EI-RAUTAMETALLISEOKSET: RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Ei- rautametalliseokset ovat niitä, joiden koostumuksessa ei ole rautametallia. Siksi se ei koostu minkään tyyppisistä teräksistä, ja sen pääpohja voi olla minkä tahansa muun metallielementin perusta; kuten alumiini, hopea, kupari, beryllium, magnesium, titaani jne.

Toisin kuin tiheät teräkset, jotka ovat ihanteellisia rakennusten ja siltakaapeleiden metalliselle tuelle, rautametalliseokset ovat yleensä kevyempiä ja korroosionkestäviä. Tästä eteenpäin sen sovellusten määrä kasvaa räjähdysmäisesti, jokainen vaatii tietyn tyyppistä seosta, tarkalla metallisella koostumuksella.

Pronssiveistos - esimerkki ei-rautametalliseoksesta. Lähde: Pixabay.

Jotkut historian vanhimmista ja tunnetuimmista värimetalliseoksista ovat pronssia ja messinkiä. Molemmilla metalleilla on kuparia sillä erolla, että pronssissa se on pääosin sekoitettu tinan kanssa ja messinki sinkin kanssa. Yhdistelmistä ja koostumuksesta riippuen voi syntyä pronsseja ja messinkiä, joilla on laajat ominaisuudet.

Ja siirtyessään nykyaikaiseen nykyaikaan, metalliseokset, jotka muodostavat elektroniikkalaitteita, ovat oleellisesti ei-rautapitoisia. Näistä seoksista valmistetaan myös hienostuneimpien ajoneuvojen ja lentokoneiden runko, jotta niillä olisi lujuus mahdollisimman pienellä painolla.

Ei-rautametalliseosten rakenteet

Jokaisella metallilla on omat kiderakenteet, jotka voivat olla hcp (kompakti kuusikulmainen), ccp (kompakti kuutio) bcc (kehon keskitetty kuutio) tyyppi tai muita.

Sulatettuaan ja hitsaamalla kiinteään liuokseen, joka sitten kiteytyy, kaikkien metallien atomit yhdistyvät metallisidoksen kautta ja syntyvät rakenteet lisäävät tai muuttuvat.

Siksi jokaisella tietyn koostumuksen seoksella on omat kiderakenteet. Siksi niitä tutkittaessa käytetään pikemminkin vaiheiden termejä (joita yleensä merkitään α: na ja β: ksi), jotka on esitetty graafisesti vaihekaaviossa muuttujien, kuten lämpötilan, paineen ja koostumuksen funktiona.

Näistä vaihekaavioista voidaan ennustaa, missä lämpötilassa (nestemäinen faasi) kahdesta tai useammasta metallista koostuvan järjestelmän ei-rautametalliseos sulaa, samoin kuin sen kiinteiden faasien luonne.

Oletetaan hopea-kupari-pari. Analysoimalla sen vaihekaavio, fysikaaliset ja rakenteelliset tiedot voidaan erottaa useista seoksista erilaisilla hopean ja kuparin yhdistelmillä (10% Ag ja 90% Cu, 25% Ag ja 75% Cu jne.). Tietysti metallien on oltava liukoisia toisiinsa, jotta ne voivat kiteytyä seokseksi homogeenisella tavalla.

ominaisuudet

Ei-rautametalliseosten ominaisuudet ovat hyvin erilaisia. Teräksille ei ole kovin vaikeaa yleistää, koska niillä on synergian ominaisuudet rauta-hiili-Fe-C ominaisuuksien kanssa. Sen sijaan ei-rautametalliseosten ominaisuudet riippuvat pääosin metallipohjasta.

Esimerkiksi, jos seokset ovat alumiinia tai magnesiumia, molemmat kevytmetallit, niiden odotetaan olevan kevyitä. Jos titaania, tiheämpää metallia, sekoitetaan minkä tahansa muun kevyen metallin kanssa, syntyvän seoksen tulisi olla hiukan kevyempi ja joustavampi.

Jos kuparin ja kullan tiedetään olevan hyviä lämmön ja sähkönjohtajia, niiden seosten on tarjottava halvempia, vähemmän pehmeitä ja mekaanista työtä ja korroosiota kestäviä materiaaleja.

Jos kaikki tämän tyyppisten seosten ominaisuudet ja yleiset ominaisuudet voitaisiin yleistää, niiden olisi oltava: vähemmän tiheitä, mekaanisesti kestävämpiä painonsa suhteen, inerttejä ympäristönsä aiheuttamaa hapettumista vastaan, muodonmuutos, lämmön ja sähkön erittäin johtava. Muilta osin on monia poikkeuksia.

Sovellukset

Alumiini

Ne ovat erittäin kevyitä seoksia, ja siksi niiden rakenteen tulisi olla piilokopio (vähiten kompakti). Ne voidaan muotoilla useiksi muodoiksi, kuten tölkeiksi, ruokien ja juomien säilyttämistä varten.

