Сплавы представляют собой металлические соединения, состоящие из одного металла и одного или нескольких металлических или неметаллических элементов.
Примеры распространенных сплавов:
- Сталь: А комбинация утюг (металл) и углерод (неметалл)
- Бронза: Сочетание медь (металл) и банка (Металл)
- Латунь: Смесь меди (металла) и цинк (Металл)
свойства
Отдельные чистые металлы могут обладать полезными свойствами, такими как хорошие электрическая проводимость, высокая прочность и твердость, или тепло и коррозия сопротивление. Коммерческие металлические сплавы пытаются объединить эти полезные свойства, чтобы создать металлы, более полезные для конкретных применений, чем любые их составляющие элементы.
СталиНапример, требуется правильная комбинация углерода и железа (около 99% железа и 1% углерода), чтобы получить металл, который прочнее, легче и более работоспособен, чем чистое железо.
Точные свойства новых сплавов трудно рассчитать, потому что элементы не просто объединяются, чтобы стать суммой частей. Они образуются в результате химических взаимодействий, которые зависят от составных частей и конкретных методов производства. В результате требуется много испытаний при разработке новых металлических сплавов.
Температура плавления является ключевым фактором в легировании металлов. галинстанлегкоплавкий сплав, содержащий галлийолово и индий - жидкость при температуре выше 2,2 ° F (-19 ° C), что означает, что его температура плавления на 122 ° F (50 ° C) ниже, чем у чистого галлия, и более чем на 212 ° F (100 ° C) ниже индий и олово.
Galinstan® и Wood's Metal являются примерами эвтектических сплавов - сплавов с самой низкой температурой плавления среди всех комбинаций сплавов, содержащих одинаковые элементы.
Сочинение
Тысячи составов сплавов находятся в серийном производстве, и каждый год разрабатываются новые составы.
Принятые стандартные композиции включают уровни чистоты составляющих элементов (в расчете на весовое содержание). Состав, а также механические и физические свойства обычных сплавов стандартизированы международными такие организации, как Международная организация по стандартизации (ISO), SAE International и ASTM Международный.
производство
Некоторые металлические сплавы встречаются в природе и требуют небольшой обработки для превращения в материалы промышленного класса. Например, ферросплавы, такие как феррохром и ферросилиций, получают путем плавления смешанных руд и используются при производстве различных сталей. Тем не менее, было бы ошибочно думать, что легирование металлов - это простой процесс. Например, если просто смешать расплавленный алюминий с расплавленным вести, они обнаружат, что они разделятся на слои, как нефть и вода.
Коммерческие и торговые сплавы, как правило, требуют большей обработки и чаще всего образуются путем смешивания расплавленных металлов в контролируемой среде. Процедура объединения расплавленных металлов или смешивания металлов с неметаллами значительно варьируется в зависимости от свойств используемых элементов.
Поскольку металлические элементы обладают большой разницей в устойчивости к воздействию тепла и газов, такие факторы, как температура плавления Компоненты металлов, уровни примесей, условия перемешивания и методика легирования являются основными соображениями для успешного сплава процесс.
Хотя такие элементы, как тугоплавкие металлы стабильны при высоких температурах, другие начинают взаимодействовать с окружающей средой, что может повлиять на уровень чистоты и, в конечном итоге, качество сплава. Часто в таких случаях промежуточные сплавы должны быть подготовлены, чтобы убедить элементы объединиться.
В качестве примера, сплав из 95,5% алюминия и 4,5% меди получают, предварительно приготовив 50% -ную смесь двух элементов. Эта смесь имеет более низкую температуру плавления, чем чистый алюминий или медь, и действует как «сплав-отвердитель». Это затем вводится в расплавленный алюминий со скоростью, которая создает правильную смесь сплава.
Источники: Улица, Артур. И Александр В. О. 1944. Металлы на службе у человека. 11-е издание (1998).