Spis treœci - Wydawnictwo AGH

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Spis treœci
Wstêp
Od epoki br¹zu do in¿ynierii materia³owej
Adolf Maciejny ...............................................................................................................
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Przedmowa
Znaczenie metali w rozwoju cywilizacji ...........................................................................
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Rozdzia³ 1
Budowa atomowa metali
Karol Przyby³owicz ...........................................................................................................
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1.1. Modele atomowe ........................................................................................................
1.2. Klasyfikacja metali ................................................................................................
1.3. WielkoϾ atomu .....................................................................................................
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Rozdzia³ 2
Krzepniêcie metali
Karol Przyby³owicz ...........................................................................................................
2.1. Pojêcia ogólne........................................................................................................
2.2. Mechanizm krystalizacji ........................................................................................
2.2.1. Prawo Tammanna ........................................................................................
2.2.2. Zarodkowanie fazy sta³ej..............................................................................
2.2.3. Wzrost zarodków fazy sta³ej.........................................................................
2.3. Krystalizacja stopów..............................................................................................
2.4. Nierównowagowe krzepniêcie...............................................................................
2.5. Krystalizacja i struktura wlewka ............................................................................
2.6. Odlewanie ci¹g³e....................................................................................................
2.7. Amorfizacja stopów metali ....................................................................................
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Rozdzia³ 3
Krystaliczna budowa metali
Stanis³aw Jan Skrzypek .....................................................................................................
3.1. Materia³y krystaliczne............................................................................................
3.2. Stan krystaliczny, sieci przestrzenne i symetria......................................................
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3.2.1. Rodzaje sieci i uk³ady krystalograficzne.......................................................
3.2.2. WskaŸnikowanie kierunków krystalograficznych –
wskaŸniki <uvw>.........................................................................................
3.2.3. WskaŸnikowanie p³aszczyzn krystalograficznych –
wskaŸniki {hkl} ...........................................................................................
3.2.5. Elementy symetrii i przekszta³cenia symetryczne.........................................
3.2.6. Parametry komórki elementarnej sieci i odleg³oœci miêdzy
p³aszczyznami krystalograficznymi .............................................................
3.3. Praktyczne znaczenie krystalografii.......................................................................
3.3.1. Pas krystalograficzny ...................................................................................
3.3.2. Gêstoœæ teoretyczna......................................................................................
3.3.3. Krystalograficzny model przemian fazowych i martenzytycznych...............
3.3.4. Dyfrakcja promieniowania X na sieci krystalicznej –
prawo Bragga ..............................................................................................
Rozdzia³ 4
Defekty sieci krystalicznej i ich rola
W³odzimierz Bochniak.......................................................................................................
4.1. Defekty sieci krystalicznej .....................................................................................
4.1.1. Rzeczywista budowa materia³ów metalicznych ...........................................
4.1.2. Defekty budowy sieci krystalicznej..............................................................
4.2. Rola defektów sieci krystalicznej w odkszta³ceniu plastycznym ............................
4.2.1. Poœlizg dyslokacji i jego uwarunkowania .....................................................
4.2.2. Umocnienie odkszta³ceniowe.......................................................................
4.2.3. Zmiana drogi odkszta³cenia..........................................................................
4.2.4. Zlokalizowane plastyczne p³yniêcie.............................................................
4.2.5. Sterowanie procesami obróbki plastycznej...................................................
4.2.6. Lepko-plastyczne p³yniêcie..........................................................................
Karol Przyby³owicz
4.3. Rola defektów sieci w dyfuzji ................................................................................
4.3.1. Istota dyfuzji ................................................................................................
4.3.2. Czynniki wp³ywaj¹ce na dyfuzjê..................................................................
4.3.3. Mechanizmy dyfuzji ....................................................................................
Rozdzia³ 5
Przetwórstwo metali i stopów
Andrzej Nowakowski .........................................................................................................
5.1. Klasyfikacja metod przetwarzania .........................................................................
5.1.1. PlastycznoϾ.................................................................................................
5.1.2. Obróbka plastyczna na gor¹co i na zimno.....................................................
5.2. Metody obróbki plastycznej...................................................................................
5.2.1. Walcowanie .................................................................................................
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5.2.2. Wyciskanie ..................................................................................................
