Медь Сплавы теплопроводность при низких температурах

Фиг. 13. Изменение теплопроводности меди и некоторых медных сплавов при низких температурах.

Медь, серебро и золото несколько выпадают из общей для переходных металлов закономерности по своему электронному строению с валентной конфигурацией Они характеризуются более низкими температурами плавления и кипения, чем предшествующие им переходные элементы, и являются довольно мягкими металлами. Проявление таких свойств соответствует закономерной тенденции к ослаблению металлических связей, обнаруживаемой начиная с группы У1Б(Сг-Мо- У). Эта тенденция объясняется постепенным уменьшением числа неспаренных -электронов у атомов металлов второй половины переходных рядов. Медь, серебро и золото обладают очень большой электро- и теплопроводностью, поскольку их электронное строение обусловливает высокую подвижность 5-электронов. Эти металлы ковки, пластичны и инертны и могут находиться в природе в металлическом состоянии. Они встречаются довольно редко и поэтому имеют высокую стоимость, но все же распространены значительно больше, чем платиновые металлы. Относительно большая распространенность и возможность существования этих металлов в природе в несвязанном виде послужили причиной того, что они явились первыми металлами, с которыми познакомился чёловск и кошрые иН научился обрабатывать. По-видимому, первым металлом, который стали восстанавливать из его руды, была медь. Металлургия началась с открытия того, что сплав меди с оловом (естественно встречающаяся примесь) дает намного более твердый материал - бронзу. Медные предметы были найдены [c.446]

Е. Конструкционные материалы. Основными конструкционными материалами являются алюминий, углеродистая и нержавеющая стали. Выбор материала определяется расчетными предельными значениями давления и температуры, а также коррозионной стойкостью. В отсутствие коррозионных жидкостей высокая теплопроводность алюминия обеспечивает самую низкую стоимость теплообменника. Алюминий целесообразно применять в диапазоне температур от криогенных до 250 °С, углеродистую сталь — от 250 до 480 "С, нержавеющую сталь — в диапазоне 250—650 С. Для работы при высоких температурах в условиях коррозии предпочтительно использовать нержавеющие стали. Медь удобна для паяных конструкций и обеспечивает идеальные тепловые свойства. Тем не менее ее применяют только в коррозионной среде, где неприменим алюминий. В большинстве автомобильных радиаторов применяются медь или медные сплавы. [c.307]

Если теплопроводность не зависит от температуры, то, как видно из рис. 1-1, температура внутри стенки убывает по линейному закону от до 1 ,2- Теплошроводность различных веществ дается в приложении. Как видно из таблиц, среди твердых тел металлы обладают наилучшей теплопроводностью. Например, коэффициент теплопроводности чугуна равняется приблизительно А5 ккал/м - ч - град, меди— приблизительно 300 ккал/м-ч-град. Металлические сплавы имеют значительно более низкую теплопроводность, чем чистые металлы. Например, величины теплопроводности нержавеющей стали около 13,3 ккал/м-ч-град. Величины теплопроводности неметаллических веществ составляют приблизительно от 0,05 до 3 ккал/м-ч-град. [c.27]

Медь и ее сплавы. Характерной особенностью меди является ее высокая теплопроводность, в 6 раз большая, чем у железа, и более высокая, чем у железа, механическая стойкость при низких температурах, вследствие чего 30 [c.30]

