Obțineți informații despre proprietățile, compoziția și producția de aliaje metalice
Aliajele sunt compuși metalici compuși dintr-un metal și unul sau mai multe elemente metalice sau nemetalice.
Exemple de aliaje obișnuite includ:
- Oțel , o combinație de fier (metal) și carbon (nemetal)
- Bronz, o combinație de cupru (metal) și staniu (metal) și
- Alamă, un amestec de cupru (metal) și zinc (metal)
Proprietăți
Metalele pure individuale pot avea proprietăți utile, cum ar fi o bună conductivitate electrică , rezistență ridicată și duritate sau rezistență la căldură și la coroziune .
Aliajele metalice comerciale încearcă să combine aceste proprietăți benefice pentru a crea un metal mai util pentru o anumită aplicație decât oricare dintre elementele sale componente.
Dezvoltarea oțelului, de exemplu, a necesitat găsirea combinației potrivite de carbon și fier (aproximativ 99% fier și 1% carbon, așa cum reiese) pentru a produce un metal mai metalic mai puternic, mai ușor și mai rezistent decât fierul pur .
Proprietățile exacte ale aliajelor noi sunt greu de calculat, deoarece elementele nu se combină doar pentru a deveni o sumă de părți, ci formează prin interacțiuni chimice care depind de componentele lor, precum și de metoda de producție. Ca rezultat, sunt necesare multe teste în dezvoltarea de aliaje noi de metal.
Un lucru care este sigur este că atunci când metalele sunt aliate, temperatura de topire este întotdeauna afectată. Galinstan® , un aliaj cu topire scăzută, care conține galiu , staniu și indiu, este lichid la temperaturi mai mari de -19 ° C, ceea ce înseamnă că punctul de topire al acestuia este de 50 ° C mai mic decât galiul pur și mai mult de 212 ° F (100 ° C) sub indiu și staniu.
Galinstan® și Wood's Metal sunt exemple de aliaje eutectice. Aliajele eutectice au cel mai mic punct de topire al oricărei combinații de aliaj care conține aceleași elemente.
Compoziţie
Mii de compoziții de aliaje sunt în producție obișnuită, în timp ce noi compoziții sunt dezvoltate în mod regulat.
Compozițiile standard acceptate includ nivelurile de puritate ale elementelor constitutive (pe baza conținutului în greutate).
Machiajul, precum și proprietățile mecanice și fizice ale aliajelor comune, sunt standardizate de organizații internaționale precum ISO, SAE International și ASTM International.
producere
Unele aliaje metalice sunt prezente în mod natural și necesită puțină prelucrare pentru a fi transformate în materiale industriale. Fero-aliajele precum fero-cromul și ferosiliciul, de exemplu, sunt produse prin topirea minereurilor mixte și sunt utilizate în producția de diferite oțeluri.
De obicei, aliajele comerciale și de comerț necesită o prelucrare mai mare și sunt cel mai des formate prin amestecarea metalelor topite într-un mediu controlat. Cu toate acestea, s-ar părea greșit să gândiți că aliajul de metale este un proces simplu.
De exemplu, dacă se amestecă pur și simplu aluminiul topit cu plumb topit, am descoperit că se vor separa în straturi, la fel ca uleiul și apa. Procedeul de combinare a metalelor topite sau amestecarea metalelor cu metalele variază foarte mult în funcție de proprietățile elementelor cerute.
Elementele metalice au o mare varietate în toleranța lor la căldură și gaze. Deși elemente precum metalele refractare sunt stabile la temperaturi ridicate, altele încep să interacționeze cu mediul lor, ceea ce poate afecta nivelul purității și, în cele din urmă, calitatea aliajului.
Considerațiile importante privind aliajul de metale includ temperaturile de topire ale metalelor componente, nivelurile de impurități, mediul de amestecare și procedura de aliere.
În unele cazuri, aliajele intermediare trebuie pregătite pentru a convinge elementele de combinare.
Un aliaj de 95,5% aluminiu și 4,5% cupru se face prin prepararea mai întâi a unui amestec de 50% dintre cele două elemente. Acest amestec are un punct de topire mai scăzut decât aluminiu pur sau cupru pur și acționează ca un "aliaj de întărire". Acesta este apoi introdus în aluminiu topit la o rată care creează amestecul din aliaj drept.
Surse: Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metalele în serviciul omului . Ediția a 11-a (1998).