Aliajele sunt compuși metalici alcătuiți dintr-un metal și unul sau mai multe elemente metalice sau nemetalice.
Exemple de aliaje comune:
- Oțel: A combinatie de fier (metal) și carbon (nemetalice)
- Bronz: O combinație de cupru (metal) și staniu (metal)
- Alamă: Un amestec de cupru (metal) și zinc (metal)
Proprietăți
Metalele pure individuale pot avea proprietăți utile precum bunul conductivitate electrică, rezistență mare și duritate, sau căldură și coroziune rezistenţă. Aliajele metalice comerciale încearcă să combine aceste proprietăți benefice pentru a crea metale mai utile pentru aplicații particulare decât oricare dintre elementele lor componente.
OţelDe exemplu, necesită o combinație potrivită de carbon și fier (aproximativ 99% fier și 1% carbon) pentru a produce un metal mai puternic, mai ușor și mai funcționabil decât fierul pur.
Proprietățile precise ale aliajelor noi sunt dificil de calculat, deoarece elementele nu se combină doar pentru a deveni o sumă a pieselor. Se formează prin interacțiuni chimice, care depind de piese componente și metode de producție specifice. Drept urmare, este necesară multă testare în dezvoltarea de noi aliaje metalice.
Temperatura de topire este un factor cheie în alierea metalelor. galinstanul, un aliaj cu topire scăzută care conține galiu, staniu și indiu, sunt lichide la temperaturi de peste 2,2 ° F (-19 ° C), ceea ce înseamnă că punctul său de topire este cu 122 ° F (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 - aliaje care au cel mai mic punct de topire al oricărei combinații de aliaje care conțin aceleași elemente.
Compoziţie
Mii de compoziții din aliaj sunt în producție regulată, noi compoziții fiind dezvoltate în fiecare an.
Compozițiile standard acceptate includ nivelurile de puritate ale elementelor constitutive (bazate pe conținutul în greutate). Machiajul, precum și proprietățile mecanice și fizice ale aliajelor comune, sunt standardizate de internațional organizații precum Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO), SAE International și ASTM Internaţional.
producere
Unele aliaje metalice apar în mod natural și necesită transformare redusă pentru a fi transformate în materiale de calitate industrială. Ferroaliatele, cum ar fi Ferromromul și Ferro-siliconul, de exemplu, sunt produse prin topirea minereurilor amestecate și sunt utilizate la producerea diferitelor oțeluri. Cu toate acestea, s-ar înșela să credem că alierea metalelor este un proces simplu. De exemplu, dacă cineva ar fi pur și simplu amestecat topit aluminiu cu topit conduce, au descoperit că cei doi s-ar separa în straturi, la fel ca uleiul și apa.
Aliajele comerciale și comerciale necesită, în general, o prelucrare mai mare și sunt formate cel mai adesea prin amestecarea metalelor topite într-un mediu controlat. Procedura pentru combinarea metalelor topite sau amestecarea metalelor cu non-metale variază mult în funcție de proprietățile elementelor utilizate.
Deoarece elementele metalice prezintă variații mari în toleranța lor la căldură și gaze, factori precum temperaturile de topire ale metalele componente, nivelurile de impuritate, mediul de amestecare și procedura de aliere sunt considerente centrale pentru un aliaj de succes proces.
În timp ce elemente precum metale refractare sunt stabile la temperaturi ridicate, altele încep să interacționeze cu mediul lor, ceea ce poate afecta nivelul de puritate și, în final, calitatea aliajului. Adesea, în astfel de cazuri, aliajele intermediare trebuie să fie pregătite pentru a convinge elementele să se combine.
Ca exemplu, un aliaj de 95,5% aluminiu și 4,5% cupru este obținut prin prima pregătire a unui amestec de 50% din cele două elemente. Acest amestec are un punct de topire mai mic decât aluminiul pur sau cuprul pur și acționează ca un „aliaj de întărire”. Acesta este apoi introdus în aluminiu topit la o viteză care creează amestecul potrivit de aliaje.
surse: Strada, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metale în slujba omului. Ediția a 11-a (1998).