Термопара хромель — константан по сравнению с парой медь — константан характеризуется несколько большей термо-э. д. с. и низкой теплопроводностью. Пара хромель—константан очень удобна для измерения разностей температур. В частности, термостолбик для калориметра, изображенного на фиг. 4.6, был изготовлен из хромель — константана. Для работы при низких температурах в Лейденской лаборатории был разработан новый сплав, дающий в паре с медью еще большую величину термо-э. д. с., чем упомянутые пары. Сплав состоит из золота и кобальта (2,11 ат.% Со). Чтобы иметь малую теплопроводность, вместо меди лучше пользоваться сплавом серебра с небольшим количеством золота. Эта термопара при 20° К дает 16 мкв на 1°, причем в интервале температур О—20° К термо-э. д. с. падает пропорционально температуре. Некоторые проволоки для таких термопар имеют неоднородности, вызывающие появление паразитных термо-э. д. с., величина которых не превышает 1/500 от полной термо-э. д. с. термопары. Имеются данные о том, что сплав золото — кобальт не вполне стабилен и что его перегрев меняет величину термо-э. д. с. В настоящее время в криогенной лаборатории НБС проводятся исследования стабильности сплава с тем, чтобы, если это возможно, найти методы ее повышения. Несмотря на большую по сравнению с парой медь — константан величину паразитной термо-э. д. с., термопара (Аи -f Со) — (Ад + Аи) в тех случаях, когда большая величина термо-э. д. с. полностью компенсирует паразитную э. д. с., дает хорошие результаты. Предположим, требуется измерить разность температур около 10° в температурном интервале 20—30° К. Такая задача может возникнуть, например, при измерении разности температур на концах образца при определении теплопроводности тела. Термопара (Аи + Со) — (Ag + Аи) в этих условиях дает около 200 мкв. Паразитная э. д. с. от неоднородностей составит 0,4 мкв. Медные [c.146]

Особый тип химической связи наблюдается в металлах. Металлические кристаллы характеризуются большим числом весьма полезных свойств, которые сделали их незаменимым материалом для человечества. К ним относятся высокая отражательная способность, высокая пластичность (способность вытягиваться в проволоку), ковкость, высокие теплопроводность и электропроводность. Эти свойства обусловлены особенностями металлического типа химической связи. Одна из них, как уже упоминалось, обязана высокой подвижности электронов, которая, по-видимому, приводит к тому, что кристаллические решетки металлов не являются такими жесткими, как у типичных ионных или ковалентных кристаллов. Отметим также важную особенность металлов — их способность образовывать сплавы, т. е. давать однородные твердые растворы, отличающиеся новыми, полезными свойствами. Например, сталь — главный конструкционный материал современной техники — представляет собой в основном твердый раствор углерода в железе. Огромную роль на начальных этапах истории человечества сыграли плавящиеся при относительно низкой температуре сплавы меди и олова, т. е. бронза (бронзовый век). [c.163]

В условиях высоких температур на теплопроводность почти не влияет чистота материала. Теплопроводность сплавов, как правило, ниже теплопроводности чистых металлов. У особо чистых металлов наблюдается при низких температурах (2—100 К) максимум теплопроводности. Теплопроводность легированной меди примерно в 8 раз меньше, чем у нелегированной. Наиболее полные сведения по теплопроводности материалов приведены в работах [16, 72]. [c.62]

И сбросу давления, а в охлаждаемых сосудах — к более частому включению холодильной машины. В контейнерах из нержавеющей стали или других материалов с низкой теплопроводностью выравнивание температуры разных слоев жидкости можно осуществить с помощью тепловых мостов — вертикальных стержней или листов из меди или алюминия. Конечно, проще, если это возможно, изготовить саму оболочку из материала с высокой теплопроводностью, т. е. из алюминия или меди. На основании изложенных соображений большую часть оболочек для сосудов было решено изготавливать из алюминия. Для этой цели был выбран свариваемый сплав 525, который, как было установлено при испытаниях в сосудах для жидкого кислорода, оказался менее подверженным трещинам в сварных швах при низких те.м-пературах, нежели сплав 615. [c.415]

Выбор материалов для изготовления аппаратов, работающих при низких температурах, обусловлен тем, что медь, латунь и бронза в этих условиях обладают повышенной ударной вязкостью и механической прочностью, в то время как черные металлы при низких температурах становятся хрупкими и теряют механическую прочность. Следует отметить также, что медь и ее сплавы обладают значительно большей теплопроводностью, чем черные металлы, что очень важно для интенсификации теплообмена в установках глубокого холода. [c.493]

