مقدمه مفهوم – آلیاژها
آلیاژ مخلوطی از دو یا چند فلز است. آلیاژهای زیادی وجود دارند که فلزات مختلف و نسبت های مختلف فلز را ترکیب می کنند. در این آموزش با چیستی آلیاژ، خواص آلیاژها و برخی از رایج ترین آلیاژهایی که امروزه استفاده می شود آشنا شوید.
موضوعات تحت پوشش در مقالات دیگر
- باندینگ فلزی
- فلزات واسطه
- فلزات در جدول تناوبی
- روندهای دوره ای
آلیاژ چیست؟
آلیاژ مخلوطی از دو ماده عنصری برای ساختن یک ماده فلزی است. جزء اصلی یک فلز است (اغلب بیش از یک فلز) و خواص فلزی در مخلوط جدید حفظ می شود. یک آلیاژ می تواند ترکیب (جامد) یا محلول (مایع) باشد. معمولاً آلیاژها به صورت جامد در دمای اتاق وجود دارند.
خواص آلیاژها
بسیاری از خواص مفید و قابل تنظیم آلیاژها از جمله سختی، مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری وجود دارد.
شکل پذیری توانایی یک ماده برای تغییر شکل موضعی است. شیشه انعطاف پذیر نیست و در نتیجه با اعمال فشار می شکند. با این حال، آلیاژها می توانند در برابر فشار موضعی بدون شکستن کمی خم شوند، به این معنی که انعطاف پذیرتر هستند. این یک ویژگی مهم در مصالح ساختمانی است. آلیاژها تمایل به شکل پذیری بالاتری دارند.
مقاومت در برابر خوردگی نیز یکی از ویژگی های مهم موادی است که در معرض آب و هوا یا شرایط سخت قرار می گیرند. خوردگی زمانی اتفاق می افتد که یک ماده تحت یک واکنش شیمیایی مانند اکسیداسیون قرار می گیرد و به آرامی مواد را از بین می برد. زنگ محصول متداول خوردگی است. آلیاژها معمولاً مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به فلزات عنصری دارند.
سختی میزان خراشیدن یک ماده را اندازه گیری می کند. مقیاس سختی Mohs این ویژگی را اندازه گیری می کند. فلزات خالص در بسیاری از سناریوهای تولید بسیار نرم تر و انعطاف پذیرتر هستند. در ساخت و ساز، یک ماده بسیار چکش خوار یکپارچگی ساختاری را به خوبی فراهم نمی کند.
آلیاژ چگونه ساخته می شود؟
آلیاژها معمولاً با حرارت دادن مواد مورد نیاز تا زمانی که مذاب شوند ساخته می شوند. سپس اجزاء با هم مخلوط می شوند. ماده مذاب به داخل قالب می ریزد. قالب اجازه داده می شود تا خنک شود و مواد جدید را به شکل دلخواه ایجاد می کند.
مهم این است که مواد با یکدیگر محلول باشند. برخی فلزات مانند آهن و مس هستند که با هم مخلوط نمی شوند. بنابراین این ترکیبات مواد بدی را به عنوان آلیاژ می سازد.
ناخالصی ها در آلیاژها
آلیاژ طبق تعریف یک ماده غیر خالص است. با این حال، هنگامی که به ناخالصی‌های موجود در یک آلیاژ اشاره می‌شود، به عنصری اشاره می‌کند که نباید در آنجا وجود داشته باشد. به عنوان مثال، فولاد معمولا حاوی گوگرد ناخالصی است (که قرار است فقط کربن و آهن باشد). رایج ترین ناخالصی وابسته به فلز اصلی در آلیاژ است. در آلیاژهای آلومینیوم، لیتیوم، کلسیم و سدیم رایج ترین ناخالصی ها هستند. اکسیژن به دلیل تشکیل اکسید با فلزات باعث ایجاد ناخالصی های گسترده می شود.
مشکل ناخالصی ها این است که خواص یک آلیاژ را تغییر می دهد. به عنوان مثال، در جایی که ناخالصی وجود دارد، ممکن است این ماده ضعیف‌تر باشد و بیشتر در معرض شکستن باشد. مراحل زیادی در طول تولید برای جلوگیری از ناخالصی ها انجام می شود.
آلیاژهای رایج
- برنج: برنج ترکیبی از مس و روی است.
- برنز: مس و قلع دو جزء برنز هستند. عصر برنز (3000 تا 1200 قبل از میلاد) از این آلیاژ نامگذاری شده است زیرا کشف مواد آن دوره از تاریخ را به طرز چشمگیری تغییر داد.
- چدن: چدن ماده ای است که معمولا در تابه های پخت و پز استفاده می شود. این ماده حاوی درصد بسیار بالایی از آهن (بیش از 90٪) و درصد کمی کربن است .
- فولاد: فولاد حاوی کربن (یک غیرفلز) و آهن است. فولاد استحکام و مقاومت در برابر شکست را در مقایسه با آهن خالص بهبود بخشیده است.
- نقره استرلینگ: یکی از اجزای رایج جواهرات نقره استرلینگ است. استاندارد این آلیاژ 92.5% نقره و 7.5% مس است.
- لحیم کاری : مخلوط سرب و قلع. برای اتصال سیم ها استفاده می شود.
- آلیاژ ذوب : دسته ای از آلیاژها که نقطه ذوب پایینی دارند. مواد لحیم کاری و اسپرینکلرهای آتش نشانی معمولاً از این ماده استفاده می کنند. آنها در اسپرینکلرهای آتش نشانی عالی هستند زیرا آتش آلیاژ را تا حدی گرم می کند که آن را ذوب می کند. آلیاژ ذوب یک مهر و موم را می شکند که به آب اجازه می دهد تا آتش را خاموش کند. این مواد در حدود 100 درجه سانتیگراد ذوب می شوند.
