Metalllegeringer forklart
Egenskaper, sammensetning og produksjon av utvalgte metalllegeringer
ThoughtCo / Nusha Ashjaee
Legeringer er metalliske forbindelser som består av ett metall og ett eller flere metall- eller ikke-metallelementer.
Eksempler på vanlige legeringer:
Eiendommer
Individuelle rene metaller kan ha nyttige egenskaper som gode elektrisk Strømføringsevne , høy styrke og hardhet, eller varme ogkorrosjonmotstand. Kommersielle metalllegeringer forsøker å kombinere disse fordelaktige egenskapene for å skape metaller som er mer nyttige for spesielle bruksområder enn noen av deres komponentelementer.
Stål krever for eksempel riktig kombinasjon av karbon og jern (omtrent 99 % jern og 1 % karbon) for å produsere et metall som er sterkere, lettere og mer brukbart enn rent jern.
Nøyaktige egenskaper til nye legeringer er vanskelig å beregne fordi elementer ikke bare kombineres for å bli en sum av delene. De dannes gjennom kjemiske interaksjoner, som avhenger av komponentdeler og spesifikke produksjonsmetoder. Som et resultat kreves det mye testing i utviklingen av nye metallegeringer.
Smeltetemperatur er en nøkkelfaktor ved legering av metaller. Denne oppføringen , en lavsmeltende legering som inneholder gallium , tinn og indium, er flytende ved temperaturer over 2,2 °F (-19 °C), noe som betyr at smeltepunktet er 50 °C lavere enn rent gallium og mer enn 212 °F (100 °C) under indium og tinn.
Galinstan og Wood's Metal er eksempler på eutektiske legeringer - legeringer som har det laveste smeltepunktet av enhver legeringskombinasjon som inneholder de samme elementene.
Komposisjon
Tusenvis av legeringssammensetninger er i regelmessig produksjon med nye sammensetninger som utvikles hvert år.
Aksepterte standardsammensetninger inkluderer renhetsnivåene til bestanddelene (basert på vektinnhold). Sammensetningen, samt de mekaniske og fysiske egenskapene til vanlige legeringer, er standardisert av internasjonale organisasjoner som International Organization for Standardization (ISO), SAE International og ASTM International.
Produksjon
Noen metallegeringer forekommer naturlig og krever lite prosessering for å bli omdannet til materialer av industriell kvalitet. Ferro-legeringer som ferrokrom og ferrosilisium, for eksempel, produseres ved å smelte blandede malmer og brukes i produksjon av ulike stål. Likevel vil man ta feil å tro at legering av metaller er en enkel prosess. For eksempel hvis man bare skulle blande smeltet aluminium med smeltet lede , ville de oppdage at de to ville separeres i lag, omtrent som olje og vann.
Kommersielle legeringer og handelslegeringer krever generelt større prosessering og dannes oftest ved å blande smeltede metaller i et kontrollert miljø. Fremgangsmåten for å kombinere smeltede metaller eller blande metaller med ikke-metaller varierer sterkt avhengig av egenskapene til elementene som brukes.
Fordi metallelementer har store variasjoner i deres toleranse for varme og gasser, er faktorer som smeltetemperaturer for komponentmetaller, urenhetsnivåer, blandingsmiljø og legeringsprosedyre sentrale hensyn for en vellykket legeringsprosess.
Mens elementer som ildfaste metaller er stabile ved høye temperaturer, begynner andre å samhandle med miljøet, noe som kan påvirke renhetsnivået og til slutt legeringskvaliteten. Ofte i slike tilfeller må mellomlegeringer tilberedes for å overtale elementer til å kombinere.
Som et eksempel er en legering av 95,5 % aluminium og 4,5 % kobber laget ved først å tilberede en 50 % blanding av de to elementene. Denne blandingen har et lavere smeltepunkt enn enten rent aluminium eller rent kobber og fungerer som en 'herderlegering'. Dette introduseres deretter til smeltet aluminium med en hastighet som skaper den riktige legeringsblandingen.
Kilder:Street, Arthur. & Alexander, W.O. 1944. Metaller i menneskets tjeneste . 11. utgave (1998).