Материалы радиоэлектроники

1.

Центр дистанционного обучения
МАТЕРИАЛЫ
РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
ФИО преподавателя:
Покровская Марина Владимировна
e-mail: [email protected]
Online-edu.mirea.ru
online.mirea.ru

2.

Центр дистанционного обучения
11
Цветные металлы
и их сплавы
online.mirea.ru

3.

Центр дистанционного обучения
Определение
• К цветным металлам и сплавам относятся практически все
металлы и сплавы, за исключением железа и его сплавов,
образующих группу чёрных металлов.
• Чаще всего цветные металлы применяют
промышленности в виде различных сплавов
в
технике
и
• Свойства цветных металлов изменяют путём термической
обработки, нагартовки, за счёт искусственного и естественного
старения и т. д.
• Цветные металлы подвергают всем видам механической
обработки и обработки давлением — ковке, штамповке, прокатке,
прессованию, а также резанию, сварке, пайке.
online.mirea.ru

4.

Центр дистанционного обучения
Маркировка
Бр
Бронза. Если на
поверхности изделий из
этого материала
присутствует буква «Л», это
означает что он является
литейным.
А
Алюминий . После
указываются цифры,
которые говорят о
количестве содержащихся
примесей. Буква «Л»
стоящая после указания на
алюминий обозначает его
литейные качества. Буква
«В» говорит о высокой
прочности материала.
online.mirea.ru

5.

Центр дистанционного обучения
Маркировка
М
Медь и соединения на её основе.
После буквы пишут цифры,
которые обозначают чистоту
металла. На конце маркировки
могут указываться
дополнительные буквы.
К — обозначает катодный, Б —
бескислородный, Р —
раскисленный
Л
Латунь . После указывается две
цифры. Это обозначение
содержания меди.
Многокомпонентная латунь в
своей маркировке имеет
дополнительные буквы,
указывающие на наличие
легирующих компонентов. Далее
пишутся цифры, между которыми
ставятся прочерки. Первая из них
указывает на содержание меди,
остальные на количество
легирующих добавок по
процентам.
online.mirea.ru

6.

Центр дистанционного обучения
Способы получения
Пирометаллургия
• происходит очистка, получение металлов их соединение под
воздействием высокой температуры.
Гидрометаллургия
• получения металлов из руд с помощью химических растворов.
Последующие этапы обработки подразумевают отделение основных
компонентов от жидкости
Электрометаллургия
• совокупность технологических операций, при которых материалы и
соединения на их основе получаются под воздействием электрического
тока
online.mirea.ru

7.

Центр дистанционного обучения
Классификация цветных
металлов (по весу)
Легкие
Тяжелые
• плотность до 5 граммов на кубический сантиметр
• титан, магний, алюминий и прочие металлы
• плотность превышает 5 г на см3
• свинец, золото, кобальт, тантал, молибден
online.mirea.ru

8.

Центр дистанционного обучения
Классификация цветных
металлов (по плавлению)
Легкоплавкие
Тугоплавкие
• Цинк, олово, свинец
• температура плавления превышает температуру
плавления железа) – молибден, хром, тантал,
вольфрам
online.mirea.ru

9.

Центр дистанционного обучения
Классификация цветных
металлов (по типу)
Благородные
•серебро, золото и вся платиновая группа
Радиоактивные
•чаще используются для энергетической
промышленности
Редкоземельные
•для усовершенствования стали
Рассеянные
•редко используются в свободном состоянии
Щелочноземельные
•редко используются в свободном состоянии
online.mirea.ru

10.

Центр дистанционного обучения
Медь и ее сплавы
• Относится к группе тяжелых металлов.
• В исходном состоянии пластичная, розовато-золотистого цвета.
• Отличается высокой электропроводностью, поэтому используется
в электрике и электронике.
• Проста в обработке.
online.mirea.ru

11.

