IKKE-JERNHOLDIGE LEGERINGER: STRUKTUR, EGENSKABER, ANVENDELSER, EKSEMPLER - KEMI - 2025

De ikke-jernholdige legeringer er dem, der ikke har i deres sammensætning jernmetal. Derfor består den ikke af nogen af ​​ståltyperne, og dens hovedbase kan være den for ethvert andet metallisk element; såsom aluminium, sølv, kobber, beryllium, magnesium, titan osv.

I modsætning til tæt stål, ideel til metallisk understøttelse af bygninger og brokabler, er jernholdige legeringer normalt lettere og mere resistente mod korrosion. Herefter øges antallet af applikationer eksponentielt, idet hver kræver en bestemt type legering med en nøjagtig metallisk sammensætning.

Bronzeskulptur - et eksempel på en ikke-jernlegering. Kilde: Pixabay.

Nogle af de ældste og mest kendte ikke-jernholdige legeringer i historien er bronze og messing. Begge har kobber som metallisk base, med den forskel, at det i bronze overvejende er blandet med tin og i messing med zink. Afhængig af deres kombinationer og sammensætning, kan bronze og messing med omfattende egenskaber dukke op.

Og når vi går ind i den moderne nutid, er de legeringer, der udgør elektroniske apparater, i det væsentlige ikke-jernholdige. Rammen til de mest sofistikerede køretøjer og fly er også lavet af disse legeringer for at give dem styrke ved den lavest mulige vægt.

Strukturer af ikke-jernholdige legeringer

Hvert metal har sine egne krystallinske strukturer, der kan være hcp (kompakt hexagonal), ccp (kompakt kubik), bcc (kropscentreret kubik) eller andre.

Når de smeltes og svejses til en fast opløsning, der derefter krystalliserer, forenes atomerne i alle metaller gennem den metalliske binding, og de resulterende strukturer tilføjes eller ændres.

Derfor vil hver legering til en bestemt sammensætning have sine egne krystalstrukturer. Derfor bruger man snarere udtrykket faser (normalt betegnet α og β), repræsenteret grafisk i et fasediagram som en funktion af variabler som temperatur, tryk og sammensætning.

Fra disse fasediagrammer kan det forudsiges ved hvilken temperatur (væskefase) den ikke-jernholdige legering af et system, der består af to eller flere metaller, vil smelte, samt arten af ​​dets faste faser.

Antag det sølv-kobber par. Ved at analysere dets fasediagram kan fysisk og strukturel information ekstraheres fra de flere legeringer med forskellige sølv-kobberkombinationer (10% Ag og 90% Cu, 25% Ag og 75% Cu osv.). Naturligvis skal metaller være opløselige i hinanden, så de kan krystallisere til en legering på en homogen måde.

Ejendomme

Egenskaber ved ikke-jernholdige legeringer er meget forskellige. For stål er det ikke særlig vanskeligt at generalisere, da de udviser en synergi mellem egenskaberne af jern med egenskaberne af jern-carbon, Fe-C. I stedet afhænger egenskaberne for ikke-jernholdige legeringer mest af metalbasen.

For eksempel, hvis legeringerne er aluminium eller magnesium, begge lette metaller, forventes de at være lette. Hvis titan, et tættere metal, blandes med ethvert andet letvægtigt metal, skal den resulterende legering være lidt lettere og mere fleksibel.

Hvis kobber og guld er kendt for at være gode ledere af varme og elektricitet, skal deres legeringer tilbyde materialer, der er billigere, mindre bløde og mere modstandsdygtige over for mekanisk arbejde og korrosion.

Hvis alle egenskaber og egenskaber ved denne type legeringer kunne generaliseres, ville de være: mindre tæt, mekanisk mere modstandsdygtige i forhold til deres vægt, mere inerte mod oxidation forårsaget af deres miljø, deformerbar, meget ledende for varme og elektricitet. For resten er der mange undtagelser.

Applikationer

Aluminium

De er meget lette legeringer, og derfor bør deres struktur være bcc (den mindst kompakte). De kan deformeres til at antage flere former, såsom dåser, til opbevaring af mad og drikkevarer.

