Λάβετε πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες, τη σύνθεση και την παραγωγή κράματος μετάλλων
Τα κράματα είναι μεταλλικές ενώσεις αποτελούμενες από ένα μέταλλο και ένα ή περισσότερα μεταλλικά ή μη μεταλλικά στοιχεία.
Παραδείγματα κοινών κραμάτων περιλαμβάνουν:
- Ο χάλυβας , συνδυασμός σιδήρου (μέταλλο) και άνθρακα (μη μεταλλικού)
- Bronze, ένας συνδυασμός χαλκού (μέταλλο) και κασσίτερος (μέταλλο) και
- Ορείχαλκος, ένα μείγμα από χαλκό (μέταλλο) και ψευδάργυρο (μέταλλο)
Ιδιότητες
Τα μεμονωμένα καθαρά μέταλλα μπορεί να έχουν χρήσιμες ιδιότητες, όπως καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα , υψηλή αντοχή και σκληρότητα ή αντοχή στη θερμότητα και στη διάβρωση .
Τα εμπορικά κράματα μετάλλων επιχειρούν να συνδυάσουν αυτές τις ωφέλιμες ιδιότητες προκειμένου να δημιουργήσουν ένα μέταλλο που είναι πιο χρήσιμο για μια συγκεκριμένη εφαρμογή από οποιοδήποτε από τα συστατικά του στοιχεία.
Η ανάπτυξη του χάλυβα, για παράδειγμα, απαιτούσε να βρεθεί ο σωστός συνδυασμός άνθρακα και σιδήρου (περίπου 99% σίδηρος και 1% άνθρακας, όπως αποδείχθηκε) προκειμένου να παραχθεί ένα μέταλλο που είναι ισχυρότερο, ελαφρύτερο και πιο επεξεργάσιμο μέταλλο από τον καθαρό σίδηρο .
Οι ακριβείς ιδιότητες των νέων κραμάτων είναι δύσκολο να υπολογιστούν επειδή τα στοιχεία δεν συνδυάζονται μόνο για να γίνουν ένα άθροισμα τμημάτων, αλλά σχηματίζονται μέσω χημικών αλληλεπιδράσεων που εξαρτώνται από τα συστατικά μέρη τους καθώς και από τη μέθοδο παραγωγής. Ως αποτέλεσμα, απαιτούνται πολλές δοκιμές για την ανάπτυξη νέων κραμάτων μετάλλων.
Ένα πράγμα που είναι βέβαιο είναι ότι όταν τα μέταλλα είναι κράματα, επηρεάζεται πάντα η θερμοκρασία τήξης. Το Galinstan® , ένα κράμα χαμηλής τήξης που περιέχει γάλλιο , κασσίτερο και ίνδιο, είναι υγρό σε θερμοκρασίες άνω των 2.2 ° F (-19 ° C), πράγμα που σημαίνει ότι το σημείο τήξης του είναι χαμηλότερο από το καθαρό γάλλιο και είναι 50 ° C περισσότερο από 212 ° F (100 ° C) κάτω από το ίνδιο και τον κασσίτερο.
Το Galinstan® και το Metal's Wood είναι παραδείγματα ευτηκτικών κραμάτων. Τα ευτηκτικά κράματα έχουν το χαμηλότερο σημείο τήξης οποιουδήποτε συνδυασμού κράματος που περιέχει τα ίδια στοιχεία.
Σύνθεση
Χιλιάδες συνθέσεις κραμάτων είναι σε τακτική παραγωγή, ενώ νέες συνθέσεις αναπτύσσονται τακτικά.
Οι αποδεκτές πρότυπες συνθέσεις περιλαμβάνουν τα επίπεδα καθαρότητας των συστατικών στοιχείων (με βάση την περιεκτικότητα σε βάρος).
Το μακιγιάζ, καθώς και οι μηχανικές και φυσικές ιδιότητες των κοινών κραμάτων, τυποποιούνται από διεθνείς οργανισμούς όπως το ISO, SAE International και η ASTM International.
Παραγωγή
Μερικά κράματα μετάλλων απαντώνται φυσικά και απαιτούν μικρή επεξεργασία για να μετατραπούν σε υλικά βιομηχανικής ποιότητας. Τα σιδηρο-κράματα όπως το σιδηρο-χρώμιο και το σιδηροπυρίτιο, για παράδειγμα, παράγονται με τη χύτευση μικτών μεταλλευμάτων και χρησιμοποιούνται στην παραγωγή διαφόρων χαλύβων.
Ωστόσο, τα εμπορικά και εμπορικά κράματα γενικά απαιτούν μεγαλύτερη επεξεργασία και συνηθέστερα σχηματίζονται με ανάμιξη τετηγμένων μετάλλων σε ελεγχόμενο περιβάλλον. Ωστόσο, θα πρέπει να σκεφτεί κανείς ότι το κράμα μετάλλων είναι μια απλή διαδικασία.
Για παράδειγμα, αν κάποιος απλά αναμίξει τετηγμένο αλουμίνιο με τηγμένο μόλυβδο , θα διαπιστώσουμε ότι θα χωριστούν σε στρώματα, όπως το πετρέλαιο και το νερό. Η διαδικασία συνδυασμού τετηγμένων μετάλλων ή ανάμιξης μετάλλων με μη μέταλλα ποικίλει πολύ ανάλογα με τις ιδιότητες των απαιτούμενων στοιχείων.
Τα μεταλλικά στοιχεία έχουν μεγάλη διακύμανση στην ανοχή τους στη θερμότητα και στα αέρια. Ενώ στοιχεία όπως τα πυρίμαχα μέταλλα είναι σταθερά σε υψηλές θερμοκρασίες, άλλα αρχίζουν να αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει τα επίπεδα καθαρότητας και τελικά την ποιότητα του κράματος.
Σημαντικές εκτιμήσεις κατά το κράμα μετάλλων περιλαμβάνουν τις θερμοκρασίες τήξης των συστατικών μετάλλων, τα επίπεδα ακαθαρσιών, το περιβάλλον ανάμιξης και τη διαδικασία κράματος.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ενδιάμεσα κράματα πρέπει να προετοιμάζονται για να πείσουν τα στοιχεία να συνδυαστούν.
Ένα κράμα 95,5% αλουμινίου και 4,5% χαλκός παρασκευάζεται αρχικά παρασκευάζοντας ένα μείγμα 50% των δύο στοιχείων. Το μείγμα αυτό έχει χαμηλότερο σημείο τήξης από το καθαρό αλουμίνιο ή τον καθαρό χαλκό και λειτουργεί ως «κράμα σκληρυντικού». Αυτό στη συνέχεια εισάγεται στο τετηγμένο αλουμίνιο με ρυθμό που δημιουργεί το σωστό μίγμα κράματος.
Πηγές: Οδός, Άρθουρ. & Αλέξανδρος, WO 1944. Μέταλλα στην υπηρεσία του ανθρώπου . 11η έκδοση (1998).