Центр дистанционного обучения
Физические свойства
Обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью
Обладает высокой прочностью, вязкостью и коррозионной стойкостью
Температура плавления 1083°С
Температура кипения 2360°С
Средний предел прочности зависит от вида обработки и составляет от 220 до 420 МПа,
Относительное удлинение — 4 — 60%,
Твердость — 35 — 130НВ,
Плотность — 8,94 г/см3
Теплопроводность — 0,94 кал/(с см°С)
Удельное электрическое сопротивление — 0,0178 Ом/(мм2·м)
Линейная усадка — 2,1%.
online.mirea.ru

12.

Центр дистанционного обучения
Марки меди
катодная — МВ4к, МООк, МОку, МОк, М1к;
бескислородная — М006, М06, М1б;
катодная переплавленная — Mly, Ml;
раскисленная — М1р, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3 (для
раскисления используется фосфористая медь).
online.mirea.ru

13.

Центр дистанционного обучения
Группы медных сплавов
Латуни
Бронзы
Медноникелевые
сплавы
online.mirea.ru

14.

Центр дистанционного обучения
Медные сплавы
По технологическому назначению
деформируемые
Литейные
используемые для
производства
полуфабрикатов
Для литья деталей
online.mirea.ru

15.

Центр дистанционного обучения
Латунь
• Латунь — сплав меди с цинком и другими компонентами.
Латуни, содержащие кроме цинка другие легирующие
элементы, называются сложными, или специальными, и
именуются
по
вводимым,
кроме
цинка,
легирующим
компонентам.
• Например:
железомарганцовая
(ЛЖМц59-1-1),
алюминиевоникелькремнистомарганцовая (ЛАНКМц75-2-2,50,5-0,5) и др.
online.mirea.ru

16.

Центр дистанционного обучения
Обозначение латуней
• Принята буквенно-цифровая система
• Первая буква означает «латунь», остальные буквы
соответствуют условным обозначениям химических
элементов, входящих в латунь: первая цифра указывает на
содержание меди, остальные цифры — на содержание других
легирующих элементов. Содержание цинка в обозначении
марки не указывается.
• Для того чтобы определить содержание цинка в латуни,
необходимо от 100% вычесть процентное содержание меди и
других химических элементов, входящих в данную латунь.
online.mirea.ru

17.

Центр дистанционного обучения
Пример обозначения латуни
• томпак Л90 — это латунь, содержащая 90%
меди, остальное — цинк;
• латунь алюминиевая ЛА77-2 — 77% меди, 2%
алюминия, остальное — цинк;
• латунь алюминиевоникелькремнистомарганцовая ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5
-75% меди, 2% алюминия, 2,5% никеля, 0,5%
кремния, 0,5% марганца, остальное — цинк.
online.mirea.ru

18.

Центр дистанционного обучения
Свойства материала
Высокая прочность,
Коррозионная стойкость
Большая упругость
online.mirea.ru

19.

Центр дистанционного обучения
Использование латуни
Литейные латуни посталвяются в виде чушек и служат сырьем
для получения латуней определенных марок для фасонных
отливок— это различная арматура, работающая при
температурах до 250°С и подвергающаяся гидровоздушным
испытаниям:
• детали, работающие в морской воде (при условии их
протекторной защиты);
• подшипники и втулки неответственного назначения, гайки
нажимных винтов, детали без притираемых поверхностей,
сепараторы подшипников, шестерни, детали, подвергающиеся
лужению или заливке баббитом;
• детали судо- и автомобилестроения и другие.
online.mirea.ru

20.

Центр дистанционного обучения
Бронза
• Бронза — сплав на основе меди, в качестве добавок
используются олово, алюминий, бериллий, кремний, свинец,
хром и другие элементы, кроме цинка.
• Обладают более высокой прочностью, коррозионной
стойкостью и антифрикционными свойствами. Они весьма
стойки на воздухе, морской воде, в растворах большинства
органических кислот, углекислых растворах.
• Большинство (за исключением алюминиевых) хорошо
поддаются сварке и пайке твердыми и мягкими припоями.
online.mirea.ru

21.

Центр дистанционного обучения
Классификация бронзы
Литейные
Деформируемые
Безоловянная литейная
Оловянная литейная
online.mirea.ru

22.