Нержавеющие стали 304 и 347 ) широко применяются в низкотемпературном оборудовании, когда требуется высокая прочность и ударная вязкость. Эти стали имеют также низкую теплопроводность и являются очень хорошим материалом для изолирующих опор и для наполнительных и выпускных трубопроводов, проходящих из холодных областей в теплые. Предпочтительно применять нержавеющую сталь 347 благодаря ее стойкости участки, прилегающие к сварным швам, менее подвержены порче при перегреве. Степень черноты поверхностей нержавеющей стали довольно велика 0,05—0,08 по сравнению с 0,02 у алюминия и 0,015—0.02 у меди. Приведенные значения соответствуют излучению при комнатной температуре и получены для обычных промышленных материалов при обработке поверхностей, вполне осуществимой в практических конструкциях низкотемпературного оборудования. Нержавеющие стали более трудно паять мягким припоем, чем медь и ее сплавы. Для удаления огнеупорных окислов с поверхности требуется весьма агрессивный флюс. Такие флюсы следует применять очень осторожно и полностью удалять после окончания пайки, так как остатки флюса могут разрушающе действовать на тонкие стенки. Даже капельки флюса, попавшие на металл на расстоянии в несколько сантиметров от места пайки, иногда вызывают течь. Особенно трудно паять [c.212]

Чистая медь и ее сплавы не являются жаростойкими материалами однако в некоторых случаях они применяются при повышенных температурах, когда от конструкции требуется повышенная электропроводность или теплопроводность. Используется медь с низким содержанием кислорода (<<0,04 %). Когда требуется прочность изделия, то вводится мышьяк (0,4 %). Добавки Сё (1,0 %), Сг (0,3 %) и Ag (0,1 %) также улучшают механические свойства меди при повышенных температурах, причем электропроводность при этом остается практически без изменения. [c.221]

Сплавы меди, имеющие существенно более низкую теплопроводность, соответственно легче и свариваются. Особенно хорошо сваривается кремнистая бронза. Однако этот сплав не часто используют в сосудах давления ввиду его чувствительности при высокой температуре к коррозии под напряжением в среде водяного пара. Более часто применяют алюминиевую бронзу с 7% А1 и 2,5% Ре, которую во избежание сварочных трещин сваривают присадочным сплавом меди с 10% А1. В листах из алюминиевой бронзы в процессе прокатки или сварки могут образовываться трещины, причины которых еще не выяснены. [c.248]

Для нормального протекания кислородной разделительной резки необходимо, чтобы температура плавления разрезаемого металла была выше температуры его воспламенения в кислороде, а температура плавления образующихся шлаков (окислов) — ниже температур плавления и горения металла. Этим условиям более полно удовлетворяют все виды малоуглеродистых сталей с содержанием углерода до 0,5%, хрома до 5% и марганца до 4%. Температура воспламенения этих сталей составляет около 1350° С, а температура плавления — около 1500° С. Высокохромистые и хромоникелевые стали не поддаются нормальному процессу кислородной резки, так как этому препятствует высокая температура плавления окисла хрома (около 2000° С), который образуется на поверхности стали и препятствует процессу окисления нижележащих слоев металла. Не поддаются нормальному процессу кислородной резки и цветные металлы (медь, алюминий и их сплавы) как по причине высокой температуры плавления их окислов и значительной теплопроводности металлов, затрудняющей концентрацию тепла в зоне реакции, так и по причине относительно низкого теплового эффекта реакций окисления меди и ее сплавов. По этим причинам для высокохромистых и хромоникелевых сталей, меди, алюминия и сплавов цветных металлов применяется кислородно-флюсовая резка, сущность которой заключается в том, что в струю режущего кислорода непрерывно вводят порошкообразный флюс, который, сгорая, выделяет значительное количество дополнительного тепла, способствующего расплавлению и разжижению образующихся окислов. [c.454]

