Санкт-петербургский электротехнический колледж
Доклад по электротехническому материаловедению на тему:
Никелевые сплавы.
Никель.
Доклад разработали: Бобин И. Фроленков В. Шикунов И. Фролов М. Бутыленков
И.
Проверил:
Иордан О.П.
2003
В первичных рудах никель присутствует в соединениях с серой и
мышьяком, а во вторичных месторождениях образует рассеянную
вкрапленность водных никелевых силикатов. Половина мировой добычи
никеля приходится на долю России и Канады, крупномасштабная добыча
ведется также в Австралии, Индонезии, Новой Каледонии, ЮАР, на
Кубе, в Китае, Доминиканской Республике и Колумбии. В России,
занимающей первое место по добыче никелевых руд (22% мировой
добычи), основная часть руды извлекается из медно-никелевых
сульфидных месторождений района Норильска (Таймыр) и отчасти района
Печенги (Кольский п-ов); разрабатывается также силикатно-никелевое
месторождение на Урале. Канада, прежде производившая 80% никеля в
мире за счет одного крупнейшего медно-никелевого месторождения
Садбери (пров. Онтарио), ныне уступает России по объему добычи. В
Канаде разрабатываются также никелевые месторождения в Манитобе,
Британской Колумбии и других районах. также вырабатывают из скрапа
(металлолома).
В ПНР быстро растет выпуск меди, в ВНР - алюминия, в НРБ - меди, в
MHP - меди и молибдена, в СФРЮ - меди, свинца, цинка и алюминия, в
КНДР - меди, свинца и цинка.
В сульфидных медно-никелевых рудах главными минералами являются
пентландит, миллерит, халькопирит, кубанит, пирротин, магнетит,
нередко сперрилит. Месторождения этих руд принадлежат к
магматическим образованиям, приуроченным к кристаллическим щитам и
древним платформам. Они располагаются в нижних и краевых частях
интрузий норитов, перидотитов, габбродиабазов и др. пород основной
магмы. Образуют залежи, линзы и жилы сплошных богатых и зоны менее
богатых вкраплённых руд, характеризуемые различным соотношением
пентландита к сульфидам меди и пирротину. Широким распространением
пользуются вкрапленные, брекчиевидные и массивные руды. Содержание
никеля в сульфидных рудах колеблется в пределах от 0,3 до 4% и
более; соотношение меди и никеля варьирует от 0,5 до 0,8 в
слабомедистых и от 2 до 4 в высокомедистых сортах руд. Кроме никеля
и меди из руд извлекается значительное количество Со, а также Au,
Pt, Pd, Rh, Se, Te, S. Месторождения медно-никелевых руд известны в
СССР в районе Норильска и в Мурманской области (район Печенги), за
рубежом - в Канаде и Южной Африке.
Силикатные никелевые руды представляют собой рыхлые и глиноподобные
породы коры выветривания ультрабазитов, содержащие никель (обычно
не менее 1%). С корами выветривания серпентинитов площадного типа
связаны руды, в которых никельсодержащими минералами являются:
нотронит, керолит, серпентин, гётит, асболаны. Эти никелевые руды
характеризуются обычно невысоким содержанием Ni, но значительными
запасами. С корами выветривания трещинного, контактово-карстового и
линейно-площадного типов, формирующимися в сложных
геологотектонических и гидрогеологических условиях, связаны более
богатые руды. Главными минералами в них являются гарниерит, непуит,
никелевый керолит, ферригаллуазит. Среди силикатных руд выделяются
железистые, магнезиальные, кремнистые, глинозёмистые разности,
обычно смешивающиеся для металлургической переработки в
определённых соотношениях. Механическому обогащению никелевые руды
не поддаются. В силикатных никелевых рудах содержится кобальт при
соотношении Со: Ni порядка 1: 20 - 1: 30. В некоторых
месторождениях совместно с силикатными никелевыми рудами залегают
железо-никелевые руды с высоким содержанием Fe (50-60%) и Ni (1-
1,5%). Никелевые месторождения выветривания известны в СССР на
Среднем и Южном Урале, на Украине, Среди стран капиталистического
мира по размерам добычи никелевой руды выделяются Канада и Новая
Каледония (в 1972 произведено соответственно 232,6 тыс. т и 115,3
тыс. т Ni).
Никель, сравнительно мало распространен в природе, находится рудах,
обладает сходством с металлом кобальтом, серебристо-белый, сильно
блестящий, вальцуется в листы и тянется в проволоку, плавится около
1500°, на воздухе окисляется незначительно, на чем основано
никелирование. По свойствам своим Никель занимает промежуточное
место между кобальтом и медью; в периодической системе. Никель
находит обширное применение в сплавах с медью и цинком (никелевая
монета, мельхиор), а также со сталью, причем в стали повышается
предел упругости и сопротивление разрыву (при содержании Никеля от
2 до 4%).
Медно-никелевые сплавы, сплавы на основе меди, содержащие никель в
качестве главного легирующего элемента. Никель образует с медью
непрерывный ряд твёрдых растворов. При добавлении никеля к меди
возрастают её прочность и электросопротивление, снижается
температурный коэффициент электросопротивления, сильно повышается
стойкость против коррозии. Медно-никелевые сплавы хорошо
обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии - из них
получают листы, ленты, проволоку, прутки, трубы, штампуют различные
изделия. Медно-никелевые сплавы подразделяют на конструкционные и
электротехнические. Конструкционные сплавы отличаются высокой
коррозионной стойкостью и красивым серебристым цветом; к ним
относятся мельхиор и нейзильбер. Электротехнические Медно-никелевые
сплавы имеют высокое электросопротивление и высокую термоэдс в
паре с другими металлами. Их применяют для изготовления резисторов,
реостатов. К электротехническим М. с. относятся константан, копель
и другие сплавы. Благодаря разнообразным ценным свойствам М. с.,
несмотря на дефицитность никеля, находят широкое применение в
электротехнике, судостроении, для производства посуды,
художественных изделий массового потребления, в медицинской
промышленности, пирометрии.