Центр дистанционного обучения
Производство
ГОСТ определяет химический состав оловянных бронз,
обрабатываемых давлением, их свойства, предусматривает
марки этих бронз и изготовляемые из них изделия.
online.mirea.ru

23.

Центр дистанционного обучения
Цинк и его сплавы
Цинк — тяжелый металл сине-белый или светло-сероголубоватого цвета, хрупкий при комнатной температуре и при
200°С, при нагревании до 100-150°С становится пластичным.
Цинк изготовляется и поставляется в виде чушек и блоков
массой до 25 кг
online.mirea.ru

24.

Центр дистанционного обучения
Марки цинка
ЦВ00 (содержание цинка -99,997%)
для научных целей, получения химических реактивов, изготовления изделий для
электротехнической промышленности
ЦВ0
для полиграфической и автомобильной промышленности;
ЦВ1, ЦВ
для производства отливок под давлением, предназначенных для изготовления деталей особо
ответственного назначения, авиационных и автомобильных приборов, для получения окиси
цинка, цинкового порошка и чистых реактивов;
ЦОА, ЦО
для изготовления цинковых листов, цинковых сплавов, обрабатываемых давлением,
ответственных отливок, получаемых под давлением, порошков, белил, лигатуры, для горячего и
гальванического цинкования;
Ц1C, Ц1, Ц2С, Ц2, ЦЗС, ЦЗ
для различных целей.
online.mirea.ru

25.

Центр дистанционного обучения
Цинковые сплавы в чушках для литья
под давлением
ЦАМ4-10
особо ответственные детали
ЦАМ4-1
ответственные детали
ЦАМ4-1в
неответственные детали
ЦА4о
ответственные детали с устойчивыми размерами
ЦА4
неответственные детали с устойчивыми размерами.
online.mirea.ru

26.

Центр дистанционного обучения
Свинец
• Тяжелый серый металл с высокой токсичностью.
• Легко плавится.
• После прокатки получаются тонкие листы.
• Активно используется при производстве автомобилей,
оружия, в медицинской сфере. Применяется и при
изготовлении топлива.
online.mirea.ru

27.

Центр дистанционного обучения
Олово
• Тяжелый металл серого или белого цвета.
• В виде порошка быстро темнеет.
• Даже в холодном виде олово очень гибкое и пластичное,
легко плавится.
• Применяется для изготовления крепежей и фурнитуры
используются сплавы олова с кадмием и висмутом.
online.mirea.ru

28.

Центр дистанционного обучения
Свойства и назначение олова
ОВ4-000 — Особочистое, для полупроводниковой техники.
О1 п. ч — В пищевой промышленности, для лужения жести.
О1 -Для лужения жести, изготовления припоев.
О2 -Для изготовления баббитов, припоев, труб, фольги, лужения
кухонной утвари.
online.mirea.ru

29.

Центр дистанционного обучения
Припои
Припои — металл или сплав, предназначенный для соединения
деталей пайкой. Температура плавления припоев должна быть
ниже температуры плавления материалов паяемых деталей.
Припои
Мягкие
(tпл ≤ 400 °C)
Твердые
(tпл > 400 °C)
online.mirea.ru

30.

Центр дистанционного обучения
Мягкие припои
Основные материалы мягких припоев — сплавы олова и
свинца.
Их обозначение (например, ПОС 61) расшифровывается так:
П — припой,
ОС — оловянно-свинцовый,
61 — содержание олова в процентах.
online.mirea.ru

31.

Центр дистанционного обучения
Твердые припои
Твердые припои выполняют на серебряной основе
(например, ПСр 72, где 72 — содержание серебра, %) или на
медно- латунной и медно-никелевой основах.
Серебряные припои применяют для пайки черных и цветных
металлов, кроме сплавов алюминия и магния, а припои на
медной основе — для пайки углеродистых и легированных
сталей, никеля и его сплавов.
online.mirea.ru

32.