Высота спирально навитых ребер ограничена пределом растяжения металла на вершине ребра в процессе его навивки. Этот предел может быть увеличен посредством шлицевания вершины винтовых ребер (см. рис. 2.1, ж) или с помощью складок у основания ребер (рис. 2.7, з). В зависимости от назначения навитая спиралью лента может быть припаяна мягким или твердым припоем или приварена роликовым швом к трубе, впрессована в прорезанную канавку или завальцована. Стенки канавки можно плотно осадить при заваль-цовке для жесткого сцепления с ребрами. Достоинство предлагаемых конструктивных исполнений с использованием механических, сварных или паяных соединений заключается в том, что ребра могут изготавливаться из материала, обладающего высокой теплопроводностью, например меди или алюминия, в то время как трубы — из более дешевых, прочных и коррозионностойких сплавов (углеродистых и нержавеющих сталей). На рис. 2.7, з представлены оребренные трубы с круглыми или квадратными выштампованными ребрами с дистанциопирующими распорками у основания. Для создания механически прочного соединения эти ребра могут быть напрессованы на трубы или припаяны мягким или твердым припоем. Напрессовывание ребер на трубу является дешевой операцией, применяемой для теплообменников, работающих при низких температурах, когда коррозия невелика пайка мягким или твер-. ым припоем, будучи более дорогой операцией, рекомендуется в тех случаях, когда высокая температура или коррозия ослабляют прессовую посадку и термическую связь между трубами и ребрами [61. Пальцевидные ребра, показанные на рис. 2.7, и, находят широкое применение в конструкциях многих тппот( котлов. Их преимуществом перед плоскими ребрами являются большая механическая прочность и устойчивость по отношению к коррозии и эрозии. [c.29]

Фрагменты изделий из меди и медных сплавов соединяют склеиванием, постепенным накладьшанием на заранее подготовленную основу (гапсо-вую, восковую и др.) с совмещением краев фрагментов, пайкой - посредством введения в шов между соединяемыми деталями припоя расплавленного металла или сплава, имеющего более низкую температуру плавления, чем металл соединяемых фрагментов. Если на реставрируемом изделии имеются эмаль, каменные, костяные, перламутровые или иные декоративные элементы, нагрев изделий (с учетом высокой теплопроводности меди и ее сплавов) должен бьггь минимальным. [c.136]

Основные элементы конструкции и схема резервуаров для сжиженных газов. При выборе материалов для изготовления резервуаров приходится учитывать ряд факторов. Внутренний сосуд резервуара изготовляют из металлов, сохраняющих достаточную ударную вязкость при низких температурах. В сосудах с высоковакуумной изоляцией применяют обычно медь, имеющую малую степень черноты. При использовании других видов изоляции внутренний сосуд изготовляют из аустенитных сталей или алюминиевых сплавов. В большинстве случаев применяют сталь Х18Н9Т, характеризующуюся высокой прочностью, хорошей свариваемостью и низкой теплопроводностью. Из алюминиевых сплавов наибольшее распространение получил сплав АМц, дающий вакуумно-плотные швы при электросварке с защитной атмосферой из аргона или под слоем флюса. Освоено также изготовление сосудов из сплава АМг5В, обладающего более высокой прочностью. [c.237]