Niillä on yleensä korkea korroosionkestävyys, mutta se on kääntäen verrannollinen niiden mekaaniseen kestävyyteen, joka kasvaa sekoitettuna kuparin, magnesiumin tai mangaanin kanssa. Ne, joilla on paremmat mekaaniset vahvuudet, löytävät käytön autojen korin osina ja lentokoneiden osina.

Titaani

- Titaaniseoksista löytyy monia sovelluksia luuproteesien suunnitteluun ja yleensä tämä metalli on erittäin yhteensopiva fysiologisten matriisien kanssa.

Sitä käytetään myös osana lentokoneiden, ajoneuvojen, moottoripyörien, golfmailojen runkoa ja pintaa muun esineiden ja esineiden joukossa.

- Sekoitettuna alumiinilla, sen seoksia on käytetty japanilaisten temppelien ja pagoodien kattojen rakentamiseen sekä niiden lohikäärmeiden patsaisiin.

Hopea

-Se on grafiittiseoksella (Ag-C), jolla on alhainen sähkövastus, ja sitä käytetään siksi katkaisijoiden komponentteina.

- Sekoitettuna elohopeaan, saadaan amalgaami, jossa on 50% Hg ja pienempi prosenttiosuus kuparia ja tinaa, jota käytetään hammasvikojen täyttämiseen.

-Se kuparilejeeringillä antaa sille niin kestävän, että se luo metallileikkauslevyjä ja sahoja.

- Koruissa sitä käytetään palladiumin ja platinan seoksessa, joka kestää naarmuja ja kiiltoa.

Magnesium

Ne ovat tiheämpiä kuin alumiini, mutta muuten niiden ominaisuudet ovat samanlaiset. Ne kestävät hyvin ilmasto-olosuhteita, joten niitä on käytetty autojen osien, vaihdelaatikoiden, pyörien, ohjuksien, lyhyesti sanottuna, suurten nopeuksien koneiden (samoin kuin polkupyörien) valmistukseen.

beryllium

- Sen Be-Cu-seosta käytetään pienten laitteiden, kuten älypuhelimien, iPadien, rannekellojen, tablet-laitteiden, elektronisiin komponentteihin.

- Keramiikkaa (sekoitettuna galliumin, arseenin tai indiumin kanssa) käytetään elektronisissa piireissä, joilla on korkea virrantiheys.

-Lääketieteessä berylliumseokset takaavat monet sen instrumentit ja laitteet, kuten sydämentahdistimet, lasers skalpeleet, skannerit, ydinmagneettiset resonanssilaitteet.

-Se myös takaa osan sotilas- ja ydinaseista, se on myös valmistanut peilit satelliiteille, joissa on berylliumseoksia.

- Näillä seoksilla taotut työkalut eivät aiheuta kipinöitä, kun ne altistetaan suurelle kitkalle.

esimerkit

Joitakin erityisiä esimerkkejä ei-rautametalliseoksista ovat:

-Monel ja Constantán, molemmat nikkeli-kuparilejeeringit, mutta koostumuksilla 2: 1 ja 45% (kupari 55%).

-Kromi, jonka koostumus on 90% nikkeliä ja 10% kuparia. Sitä käytetään osana teollisuusuunien sähköjärjestelmää, joka kestää korkeita lämpötiloja.

-Ti-6Al-4V, titaaniseos vanadiinin, alumiinin ja muiden metallien kanssa, erityisesti biologisiin tarkoituksiin.

-Stelliitti, koboltin ja kromin seos.

-Magnalium, alumiiniseos, jossa on pieni prosenttimäärä magnesiumia (alle tai yhtä suuri kuin 10%). Ne ovat käytännöllisesti katsoen alumiinilevyjä, jotka ovat kestävämpiä vetokykyyn ja kestävämpiä.

-Valkoinen kulta, jonka koostumus on 90% kultaa ja 10% mitä tahansa valkoista metallia, kuten hopeaa tai palladiumia.

Viitteet

1. Dr.C.Ergun. (SF). Ei-rautametalliseokset.. Palautettu: users.fs.cvut.cz
2. Nippon Steel & Sumitomo Metal Oyj. (2012). Ei-rautametallit (titaani, alumiini).. Palautettu osoitteesta: nipponsteel.com
3. WA Monteiro, SJ Buso ja LV da Silva (2012). Magnesioseosten käyttö liikenteessä, uudet ominaisuudet magnesiumseoksissa, Waldemar Alfredo Monteiro, IntechOpen, DOI: 10.5772 / 48273.
4. Kuparikehitysyhdistys. (2018). Kupari ja kupariseokset. Palautettu osoitteesta: copperalliance.org.uk
5. Michael Oistacher. (7. maaliskuuta 2018). Hopeaseokset ja niiden käyttö. Palautettu osoitteesta: mgsrefining.com
6. Terrence Bell. (26. syyskuuta 2018). Berryllium-sovellukset. Palautettu osoitteesta: thebalance.com
7. Cosmolinux. (SF). Aktiviteetit Vaihekaaviot. Palautettu osoitteesta: cosmolinux.no-ip.org