Центр дистанционного обучения
Магний и его сплавы
Относится к группе легких металлов. Высокая устойчивость к
внешним факторам. Разрушается при нагреве до 600 градусов по
Цельсию.
Магний — пластичный металл серебристо-белого цвета. Один из наиболее
легких цветных металлов, плотность составляет 1,74 г/см3. Температура
плавления 651 °C. Неустойчив против коррозии, особенно во влажной среде,
растворим во многих минеральных и органических кислотах, горюч,
самовоспламеняем, устойчив против щелочей, фтористых солей, плавиковой
кислоты. Механические свойства его зависят от чистоты и способа
online.mirea.ru
изготовления.

33.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru

34.

Центр дистанционного обучения
По температурам эксплуатации различают сплавы:
• Общего назначения
• При криогенных температурах
• Жаропрочные (длительная работа при 200 0С)
• Высокожаропрочные (длительная работа при 300 0С, кратковременная
работа при 400 0С)
Жаропрочность – способность конструкционных материалов работать под
напряжением в условиях повешенных температур без деформации и
разрушений
online.mirea.ru

35.

Центр дистанционного обучения
Титан и его сплавы
Несмотря на то, что титан – представитель группы легких
металлов, он отличается высокой прочностью. Используется в
чистом виде и в сплавах. Из титана изготавливают качественные
механизмы и крепежи.
online.mirea.ru

36.

Центр дистанционного обучения
Титан — металл серебристо-белого цвета. Один из наиболее
распространенных в природе элементов. Среди других
элементов по распространенности в земной коре (0,61%) он
занимает десятое место. Титан легок (плотность его 4,5 г/см3),
тугоплавок (температура плавления 1665°С), весьма прочен и
пластичен. На поверхности образуется стойкая окисная пленка,
за счет которой он хорошо сопротивляется коррозии в пресной
и морской воде, а также в некоторых кислотах. Титан устойчив
против кавитационной коррозии и под напряжением.
Механические свойства листового титана зависят от
химического состава и способа термической обработки.
Вредными примесями титана являются азот, углерод, кислород
и водород.
online.mirea.ru

37.

Центр дистанционного обучения
При температурах свыше 500°С титан и его сплавы легко
окисляются, поглощая водород, который вызывает охрупчивание
(водородная хрупкость). При нагревании до температуры выше
800°С титан энергично поглощает кислород, азот и водород —
эта способность его используется в металлургии для
раскисления стали. Титан хорошо обрабатывается давлением и
сваривается, но плохо поддается резанию. Он служит
легирующим элементом для других цветных металлов и для
стали.
Губчатый титан, получаемый магниетермическим способом,
служит исходным материалом для производства титановых
сплавов и других целей. Марки губчатого титана: ТГ-90, ТГ-100,
ТГ-110, ТГ-120, ТГ-130, ТГ-150, ТГ-Тв. Буквы ТГ означают —
титан губчатый, Тв — твердый; цифры означают твердость по
Бринеллю, буква А в конце — качественный.
online.mirea.ru

38.

Центр дистанционного обучения
Классификация
титановых
упрочняемые и неупрочняемые.
сплавов
по
плотности
:
online.mirea.ru

39.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru

40.

Центр дистанционного обучения
Применение титановых сплавов:
• Изделия, работающие в агрессивных химических средах
• Авиастроение
• Ракетостроение
• Судостроение
online.mirea.ru

41.

Центр дистанционного обучения
Кадмий
Малый цветной металл белого цвета. Имеет характерный
металлический отблеск. Можно легко разрезать ножом. В
чистом виде очень токсичен.
В зависимости от химического состава выпускают кадмий
марок КдОАС, КдОС, Кд1С, Кд2С, КдОА, КдО, Кд1, Кд2.
online.mirea.ru

42.

Центр дистанционного обучения
Никель
Тяжелый металл, серебристо-белый, очень пластичный. Входит в
ряд сплавов, ферромагнетик. Прост в обработке, из никеля
изготавливают спирали, трубы, листы и прочие элементы.
В зависимости от химического состава выпускают никель марок
Н-0, Н-1у, Н-1, Н-2, Н-3, Н-4. Никель марки Н-0 содержит не
более 0,01% примесей, марки Н-4 — 2,4% примесей. online.mirea.ru

43.