De har en tendens til at have stor modstand mod korrosion, men den er omvendt proportional med deres mekaniske modstand, som øges når de blandes med kobber, magnesium eller mangan. Dem med bedre mekaniske styrker finder anvendelse som auto-kropsdele og til flydele.

Titanium

-Titaniumlegeringer finder mange anvendelser til design af knoglerproteser, og generelt er dette metal meget kompatibelt med fysiologiske matrixer.

Det bruges også som dele af rammen og overfladen på fly, køretøjer, motorcykler, golfklubber, blandt andre artefakter og genstande.

-Blandet med aluminium er dets legeringer blevet brugt til konstruktion af tagene til japanske templer og pagoder og i statuerne af deres drager.

Sølv

-Legering med grafit (Ag-C) har lav elektrisk modstand og bruges derfor som komponenter i afbrydere.

-Blandet med kviksølv opnås et amalgam med 50% Hg og en lavere procentdel kobber og tin, der bruges til at udfylde tandfejl.

-Legering med kobber giver det sådan modstand, at det skaber metalskæreskiver og -save.

-I smykker bruges det i en legering af palladium og platin, modstandsdygtig over for ridser og tab af glans.

Magnesium

De er tættere end aluminium, men ellers er deres egenskaber ens. De modstår atmosfæriske forhold godt, så de er blevet brugt til fremstilling af bildele, i gearkasser, hjul, missiler, kort sagt, i højhastighedsmaskiner (såvel som på cykler).

Beryllium

-Its Be-Cu-legering bruges til elektroniske komponenter til små enheder, såsom smartphones, iPads, armbåndsure, tablets osv.

-Keramik (blandet med gallium, arsen eller indium) bruges i elektroniske kredsløb med høj strømtæthed.

-I medicin smeder beryllium-legeringer mange af sine instrumenter og enheder, såsom pacemakere, laserskalpeller, scannere, rammen til nukleær magnetisk resonansudstyr, blandt andre.

-Det smeder også en del af militæret og atomvåben, det har også lavet spejle til satellitter med berylliumlegeringer.

-Verktøjer, der smedes med disse legeringer, frembringer ikke gnister, når de udsættes for høj friktion.

eksempler

Nogle specifikke eksempler på ikke-jernholdige legeringer er:

-Monel og Constantán, begge nikkel-kobberlegeringer, men med en sammensætning på henholdsvis 2: 1 og 45% (55% kobber).

-Cromel, hvis sammensætning er 90% nikkel og 10% kobber. Det bruges som en del af det elektriske system i industrielle ovne, der er i stand til at modstå høje temperaturer.

-Ti-6Al-4V, en legering af titan med vanadium, aluminium og andre metaller, især brugt til biologiske formål.

-Stelite, en legering af kobolt og krom.

-Magnalium, aluminiumslegering med en lav procentdel magnesium (mindre end eller lig med 10%). Det er praktisk talt aluminiumplader, der er mere modstandsdygtige over for trækkraft og er mere holdbare.

- Hvidt guld, hvis sammensætning består af 90% guld med 10% af ethvert hvidt metal, såsom sølv eller palladium.

Referencer

1. Dr.C.Ergun. (Sf). Ikke-jernholdige legeringer.. Gendannes fra: brugere.fs.cvut.cz
2. Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation. (2012). Ikke-jernholdige strukturmaterialer (titanium, aluminium).. Gendannes fra: nipponsteel.com
3. WA Monteiro, SJ Buso og LV da Silva (2012). Anvendelse af magnesiumlegeringer i transport, nye funktioner på magnesiumlegeringer, Waldemar Alfredo Monteiro, IntechOpen, DOI: 10.5772 / 48273.
4. Copper Development Association. (2018). Kobber og kobberlegeringer. Gendannes fra: copperalliance.org.uk
5. Michael Oistacher. (7. marts 2018). Sølvlegeringer og deres anvendelser. Gendannes fra: mgsrefining.com
6. Terrence Bell. (26. september 2018). Beryllium-applikationer. Gendannes fra: thebalance.com
7. Cosmolinux. (Sf). Aktiviteter Fasediagrammer. Gendannes fra: cosmolinux.no-ip.org