آلیاژ چیست

آلیاژ

0

آلیاژ ، ماده فلزی تشکیل شده از دو یا چند عنصر ، به عنوان ترکیبی یا محلول . اجزای آلیاژها معمولاً خود فلزات هستند ، گرچه کربن ، غیر فلز ، ماده تشکیل دهنده اصلی فولاد است .

آلیاژها معمولاً با ذوب شدن مخلوط مواد تشکیل می شوند. مقدار آلیاژها در زمان های بسیار باستان کشف شد.برنج ( مس و روی ) وبرنز (مس و قلع ) از اهمیت ویژه ای برخوردار بود. امروزه مهمترین اینها فولادهای آلیاژی هستند

که بطور گسترده ای از فولادهای حاوی مقادیر قابل توجهی عناصر غیر از آهن و کربن تعریف می شوند. عناصر اصلی آلیاژی برای فولاد عبارتند از: کروم ، نیکل ، منگنز ، مولیبدن ، سیلیکون ، تنگستن ، وانادیوم و بور . فولادهای آلیاژی طیف گسترده ای از خاصیت های خاص مانند سختی ، چقرمگی ، مقاومت در برابر خوردگی ، مغناطیس زدایی و شکل پذیری را دارند.

 آلیاژهای غیر آهنی ، به طور عمده مس ، نیکل ، برنز و آلیاژهای آلومینیوم ، در سکه سازی بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. تمایز بین فلز آلیاژی و ناخالصی گاهی ظریف است. به عنوان مثال ، در آلومینیوم ، سیلیکون بسته به کاربرد ممکن است یک ناخالصی یا یک جزء با ارزش محسوب شود ، زیرا سیلیکون استحکام می بخشد ، اگرچه مقاومت به خوردگی را کاهش می دهد.

فهرست آلیاژ

  1. آلیاژ چیست
  2. ساختار آلیاژها
    • آلیاژهای جایگزینی
    • آلیاژهای بینابینی
  3. آلیاژها چگونه رفتار می کنند؟
  4. آلیاژها چگونه ساخته می شوند؟
  5. برخی از آلیاژهای مشترک و آنچه ما از آنها استفاده می کنیم

آلیاژ چیست

یک آلیاژ تیتانیوم

عکس: این نمونه از یک تیتانیوم -zirconium- نیکل آلیاژ است که به شناور شدن ساخته شده (شناور در هوا) با استفاده از برق . این یکی از بسیاری از مواد جدید قابل توجه است که برای استفاده احتمالی در فضا تولید می شود. عکس با تقدیر از مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا (NASA-MSFC).

ممکن است کلمه آلیاژ را به عنوان “مخلوطی از فلزات” توصیف کنید ، اما این کمی گمراه کننده است زیرا برخی از آلیاژها حاوی تنها یک فلز هستند و با سایر مواد غیر فلز مخلوط می شوند (برای مثال چدن) آلیاژ ساخته شده از فقط یک فلز ، آهن ، مخلوط با یک کربن غیر متال). بهترین راه برای فکر کردن از یک آلیاژ به عنوان ماده ای است که حداقل از دو عنصر شیمیایی مختلف تشکیل شده است که یکی از آنها یک فلز است. مهم ترین جزء فلزی از آلیاژ (اغلب به نمایندگی ۹۰ درصد یا بیشتر از مواد) نامیده می شود فلز اصلی از فلز ، و یا فلز پایه . اجزای دیگر یک آلیاژ (که به آنها آلیاژی گفته می شود)) می توانند فلز یا غیر فلز باشند و در مقادیر بسیار کمتری (گاهی اوقات کمتر از ۱ درصد از کل) وجود دارند. اگرچه یک آلیاژ می تواند بعضاً ترکیبی باشد (عناصری که از آن ساخته شده اند به صورت شیمیایی به یکدیگر پیوند می خورند) ، اما معمولاً یک محلول جامد است (اتم های عناصر به سادگی با هم مخلوط می شوند ، مانند نمکی که با آب مخلوط می شود ).

ساختار آلیاژها

اگر به یک فلز از طریق میکروسکوپ الکترونی قدرتمند نگاه کنید ، می توانید اتم های داخل چیده شده را در یک ساختار منظم بنام یک شبکه کریستالی مشاهده کنید . یک جعبه مقوایی کوچک پر از تیله را تصور کنید و تقریباً همان چیزی است که می خواهید ببینید. در یک آلیاژ ، جدا از اتمهای فلز اصلی ، همچنین اتمهای مواد آلیاژی وجود دارد که در طول سازه واقع شده اند. (تصور کنید که چند توپ پلاستیکی را داخل جعبه مقوا بکشید تا آنها به طور تصادفی در بین تیله ها قرار بگیرند.)

آثار هنری که تفاوت بین آلیاژهای بینابینی و جایگزینی را نشان می دهد

آلیاژ های جایگزینی

اگر اتمهای ماده آلیاژی جایگزین اتمهای فلز اصلی شوند ، آنچه را که آلیاژ جایگزینی نامیده می شود دریافت می کنیم . آلیاژ مانند این فقط در صورت تشکیل اتم های فلز پایه و عناصر آلیاژی از اندازه تقریباً مشابه خواهد بود. در اکثر آلیاژهای جایگزینی ، عناصر تشکیل دهنده تقریباً در جدول تناوبی قرار دارند. به عنوان مثال ، برنج یک آلیاژ جایگزینی است که براساس مس ساخته شده است و در آن اتمهای روی ۱۰ تا ۳۵ درصد از اتمهایی که به طور معمول در مس قرار دارند جایگزین می شوند. برنج به عنوان آلیاژ کار می کند زیرا مس و روی در جدول تناوبی نزدیک به یکدیگر هستند و دارای اتمهایی با اندازه تقریباً مشابه هستند.

آلیاژ های بینابینی

آلیاژ همچنین می تواند تشکیل شود اگر ماده آلیاژی یا عوامل دارای اتمهایی باشند که بسیار کوچکتر از فلز اصلی هستند. در این حالت ، اتمهای عامل بین اتمهای اصلی فلز (در شکافها یا “بینابینی”) می لغزند و آنچه را که یک آلیاژ بینابینی نامیده می شود ، می دهند . فولاد نمونه ای از آلیاژ بینابینی است که در آن تعداد نسبتاً کمی از اتم کربن در شکاف بین اتمهای عظیم در یک شبکه کریستالی آهن فرو می رود.

آلیاژ ها چگونه رفتار می کنند؟

آلیاژهای برنجی در کوره در ریخته گری برنجی آمریکا. عکس توسط جت لاو / LOC

عکس: این تنها عناصر اصلی (فلزات و سایر ترکیبات) نیستند که روی خواص آلیاژ تأثیر می گذارند. نحوه ترکیب این مواد نیز بسیار مهم است. ریختن یا تند شدن سرعت ، ریختن درجه حرارت و سرعت خنک کننده برخی از عواملی هستند که می توانند بر خصوصیات بدنی آلیاژها تأثیر بگذارند. عکس ریخته گری آلیاژ برنجی توسط جت لاو ، با تقدیر از کتابخانه کنگره ایالات متحده ، بخش چاپ و عکس ، سوابق مهندسی تاریخی آمریکا.

زیرا آلیاژها دقیقاً خاصیت مناسبی برای یک کار خاص ندارند و از آلیاژ استفاده می کنند. آهن یک ماده ساختاری عالی است اما فولاد (آلیاژ ساخته شده با افزودن مقادیر کمی از کربن غیر فلزی به آهن) از استحکام ، سخت تر و ضد زنگ بودن برخوردار است. آلومینیوم یک فلز بسیار سبک است اما به شکل خالص نیز بسیار نرم است. مقادیر کمی از فلزات منیزیم ، منگنز و مس را اضافه کنید و یک آلیاژ فوق العاده آلومینیوم به نام duralumin درست می کنید ، که برای ساخت هواپیما به اندازه کافی قوی است . آلیاژها در یک یا چند خاصیت فیزیکی مهم خود پیشرفتهایی نسبت به فلز اصلی نشان می دهند (مواردی از قبیل قدرت ، دوام ، توانایی انجام الکتریسیته ، توانایی تحمل گرما، و غیره) به طور کلی ، آلیاژها از فلزات اصلی خود قوی تر و سخت تر هستند ، قابل انعطاف پذیری کمتری (کار سخت تر) و انعطاف پذیری کمتری دارند (کشیدن سیم ها سخت تر است).

یک آلیاژ منیزیم

عکس: دانشمندان ناسا آمس برای ساده سازی تولید آلیاژ منیزیم ، تکنیکی به نام اتمیزه کردن گاز فشار قوی را تهیه کرده اند. عکس با تقدیر از وزارت انرژی ایالات متحده .

آلیاژ ها چگونه ساخته می شوند؟

ممکن است ایده آلیاژ را به عنوان “مخلوطی از فلزات” کاملاً گیج کننده بدانید. چگونه می توانید دو تکه فلز جامد را با هم مخلوط کنید؟ روش سنتی ساخت آلیاژها برای گرم کردن و ذوب شدن اجزای سازنده مایعات ، مخلوط کردن آنها با یکدیگر و سپس اجازه دادن آنها برای خنک شدن در محلول جامد (معادل جامد محلول مانند نمک در آب) بود. یک روش جایگزین برای ساختن آلیاژ این است که قطعات را به پودر تبدیل کرده ، آنها را با هم مخلوط کرده و سپس آنها را با ترکیبی از فشار و دمای بالا ذوب کنید. به این روش متالورژی پودر گفته می شود . روش سوم ساخت آلیاژها شلیک تیرهای یونها (اتمهای با الکترون خیلی کم یا خیلی زیاد) به لایه سطح یک قطعه فلز است. کاشت یونهمانطور که این مشخص است ، روشی بسیار دقیق برای ساختن آلیاژ است. احتمالاً به عنوان روشی برای ساختن نیمه هادی های مورد استفاده در مدارهای الکترونیکی و تراشه های رایانه شناخته شده است . (درباره این مورد در مقاله ما در مورد اپیلاکسی پرتوی مولکولی بخوانید .)

برخی از آلیاژهای مشترک و آنچه ما از آنها استفاده می کنیم

صفر از آلیاژهای مختلف وجود دارد که برای زیلون برای اهداف مختلف استفاده می شود. ما در جدول زیر حدود ۲۵ مورد متداول (یا در غیر این صورت جالب) را ذکر کرده ایم. بسیاری از تغییرات مختلف در اکثر آلیاژها وجود دارد و مخلوط دقیق می تواند به طور گسترده ای متفاوت باشد ، بنابراین درصد ارقامی که می بینید در کتابهای مختلف نقل شده است دقیقاً موافق نیستند.

آلیاژ

اجزاء

کاربردهای معمولی

آلنیکو

آهن (۵۰٪ +) ، آلومینیوم (۸-۱۲٪) ، نیکل (۱۵-۲۵٪) ، کبالت (۴۰-۴۰٪) ، به علاوه فلزات دیگر مانند مس و تیتانیوم .

آهن ربا در بلندگو و وانت در گیتار برقی .

آمالگام

جیوه (۴۵-۵۵)) ، به علاوه نقره ، قلع ، مس و روی.

پر کردن دندان

فلز بابیت (“فلز سفید”)

قلع (۹۰٪) ، آنتیموان (۷-۱۵٪) ، مس (۴-۱۰٪).

پوشش کاهش دهنده اصطکاک در یاطاقان ماشین.

برنج

مس (۶۵-۹۰)) ، روی (۳۰-۳۵)).

قفل و پیچ و مهره درب ، سازهای برنجی ، لوله های گرمایش مرکزی .

برنز

مس (۷۸-۹۵)) ، قلع (۵-۲۲،) ، به علاوه منگنز ، فسفر ، آلومینیوم یا سیلیکون.

مجسمه های تزئینی ، آلات موسیقی.

چدن

آهن (۹۶-۹۸)) ، کربن (۲-۴)) ، به علاوه سیلیکون.

سازه های فلزی مانند پل ها و وسایل آشپزی سنگین.

کنستانتان

مس (۵۵٪) ، نیکل (۴۵٪).

دستگاه های فشار سنج و ترموکوپل ها .

نیکل مس (نیکل مس)

مس (۷۵٪) ، نیکل (۲۵٪) به همراه مقادیر کمی منگنز.

سکه

دورالومین

آلومینیوم (۹۴)) ، مس (۴٫۵-۵)) ، منیزیم (۰٫۵-۱٫۵)) ، منگنز (۰٫۵-۱٫۵).