Центр дистанционного обучения
Жаростойкость
–
способность
материалов
противостоять
коррозии при работе в условиях высоких температур
online.mirea.ru

44.

Центр дистанционного обучения
БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Серебро и его сплавы
Благородный
металл,
который
отличается
высокой
пластичностью. Не окисляется, имеет высокую электро- и
теплопроводимость.
online.mirea.ru

45.

Центр дистанционного обучения
Марки и назначение сплавов
Ср 999,9; Ср 999; СрМ 970; СрМ 960; СрМ 950; СрМ 940;
СрМ 900 — Контакты разрывные и скользящие,
электротехнические проводники.
СрМ 925; СрМ 916; СрМ 875 — Контакты,
электротехнические проводники, ювелирные изделия.
СрМ 800; СрМ 770; СрМ 750; СрМ 500 — Контакты
скользящие, электротехнические проводники.
СрПл 4; СрПл 12; СрПл 20; СрПд 40; СрПдМ 30-20 —
Контакты разрывные и скользящие.
Серебряные припои ПСр
online.mirea.ru

46.

Центр дистанционного обучения
ЗОЛОТО
Благородный цветной металл, который не окисляется даже в
расплавленном состоянии. Растворяется только в смеси азотной
и соляной кислоты. Хорошо поддается обработке.
В РЭС применяется для золочения проводящих участков
печатных плат и выводов ЭРЭ для защиты от коррозии и
повышения проводимости.
online.mirea.ru

47.

Центр дистанционного обучения
Платина и ее сплавы
Благородный металл, используется в чистом виде и высоко
ценится. Устойчива к внешним воздействиям и деформациям.
Чаще применяется в виде сплавов своей, платино-иридиевой,
группы металлов, например, платино-иридиевые и платинородиевые сплавы.
online.mirea.ru

48.

Центр дистанционного обучения
Платино-иридиевые сплавы не окисляются, имеют высокую
твердость и малый износ.
Из них делают эталоны, иногда - хирургический инструмент.
Проволока из платины и платино-иридиевых сплавов.
Контактные сплавы предназначаются для контактов реле,
вибрационных регуляторов напряжения, вибропреобразователей
и низковольтных выключателей малой мощности.
Платина ПлП - 1, платино-иридиевый сплав ПИЮ, золотоникелевый сплав ЗлНкб, золотоплатиновый сплав ЗлПл7
относятся к группе благородных металлов. Стойки к окислению
и обеспечивают надежный контакт при малых контактных
давлениях. Применяются в ответственной аппаратуре,
работающей в сложных климатических условиях, особенно при
малых напряжениях между контактами. Применение этих
металлов ограничено их дефицитностью и высокой стоимостью.
online.mirea.ru

49.

Центр дистанционного обучения
ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ
Молибден
Легирующий мягкий серебристый металл. В чистом виде в
природе не встречается. Легко обрабатывается, менее прочный,
чем
вольфрам.
Применяют
в
ракетостроительной
промышленности и авиации.
online.mirea.ru

50.

Центр дистанционного обучения
Вольфрам
Легирующий бело-серебристый металл, очень похож на
платину. Плотный, туго плавится, используется в ювелирной
отрасли, промышленности, медицине.\
online.mirea.ru

51.

Центр дистанционного обучения
Ванадий
Легирующий пластичный металл бело-серебристого цвета.
Пластичный, используется чаще в составе сплавов. Устойчив к
коррозии, повышает прочность других металлов.
online.mirea.ru

52.

Центр дистанционного обучения
Кобальт
Легирующий металл серебристого цвета, может иметь синеватый
или желтоватый оттенок. Используется при изготовлении
медицинского оборудования, инструментов.
online.mirea.ru

53.

Центр дистанционного обучения
РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Редкоземельные металлы – группа из 17 химических элементов
таблицы Менделеева. Они обладают одинаковым строением
атомов, а также имеют схожие химические и физические
свойства.
online.mirea.ru

54.