5.2.3. Ci¹gnienie ....................................................................................................
5.2.4. Kucie............................................................................................................
5.2.5. T³oczenie .....................................................................................................
5.2.6. Formowanie hydromechaniczne (hydroforming) .........................................
5.3. Obróbka cieplno-plastyczna ..................................................................................
5.3.1. Obróbka cieplno-plastyczna stali (OCP) ......................................................
5.3.2. OCP stopów metali nie¿elaznych .................................................................
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Rozdzia³ 6
Odlewnictwo metali i stopów
Stanis³aw Rzadkosz, Zbigniew Bonderek ..........................................................................
6.1. Wprowadzenie.......................................................................................................
6.2. Ogólna charakterystyka metod wytwarzania odlewów ..........................................
6.2.1. Odlewanie metali i stopów w formach piaskowych ......................................
6.2.2. Odlewanie grawitacyjne w formach metalowych .........................................
6.2.3. Metody odlewania odœrodkowego................................................................
6.2.4. Odlewanie pod niskim ciœnieniem................................................................
6.2.5. Odlewanie ciœnieniowe ................................................................................
6.2.6. Inne metody odlewania precyzyjnego ..........................................................
6.3. Zanieczyszczenia gazowe i niemetaliczne w stopach .............................................
6.3.1. Metody rafinacji metali i stopów ..................................................................
6.4. Technologia odlewania stopów aluminium............................................................
6.5. Odlewnictwo miedzi i jej stopów ...........................................................................
6.6. Technologia odlewania br¹zów cynowych ............................................................
6.7. Technologia odlewania br¹zów aluminiowych ......................................................
6.8. Technologia odlewania br¹zów krzemowych ........................................................
6.9. Technologia odlewania mosi¹dzów .......................................................................
6.10. Technologia odlewania stopów cynku .................................................................
6.11. Technologia odlewania stopów magnezu.............................................................
6.12. Technologia odlewania staliwa i ¿eliwa ...............................................................
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Rozdzia³ 7
Spieki metali
Hanna Frydrych, Andrzej Ciaœ..........................................................................................
7.1. Wprowadzenie.......................................................................................................
7.2. Metody wytwarzania proszków .............................................................................
7.3. Prasowanie.............................................................................................................
7.4. Spiekanie ...............................................................................................................
7.5. Spieki.....................................................................................................................
7.5.1. Stale spiekane i spieki stalowe......................................................................
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7.5.2. Proszki ¿elaza i stali......................................................................................
7.5.3. Spiekane czêœci maszyn ...............................................................................
7.5.4. Technologia spiekania..................................................................................
7.5.5. Spiekane stale stopowe.................................................................................
7.5.6. Spiekane aluminium.....................................................................................
7.5.7. Br¹zy spiekane .............................................................................................
7.5.8. Spiekane ³o¿yska œlizgowe...........................................................................
7.5.9. Filtry ............................................................................................................
7.5.10. Materia³y cierne .........................................................................................
7.5.11. Styki elektryczne........................................................................................
Rozdzia³ 8
Aluminium i jego stopy
Marian Bronicki, Antoni WoŸnicki ....................................................................................
8.1. Wprowadzenie – produkcja i zu¿ycie aluminium i jego stopów .............................
8.2. Otrzymywanie aluminium......................................................................................
8.2.1. Aluminium pierwotne ..................................................................................
8.2.2. Aluminium wtórne .......................................................................................
8.3. Systemy oznaczeñ aluminium i jego stopów ..........................................................
8.3.1. Oznaczenia stopów aluminium przeznaczonych do obróbki plastycznej......
8.3.2. Oznaczenia g¹sek przeznaczonych do przetopienia, na odlewy
i na stopy wstêpne........................................................................................
8.4. Obróbka cieplna wlewków z aluminium i jego stopów...........................................
8.5. Kszta³towanie w³asnoœci aluminium serii 1xxx......................................................
8.6. Stopy aluminium i ich obróbka cieplna ..................................................................
8.6.1. Stopy umacniane roztworowo – serie 3xxx i 5xxx ........................................
8.6.2. Stopy utwardzane wydzieleniowo – serie 2xxx, 6xxx i 7xxx ........................
Rozdzia³ 9
Magnez i jego stopy
Andrzej Dziadoñ................................................................................................................
9.1. Wprowadzenie.......................................................................................................
9.2. Metalurgia magnezu ..............................................................................................
9.3. W³asnoœci magnezu ...............................................................................................
9.3.1. Struktura i mechanizm odkszta³cenia ...........................................................
9.3.2. W³asnoœci fizyczne ......................................................................................
9.3.3. W³asnoœci mechaniczne ...............................................................................
9.3.4. W³asnoœci chemiczne magnezu....................................................................
9.4. Sk³ad chemiczny magnezu niestopowego wg PN-EN 12421 : 2001 .......................
9.5. Otrzymywanie stopów magnezu ............................................................................
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9.6. Pierwiastki wystêpuj¹ce w stopach magnezu .........................................................
9.6.1. Pierwiastki stopowe w stopach magnezu......................................................
9.6.2. Domieszki metalurgiczne.............................................................................
9.7. Obróbka cieplna stopów magnezu..........................................................................
9.8. Odlewnicze stopy magnezu....................................................................................
9.8.1. Uwagi ogólne o odlewaniu stopów magnezu................................................
9.8.2. Stopy magnezu z aluminium.........................................................................
9.8.3. Stopy magnez-cynk-miedŸ...........................................................................
9.8.4. Stopy magnezu zawieraj¹ce cyrkon..............................................................
9.8.4.1. Stopy magnezu z cynkiem i cyrkonem.............................................
9.8.4.2. Stopy magnezu z metalami ziem rzadkich, cynkiem i cyrkonem .....
9.8.4.3. Stopy magnezu z metalami ziem rzadkich, srebrem i cyrkonem ......
9.8.4.4. Stopy magnezu z metalami ziem rzadkich, itrem i cyrkonem...........
9.9. Stopy magnezu do obróbki plastycznej ..................................................................
9.9.1. Stopy magnezu przeznaczone do walcowania ..............................................
9.9.2. Stopy do wyciskania.....................................................................................
9.9.3. Stopy do kucia..............................................................................................
9.10. Ochrona stopów magnezu przed korozj¹..............................................................
Rozdzia³ 10
Tytan i jego stopy
Krzysztof Kubiak ...............................................................................................................
10.1. Wprowadzenie.....................................................................................................
10.2. Rudy tytanu oraz wytwarzanie tytanu i jego stopów .............................................
10.2.1. Wytwarzanie g¹bki tytanowej metod¹ Krolla i metod¹ FFC .....................
10.3. W³asnoœci tytanu..................................................................................................
10.4. Przemiana alotropowa Tia X Tib ........................................................................
10.5. Podzia³ stopów tytanu ..........................................................................................
10.6. Charakterystyka faz w stopach tytanu ..................................................................
10.7. Kszta³towanie mikrostruktury stopów tytanu w procesach
obróbki plastycznej i cieplnej ..............................................................................
10.7.1. Obróbka plastyczna ..................................................................................
10.7.2. Obróbka cieplna........................................................................................
10.7.3. Obróbka cieplno-chemiczna i stopowanie laserowe..................................
10.8. Zastosowanie tytanu i jego stopów.......................................................................
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Rozdzia³ 11
MiedŸ i jej stopy
Zbigniew Rdzawski............................................................................................................ 317
11.1. Wstêp................................................................................................................... 317
11.2. Zarys technologii otrzymywania miedzi .............................................................. 318
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11.3. Ogólna charakterystyka i w³asnoœci miedzi..........................................................
11.3.1. W³asnoœci chemiczne miedzi .....................................................................
11.3.2. W³asnoœci mechaniczne miedzi..................................................................
11.3.3. Wp³yw wybranych zanieczyszczeñ na w³asnoœci miedzi............................
11.4. Klasyfikacja miedzi i jej stopów wed³ug norm .....................................................
11.5. Podzia³ stopów miedzi .........................................................................................
11.6. Sk³ad chemiczny wybranych gatunków miedzi....................................................
11.7. Mosi¹dze .............................................................................................................
11.8. Miedzionikle........................................................................................................
11.9. Br¹zy ...................................................................................................................
11.10. Stopy miedzi trudno odkszta³calne plastycznie ..................................................
11.11. MiedŸ berylowa i br¹zy berylowe ......................................................................
11.12. Odlewnicze stopy miedzi ...................................................................................
11.13. Zarys technologii wytwarzania pó³wyrobów z miedzi i jej stopów.....................
11.14. W³asnoœci i struktura taœm z miedzi w gatunku M2R (CW024A)
i M1E (CW004A)..............................................................................................
11.15. W³asnoœci i struktura taœm z wybranych gatunków mosi¹dzów .........................
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Rozdzia³ 12
Cynk i kadm oraz ich stopy
Krzysztof Pie³a .................................................................................................................. 351
12.1. Charakterystyka cynku ........................................................................................
12.1.1. Metalurgia cynku .......................................................................................
12.1.2. Mechanizmy odkszta³cenia plastycznego cynku ........................................
12.1.3. Stopy cynku ...............................................................................................
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12.1.3.1. Odlewnicze stopy cynku ............................................................... 359
12.1.3.2. Stopy cynku do obróbki plastycznej..............................................
12.1.4. Cynkowanie stali i ¿eliwa...........................................................................
12.2. Charakterystyka kadmu .......................................................................................
12.2.1. Metalurgia kadmu ......................................................................................
12.2.2. Zastosowanie kadmu..................................................................................
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Rozdzia³ 13
Cyna i o³ów oraz ich stopy
Jan Weso³owski ................................................................................................................. 383
13.1. O³ów i jego stopy ................................................................................................. 383
13.1.1. Wprowadzenie ........................................................................................... 383
13.1.2. Zastosowanie o³owiu.................................................................................. 386
11
13.1.3. Stopy o³owiu ..............................................................................................
13.1.4. Recykling o³owiu .......................................................................................
13.2. Cyna i jej stopy.....................................................................................................
13.2.1. Wprowadzenie ...........................................................................................
13.2.2. Stopy cyny .................................................................................................
13.2.3. Pow³oki ochronne ......................................................................................
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Rozdzia³ 14
¯elazo i jego stopy
Piotr Ba³a, Karol Przyby³owicz......................................................................................... 395
14.1. Rys historyczny....................................................................................................
14.2. Wspó³czesne metody wytwarzania stopów ¿elaza ...............................................
14.2.1. Wytwarzanie surówki ................................................................................
14.2.2. Konwertory tlenowe...................................................................................
14.2.3. Piece elektryczne ³ukowe ...........................................................................
14.2.4. Obróbka pozapiecowa................................................................................
14.2.5. Odgazowanie pró¿niowe............................................................................
14.3. Charakterystyka ogólna czystego ¿elaza ..............................................................
14.4. Stopy ¿elaza z wêglem .........................................................................................
14.4.1. Uk³ad ¿elazo–wêgiel ..................................................................................
14.4.2. Fazy i sk³adniki strukturalne uk³adu ¿elazo–wêgiel
i ich w³asnoœci ............................................................................................
14.4.3. Podzia³ stopów wed³ug uk³adu ¿elazo–wêgiel............................................
14.4.4. Stale niestopowe ........................................................................................
14.4.5. Staliwa .......................................................................................................
14.4.6. ¯eliwa ........................................................................................................
14.5. Obróbka cieplna stali ...........................................................................................
14.5.1. Wy¿arzanie ................................................................................................
14.5.2. Hartowanie.................................................................................................
14.5.3. Odpuszczanie.............................................................................................
14.5.4. Przesycanie i starzenie................................................................................
14.5.5. Obróbka cieplno-plastyczna.......................................................................
14.6. Stale stopowe .......................................................................................................
14.6.1. Klasyfikacja stali stopowych......................................................................
14.6.2. Oznaczanie stali stopowych wed³ug symboli g³ównych
wskazuj¹cych na sk³ad chemiczny.............................................................
14.6.3. Stale konstrukcyjne stopowe ......................................................................
14.6.4. Stale narzêdziowe ......................................................................................
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14.6.5. Stale o szczególnych w³asnoœciach fizycznych i chemicznych...................
14.6.6. Staliwa stopowe .........................................................................................
14.7. Stopy o szczególnych w³asnoœciach magnetycznych ...........................................
14.7.1. Materia³y magnetycznie miêkkie................................................................
14.7.2. Materia³y magnetycznie twarde..................................................................
14.8. Stopy o za³o¿onej rozszerzalnoœci cieplnej i w³asnoœciach sprê¿ystych ...............
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Rozdzia³ 15
Kobalt i nikiel oraz ich stopy
Janusz Konstanty .............................................................................................................. 431
15.1. Czysty kobalt i nikiel ................................................................................................
15.2. Metalurgiczne zastosowanie kobaltu i niklu.........................................................
15.2.1. Nadstopy ....................................................................................................
15.2.2. Narzêdziowe materia³y metaliczno-diamentowe........................................
15.2.3. Wêgliki spiekane........................................................................................
15.2.4. Materia³y o szczególnych w³asnoœciach magnetycznych ...........................
432
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433
436
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439
15.2.4.1. Materia³y magnetycznie miêkkie .................................................. 439
15.2.4.2. Materia³y magnetycznie twarde .................................................... 440
15.2.5. Stopy o okreœlonym wspó³czynniku rozszerzalnoœci cieplnej .................... 442
15.2.6. Stopy oporowe ........................................................................................... 443
Rozdzia³ 16
Chromowce – Cr, Mo i W
Andrzej Romañski, Hanna Frydrych .................................................................................
16.1. Chrom, molibden i wolfram – charakterystyka ogólna .........................................
16.2. Chrom – informacje podstawowe.........................................................................
16.2.1. Chrom w stopach Fe ...................................................................................
16.2.2. Chrom jako czysty metal ............................................................................
16.2.3. Chrom w stopach oporowych .....................................................................
16.2.4. Chrom w przemyœle chemicznym...............................................................
16.2.5. Chrom w materia³ach ogniotrwa³ych..........................................................
16.2.6. Chrom w masach formierskich ...................................................................
16.2.7. Inne zastosowania chromu .........................................................................
16.3. Molibden – informacje podstawowe ....................................................................
16.3.1. Zastosowanie molibdenu............................................................................
16.3.2. Molibden w stopach Fe...............................................................................
16.3.3. Stopy molibdenu ........................................................................................
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16.3.4. Molibden w superstopach i stopach Ni, Ti i Co ...........................................
16.3.5. Zastosowanie zwi¹zków chemicznych molibdenu .....................................
16.3.6. Molibden jako œrodek poœlizgowy..............................................................
16.4. Wolfram – informacje podstawowe .....................................................................
16.4.1. Obszary zastosowania wolframu................................................................
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Rozdzia³ 17
Manganowce – Mn, Tc i Re
Tadeusz Pieczonka ............................................................................................................
17.1. Mangan ................................................................................................................
17.1.1. Surowce do produkcji manganu .................................................................
17.1.2. Produkcja manganu....................................................................................
17.1.3. Zastosowanie manganu ..............................................................................
17.2. Technet ................................................................................................................
17.2.1. Surowce do produkcji technetu ..................................................................
17.2.2. Produkcja technetu.....................................................................................
17.2.3. Zastosowanie technetu ...............................................................................
17.3. Ren.......................................................................................................................
17.3.1. Surowce do produkcji renu.........................................................................
17.3.2. Produkcja renu ...........................................................................................
17.3.3. Zastosowanie renu .....................................................................................
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Rozdzia³ 18
Cyrkon, hafn, niob, wanad i tantal oraz ich stopy
Stanis³aw Jan Skrzypek .....................................................................................................
18.1. Cyrkon i jego stopy ..............................................................................................
18.1.1. Rudy oraz metalurgia cyrkonu....................................................................
18.1.2. W³aœciwoœci fizykochemiczne cyrkonu .....................................................
18.1.3. W³aœciwoœci mechaniczne i zastosowanie – stopy cyrkonu ........................
18.2. Hafn .....................................................................................................................
