).

    Концепции теплофизики, С.Дж. Бланделл и К. М. Бланделл, 2-е издание, Oxford University Press (2010).

    Посетите канал Oxford Quantum Materials на YouTube, которым управляет Физический факультет университета: https://www.youtube.com/channel/UCtZ4lUlasLqmulrMXLNMXhw

     

     

     

    Узнайте больше о профессоре Стивене Бланделле здесь.

    Разработка магнитного металлоорганического каркаса из меди, несущей смешанный азидо/бутан-1,4-дикарбоксилатный мостик: магнитные и газоадсорбционные свойства

    Магнитный металлоорганический каркас {[Cu(бут-1,4-dc) 0.5 (N (N 3 ) (H 2 O)] · H 2 O} O} N ( MFUM-1 (CU) ) (но- 1,4-dc = бутан-1,4-дикарбоксилат) был синтезирован и охарактеризован структурно и магнитно. В MFUM-1(Cu) каждый ион Cu II имеет искаженную октаэдрическую геометрию с явным ян-теллеровским искажением, где координационное окружение состоит из смешанного ЭО-азидо/алифатического карбоксилата/H 2 O тройные мосты.Эти мостики расширяют структуру MFUM-1(Cu) в двух измерениях за счет ковалентной связи и образуют каналы квадратной формы. Кроме того, было проведено исследование для определения эффективности сонохимического синтеза для получения нанолистов MFUM-1(Cu) и последующего влияния размера частиц на физические свойства, такие как магнитное поведение и термическая стабильность. Частицы были охарактеризованы с помощью элементного анализа, инфракрасной спектроскопии (ИК), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), термогравиметрического анализа (ТГА) и порошковой рентгеновской дифракции (PXRD).Было тщательно изучено влияние таких параметров, как концентрация, растворитель и время реакции на распределение по размерам, морфологию и выход продукта. Были исследованы магнитные свойства MFUM-1(Cu) и соответствующая наноструктура, что указывало на метамагнетизм с сильной внутрицепочечной ферромагнитной связью по сравнению со слабой межцепочечной антиферромагнитной связью . Наконец, теоретически исследовано применение МФУМ-1(Cu) для отделения диоксида углерода от азота, а также от метана.Высокая расчетная селективность СО 2 по сравнению с N 2 и СН 4 свидетельствует о перспективности применения МФУМ-1(Cu) в практических системах газоразделения.

    У вас есть доступ к этой статье

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.