NEŽELEZNÉ ZLIATINY: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE, PRÍKLADY - CHÉMIA - 2024

Tieto farební sú tie, ktoré nemajú vo svojom zložení kovového železa. Neobsahuje preto žiadny z druhov ocelí a jeho hlavnou základňou môže byť základňa akéhokoľvek iného kovového prvku; ako hliník, striebro, meď, berýlium, horčík, titán atď.

Na rozdiel od hustých ocelí, ktoré sú ideálne na kovovú podporu budov a mostných káblov, majú železné zliatiny tendenciu byť ľahšie a odolnejšie voči korózii. Odtiaľ sa počet aplikácií zvyšuje exponenciálne, pričom každá z nich vyžaduje špecifický typ zliatiny s presným zložením kovu.

Bronzová socha - príklad neželeznej zliatiny. Zdroj: Pixabay.

Niektoré z najstarších a najznámejších neželezných zliatin v histórii sú bronz a mosadz. Obidve obsahujú meď ako kovový základ, s tým rozdielom, že v bronze je prevažne zmiešaná s cínom a v mosadzi so zinkom. V závislosti od ich kombinácie a zloženia sa môžu objaviť bronzy a mosadze s rozsiahlymi vlastnosťami.

A zliatiny, ktoré tvoria elektronické zariadenia, sa pohybujú do moderného súčasnosti v podstate neželezných kovov. Rám z najmodernejších vozidiel a lietadiel je vyrobený z týchto zliatin, aby im dal silu pri najnižšej možnej hmotnosti.

Štruktúry neželezných zliatin

Každý kov má svoje vlastné kryštalické štruktúry, ktoré môžu byť typu hcp (kompaktný šesťuholníkový), ccp (kompaktný kubický) bcc (kubický stred sústredený na telo) alebo iné.

Po roztavení a privarení do tuhého roztoku, ktorý potom kryštalizuje, sa atómy všetkých kovov spoja kovovou väzbou a výsledné štruktúry sa pridávajú alebo menia.

Preto každá zliatina pre určité zloženie bude mať svoje vlastné kryštálové štruktúry. Preto sa na ich štúdium používajú skôr termíny fáz (zvyčajne označovaných ako α a β), ktoré sú graficky znázornené vo fázovom diagrame ako funkcia premenných, ako sú teplota, tlak a zloženie.

Z týchto fázových diagramov je možné predpovedať, pri akej teplote (kvapalnej fáze) sa bude taviť farebná zliatina systému pozostávajúceho z dvoch alebo viacerých kovov, ako aj charakter jej pevných fáz.

Predpokladajme pár striebra a medi. Analýzou jeho fázového diagramu je možné extrahovať fyzikálne a štrukturálne informácie z viacerých zliatin rôznymi kombináciami striebra a medi (10% Ag a 90% Cu, 25% Ag a 75% Cu atď.). Je zrejmé, že kovy musia byť navzájom rozpustné, aby mohli homogénnym spôsobom kryštalizovať na zliatinu.

vlastnosti

Vlastnosti neželezných zliatin sú veľmi rozdielne. Pre ocele nie je ťažké zovšeobecniť, pretože vykazujú synergiu vlastností železa s vlastnosťami železa a uhlíka, Fe-C. Namiesto toho vlastnosti neželezných zliatin závisia väčšinou od kovového základu.

Napríklad, ak zliatiny sú hliník alebo horčík, obidva ľahké kovy, očakáva sa, že budú ľahké. Ak sa titán, hustejší kov, zmieša s iným ľahkým kovom, výsledná zliatina by mala byť o niečo ľahšia a pružnejšia.

Ak je meď a zlato známe, že sú dobrými vodičmi tepla a elektriny, potom ich zliatiny musia ponúkať materiály, ktoré sú lacnejšie, menej mäkké a odolnejšie voči mechanickej práci a korózii.

Keby sa mohli zovšeobecniť všetky vlastnosti a vlastnosti tohto typu zliatin, museli by byť: menej husté, mechanicky odolnejšie vo vzťahu k svojej hmotnosti, inertnejšie voči oxidácii spôsobenej prostredím, deformovateľné, vysoko vodivé z tepla a elektriny. Pokiaľ ide o zvyšok, existuje mnoho výnimiek.

aplikácia

hliník

Sú to veľmi ľahké zliatiny, a preto by ich štruktúra mala byť bcc (najmenej kompaktná). Môžu sa zdeformovať, aby získali viac tvarov, napríklad plechovky, na skladovanie potravín a nápojov.