18.3. Wanad ...........................................................................................................
18.3.1. Minera³y i otrzymywanie wanadu ..............................................................
18.3.2. W³aœciwoœci fizykochemiczne wanadu ......................................................
18.3.3. Zastosowanie wanadu i jego stopów...........................................................
18.4. Niob i jego stopy ..................................................................................................
18.4.1. Podstawowe w³aœciwoœci fizyczne i chemiczne niobu
i jego stopów..............................................................................................
18.5. Tantal i jego stopy ................................................................................................
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Rozdzia³ 19
Metale szlachetne – Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Au i Ag
Zbigniew Rdzawski............................................................................................................
19.1. Wstêp...................................................................................................................
19.2. Podstawowe w³aœciwoœci metali szlachetnych.....................................................
19.3. Platyna .................................................................................................................
19.4. Pallad ...................................................................................................................
19.5. Iryd ......................................................................................................................
19.6. Rod ......................................................................................................................
19.7. Osm .....................................................................................................................
19.8. Z³oto ....................................................................................................................
19.9. Srebro ..................................................................................................................
19.10. Metale szlachetne do zastosowañ w jubilerstwie................................................
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Rozdzia³ 20
Pierwiastki rzadkie – As, Ba, Be, Bi, Cs, Ga, Ge, Hg, In, Li, Po, Rb, Sb, Se, Sr, Te i Tl
Tadeusz Pieczonka ............................................................................................................
20.1. Podstawowe informacje.......................................................................................
20.1.1. Co to s¹ metale rzadkie? .............................................................................
20.1.2. Klasyfikacja metali rzadkich ......................................................................
20.2. Metale rzadkie z grupy litowców – lit, rubid i cez .................................................
20.2.1. Lit...............................................................................................................
20.2.2. Rubid .........................................................................................................
20.2.3. Cez .............................................................................................................
20.3. Metale rzadkie z grupy berylowców – beryl, stront i bar.......................................
20.3.1. Beryl ..........................................................................................................
20.3.2. Stront .........................................................................................................
20.3.3. Bar .............................................................................................................
20.4. Metale rzadkie z grupy glinowców – gal, ind i tal .................................................
20.4.1. Gal .............................................................................................................
20.4.2. Ind..............................................................................................................
20.4.3. Tal..............................................................................................................
20.5. Pierwiastek rzadki z grupy wêglowców – german ................................................
20.5.1. German ......................................................................................................
20.6. Metale rzadkie z grupy azotowców – arsen, antymon i bizmut .............................
20.6.1. Arsen..........................................................................................................
20.6.2. Antymon ....................................................................................................
20.6.3. Bizmut........................................................................................................
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20.7. Metale rzadkie z grupy tlenowców – selen, tellur i polon......................................
20.7.1. Selen ..........................................................................................................
20.7.2. Tellur .........................................................................................................
20.7.3. Polon..........................................................................................................
20.8. Metal rzadki z grupy cynkowców – rtêæ ...............................................................
20.8.1. Rtêæ............................................................................................................
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Rozdzia³ 21
Metale ziem rzadkich – Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy,
Ho, Er, Tm, Yb i Lu
Tadeusz Pieczonka ............................................................................................................
21.1. Surowce do produkcji metali ziem rzadkich .........................................................
21.2. Produkcja metali ziem rzadkich ...........................................................................
21.3. Zastosowanie metali ziem rzadkich......................................................................
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Rozdzia³ 22
Stopy funkcjonalne i specjalne
Stanis³aw Jan Skrzypek .....................................................................................................
22.1. Stopy z pamiêci¹ kszta³tu .....................................................................................
22.2. Stopy nadplastyczne ............................................................................................
22.3. Stopy amorficzne .................................................................................................
22.3.1. W³aœciwoœci szkie³ metalicznych..............................................................
22.4. Materia³y nanokrystaliczne – nanomateria³y........................................................
22.5. Biostopy – biomateria³y .......................................................................................
22.5.1. Biomateria³y metaliczne ...........................................................................
22.5.2. Biostopy na bazie metali szlachetnych ......................................................
22.6. Pianki metalowe i gazary......................................................................................
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