قطعات بدنه خودرو و هواپیما ، تجهیزات نظامی.

اسلحه

مس (۸۰-۹۰)) ، قلع (۳-۱۰)) ، روی (۲-۳)) و فسفر.

اسلحه ها ، وسایل تزئینی.

اینوار

آهن (۶۴٪) ، نیکل (۳۶٪) ، که نامهای جایگزین آن را توضیح می دهد: FeNi36 و ۶۴FeNi.

ساعتهای آونگ و ابزارهای علمی که باید در برابر گسترش گرما مقاومت کنند.

مگناکس

منیزیم ، آلومینیوم.

راکتورهای هسته ای.

نیکروم

نیکل (۸۰٪) ، کروم (۲۰٪).

دستگاه های احتراق آتش نشانی ، عناصر گرمایش در وسایل برقی.

نیتینول

نیکل (۵۰-۵۵)) ، تیتانیوم (۴۵-۵۰)).

Alloys حافظه شکل مورد استفاده در وسایل پزشکی ، قاب های دیدنی که به شکل به شکل و سوئیچ دما می شوند.

پیواتر

قلع (۸۰-۹۹)) با مس ، سرب و آنتیموان.

تزئینات تزئین شده ، که قبل از رایج تر شدن شیشه ، برای ظروف غذاخوری استفاده می شد.

سرباز

متفاوت است لحیم کاری های قدیمی دارای ترکیبی از قلع (۵۰-۷۰٪) ، سرب (۳۰-۵۰٪) ، مس ، آنتیموان و سایر فلزات هستند. فروشندگان جدیدتر به دلایل سلامتی از سرب جدا شده اند. لحیم معمولی مدرن دارای ۹۹٫۲۵ درصد قلع و ۰٫۷۵ درصد مس است.

اتصال قطعات الکتریکی به مدارها.

فولاد (عمومی)

آهن (۸۰-۹۸)) ، کربن (۰٫۲-۲) ، به علاوه فلزات دیگر مانند کروم ، منگنز و وانادیوم.

سازه های فلزی ، قطعات ماشین و هواپیما و موارد استفاده دیگر.

فولاد (ضد زنگ)

آهن (۵۰٪ +) ، کروم (۳۰-۳۰٪) به علاوه مقادیر کمتر کربن ، نیکل ، منگنز ، مولیبدن و فلزات دیگر.

جواهرات ، ابزار پزشکی ، کارد و چنگال.

ماهواره ای

کبالت (۶۷٪) ، کروم (۲۸٪) ، تنگستن (۴٪) ، نیکل (۱٪).

روکش ابزارهای برش مانند دندانهای اره ای ، تراش و اره برقی .

نقره استرلینگ

نقره (۹۲٫۵٪) ، مس (۷٫۵٪).

کارد و چنگال ، جواهرات ، ابزار پزشکی ، آلات موسیقی.

ابرآلیاژها

به طور معمول (اما نه همیشه) مبتنی بر نیکل: نیکل (۴۵-۷۰)) ، کروم (۳۰-۳۰ ۱۴) ، به علاوه مقادیر کمتری از فلزات مختلف دیگر (معمول آن مانند آهن ، مولیبدن و مس یا موارد غیر معمول دیگری مانند رنیوم ، هافنیوم ، و روتنیم) و غیر فلزات (به عنوان مثال ، سیلیکون ، کربن یا فسفر).

مواد محافظ ، درجه حرارت بالا به طور گسترده ای در برنامه های کاربردی موتور هوافضا که در آن آلومینیوم و فولاد نامناسب هستند استفاده می شود. نمونه ها شامل خانواده Inconel Inc ، آلیاژهای Waspaloy® ، Hastelloy® و آلیاژهای CMSX (مانند CMSX-4®) هستند.

طلای سفید (۱۸ قیراط)

طلا (۷۵٪) ، پالادیوم (۱۷٪) ، نقره (۴٪) ، مس (۴٪)

جواهر سازی.

فلز چوب

بیسموت (۵۰٪) ، سرب (۲۶٫۷٪) ، قلع (۱۳٫۳٪) ، کادمیوم (۱۰٪).

لحیم کاری ، عنصر ذوب در سیستم های آب پاش آتش .

 

 

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.