Majú tendenciu vykazovať vysokú odolnosť proti korózii, je však nepriamo úmerná ich mechanickej odolnosti, ktorá sa zvyšuje, keď sa zmieša s meďou, horčíkom alebo mangánom. Tí, ktorí majú lepšiu mechanickú pevnosť, nachádzajú uplatnenie ako časti karosérie automobilov a pre časti lietadiel.

titán

- Zliatiny titánu nachádzajú mnoho aplikácií na navrhovanie kostných protéz a všeobecne je tento kov vysoko kompatibilný s fyziologickými matricami.

Používa sa tiež ako súčasť rámu a povrchu lietadiel, vozidiel, motocyklov, golfových palíc, okrem iných artefaktov a predmetov.

- Zliatiny hliníka sa používajú pri stavbe striech japonských chrámov a pagód a v sochách ich drakov.

striebro

-Zliatina s grafitom (Ag-C) má nízky elektrický odpor, a preto sa používa ako súčasť ističov.

- Po zmiešaní s ortuťou sa získa amalgám s 50% Hg a nižším percentom medi a cínu, ktorý sa používa na vyplnenie zubných defektov.

-Je zliatina s meďou tak odolná, že vytvára kovové rezné kotúče a píly.

- V šperkoch sa používa v zliatine paládia a platiny, odolnej proti poškriabaniu a strate lesku.

magnézium

Sú hustejšie ako hliník, ale inak sú ich vlastnosti podobné. Odolávajú poveternostným podmienkam dobre, takže sa používali na výrobu automobilových dielov, v prevodovkách, kolesách, raketách, skrátene, pri vysokorýchlostných strojoch (ako aj v bicykloch).

berýlium

-Zliatina Be-Cu sa používa pre elektronické komponenty pre malé zariadenia, ako sú smartfóny, iPady, náramkové hodinky, tablety atď.

- Keramika (zmiešaná s gáliom, arzénom alebo indiom) sa používa v elektronických obvodoch s vysokou prúdovou hustotou.

- V medicíne zliatiny berýlia falšujú okrem iného mnoho svojich nástrojov a zariadení, ako sú napríklad kardiostimulátory, laserové skalpely, skenery, rám jadrových zariadení na magnetickú rezonanciu.

- Kováči tiež časť vojenských a jadrových zbraní, vyrobila tiež zrkadlá pre satelity so zliatinami berýlia.

- nôž kovaný týmito zliatinami nevytvára iskry, keď je vystavený vysokému treniu.

Príklady

Niektoré konkrétne príklady neželezných zliatin sú:

- Monel a Constantán, zliatiny niklu a medi, ale so zložením 2: 1 a 45% (55% medi).

- Cromel, ktorého zloženie je 90% niklu a 10% medi. Používa sa ako súčasť elektrického systému priemyselných pecí, ktorý je schopný odolať vysokým teplotám.

-Ti-6Al-4V, zliatina titánu s vanádom, hliníkom a inými kovmi, najmä na biologické účely.

-Stelit, zliatina kobaltu a chrómu.

-Magnalium, zliatina hliníka s nízkym percentom horčíka (menej ako alebo rovnajúci sa 10%). Sú to prakticky hliníkové plechy odolnejšie voči ťahu a sú odolnejšie.

- biele zlato, ktorého zloženie pozostáva z 90% zlata a 10% akéhokoľvek bieleho kovu, ako je striebro alebo paládium.

Referencie

1. Dr.C.Ergun. (SF). Farebné zliatiny. , Obnovené z: users.fs.cvut.cz
2. Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation. (2012). Neželezné konštrukčné materiály (titán, hliník). , Obnovené z: nipponsteel.com
3. WA Monteiro, SJ Buso a LV da Silva (2012). Aplikácia horčíkových zliatin v doprave, nové vlastnosti horčíkových zliatin, Waldemar Alfredo Monteiro, IntechOpen, DOI: 10,5772 / 48273.
4. Združenie pre rozvoj medi. (2018). Meď a zliatiny medi. Získané z: copperalliance.org.uk
5. Michael Oistacher. (7. marca 2018). Zliatiny striebra a ich použitia. Získané z: mgsrefining.com
6. Terrence Bell. (26. september 2018). Aplikácia berýlia. Obnovené z: thebalance.com
7. Cosmolinux. (SF). Činnosti Fázové diagramy. Obnovené z: cosmolinux.no-ip.org