Центр дистанционного обучения
Термин «редкоземельные» образован от словосочетания
«редкие земли». Он объединяет химические элементы по
следующим признакам:
1. Вещества редко встречаются в естественной среде. В
нынешнее время только 2% редкоземельных металлов
добываются в земной коре. Извлечение металлов в
большинстве случаев осуществляется из отходов производства
минеральных
удобрений.
Добыча
осуществляется
с
применением инновационных технологий.
2. При взаимодействии с кислородом элементы образуют
тугоплавкие, нерастворимые оксиды, называемые «землями».
3. Представляют собой серебристо-белые металлы, тускнеющие
при взаимодействии с воздухом в результате образования
оксидной пленки.
online.mirea.ru

55.

Центр дистанционного обучения
Свойства редкоземельных металлов
Редкоземельные металлы имеют серебристый или желтый окрас.
Они поддаются механической обработке и проводят
электрический ток. Свойства РЗМ могут изменяться при
переходе веществ из металлического состояния в парообразное.
При высоком давлении и большой разнице в энергии атомные
радиусы уменьшаются, что приводит к увеличению плотности
простых веществ.
online.mirea.ru

56.

Центр дистанционного обучения
Физические свойства
Плотность РЗЭ составляет 6000–7000 кг/м3. Температура
плавления вещества равняется 900 °С. Переход веществ в
газообразное состояние осуществляется при температуре от 3500
°С. Наибольшим захватом тепловых нейтронов обладают
гадолиний, самарий и европий. При нагревании до высоких
температур элементы становятся пластичными и легко
поддаются прокатке или ковке.
РЗМ обладают магнитными свойствами. Они относятся к классу
парамагнетиков. Магнитная восприимчивость соединений
зависит от их температуры. Гадолиний, Диспрозий и Гольмий
располагают ферромагнитными свойствами. В естественной
среде большая часть редкоземельных металлов являются
сверхпроводниками.
online.mirea.ru

57.

Центр дистанционного обучения
Механические свойства
Механические свойства РЗЭ находятся в зависимости от
количества примесей, содержащихся в веществе: кислорода,
серы, азота и углерода. Ими обладают большинство
представителей иттриевой и цериевой подгрупп. Чистые
металлы, в которых содержится меньше 1% примесей, имеют
твердость 500 Мпа. Этот показатель зависит от температуры
химического соединения. При охлаждении вещества до 800 °С
твердость элемента составляет 30 МПа. Если понизить
температуру вещества до 550 °С, то оно полностью размягчится,
что обусловлено полиморфным превращением.
online.mirea.ru

58.

Центр дистанционного обучения
Степень окисления редкоземельных соединений равняется +3.
Поэтому эти способы образовывать тугоплавкие, твердые и
крепкие оксиды. При взаимодействии с водой РЗМ образуют
малорастворимые гидроксиды. Растворимость элементов
зависит от ряда активности и свойств амфотерности. Из-за
высокой активности металлов, соли редкоземельных
соединений быстро растворяются в сильных кислотах,
относящихся к минеральной группе химических веществ. При
взаимодействии РЗМ с неметаллами VI – VII групп получаются
галогены. РЗЭ могут вступать в реакцию с селеном, бромом,
йодом при нагревании. Они инертны к большинству
растворимых гидроксидов.
online.mirea.ru

59.

Центр дистанционного обучения
Применение редкоземельных металлов
Редкоземельные металлы нашли применение в следующих
областях:
1. Производство винчестеров и звуковых динамиков.
2. Изготовление фотокамер, телескопических объективов,
проекторов, приспособлений для студийного освещения и
аккумуляторов.
3. Переработка сырой нефти.
4. Разработка усиленных металлов и стекол, применяющихся в
авиационных моторах и защитных масках для строителей.
5. Создание жидкокристаллических дисплеев, аппаратов для
МРТ, рентгеновских систем, энергосберегающих ламп и
ядерных реакторов.
online.mirea.ru

60.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru

61.

Центр дистанционного обучения
Спасибо за внимание!
online.mirea.ru