В действительности механизм образования аморфного поверхностного- слоя, вероятно, является комбинацией многих процессов в поверхностных кристаллах возникают значительные напряжения сдвига, вызывающие скольжение вдоль различных плоскостей их структуры и её разрушение в случае более острых выступов разрушение может быть вызвано простым слсатием по поверхности могут кататься оторванные куски её, начиная с отдельных атомов и более крупные. Но кроме того, в настоящее время исчезли почти всякие сомнения в том, что при образовании тщательно отполированного, вполне аморфного слоя поверхностные слои претерпевают мгновенные акты плавления, обусловленные трением полирующего материала. Этот взгляд высказывался в течение последнего времени многими авторами но был отвергнут в первом издании этой книги ввиду кажущейся трудности поддержания столь высокой температуры в поверхностных слоях, обладающих такими широкими возможностями отвода теплоты, выделяемой при трении, путём теплопроводности. Однако в недавней работе Боудена и его соавторов показано, как теоретически, так и экспериментально, что температура поверхности может повышаться, и при трении скольжения действительно быстро повышается, до точки плавления данного твёрдого тела, причём никогда не поднимается выше её. Температура поверхности измерялась термопарой, образуемой самими трущимися поверхностями двух разнородных металлов. Полировка происходит только в тех случаях, когда точка плавления полирующего материала выще, чем полируемого. Так, камфора (температура плавления 178 ) полирует металл Вуда, но не полирует олово или свинец-оксамид (точка плавления 417 ) полирует олово, свинец и висмут, но не полирует сплава для рефлекторов (температура плавл. 745°), который, однако, полируется окисью свинца (температура плавл, 88 °) кальцит (1339 ) полируется згкисыо олова (1625 ) или окисью цинк (1800 но не полируется закисью меди (1235°). Твёрдость сам по себе играет незначительную роль, но изг,естно несколько случаев когда такие весьма тягучие металлы, как золото и платина, поли руются материалом, имеющим значительно более низкую темпера туру плавления. [c.229]

Лрежде всего необходимо учитывать, что теплопроводность титана и его сплавов при невысоких температурах очень низка. При комнатной температуре теплопроводность титана равна приблизительно 3% от теплопроводности меди и в несколько раз ниже, чем, например, у сталей (теплопро водность титана равна 0,0367 кал/см сек °С, а теплопроводность стали 40 равна 0,142 кал см сек °С). С повышением температуры теллопро водность титановых сплавов возра.стает и приближается к теплопроводности сталей. Это сказывается на скоростях нагрева титановых сплавов в зависимости от температуры, на которую они нагреваются, что видно по скоростям нагрева и охлаждения технически чистого титана (сплав ВТ1) сечением 150 мм (фиг. 158) и сплава ВТЗ сечением 200 мм (фиг. 159) при температурах 400, 600, 800, 1000 и 1100°. [c.241]

При выборе материалов для изготовления резервуаров необходимо учитывать механические свойства материалов (особенно при низких температурах продуктов), их теплопроводность, степень черноты поверхности, свариваемость и спаиваемость. Внутренний сосуд резервуаров изготовляют из металлов, сохраняющих достаточную ударную вязкость при низких температурах — большей частью из меди и алюминия и их сплавов, а также из легированных никелем сталей. В сосудах Дьюара с вакуумной изоляцией применяют обычно медь, имеющую весьма малую степень черноты. К достоинствам меди относятся, кроме того, легкость придания ей требуемой формы и простота создания герметичных соединений пайкой. [c.424]

Медь, серебро и золото — вязкие, ковкие и тягучие металлы (легко протягиваются, прокатываются и штампуются) пмеют твердость 2,5 по шкале Мооса, плавятся при температуре около 1000 , характеризуются низкой летучестью, кипят в областп температур 2177—2707°. Элементы подгруппы меди имеют высокую электро- и теплопроводность, они диамагнитны, легко образуют сплавы как между собой, так и с другими химическими эле.мента-ми, для них характерно небольшое число природных изотопов. [c.677]

Экспериментально найденные значения тенлопроводности конструкционных материалов при различных температурах приведены в приложении (рис. П.31). Как показывает их анализ, наиболее теплопроводными являются медь, алюминий и сплавы па их основе. Хуже проводят теплоту углеродистые и малолегированные стали. Самая низкая теплопроводность у сталей аустенитного класса. [c.275]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология