IKKE-JERNHOLDIGE METALLER: STRUKTUR, TYPER, EGENSKABER - KEMI - 2025

De non - jernholdige metaller er dem, der ikke har nogen eller ubetydelige mængder af jern. Disse, i forskellige masseproportioner, bruges til at skabe legeringer, der udviser bedre fysiske egenskaber end individuelle metaller.

Således er deres krystallinske strukturer og metalliske interaktioner hjørnestenen i ikke-jernholdige legeringsanvendelser. Imidlertid finder disse rene metaller færre anvendelser, fordi de er meget følsomme og reaktive. Af denne grund fungerer de bedst som base og tilsætningsstof til legeringer.

Bronze er en ikke-jernholdig legering; Det består hovedsageligt af en gylden blanding af kobber og tin (statue på billedet ovenfor). Kobberet i legeringen oxiderer og danner CuO, en forbindelse, der sorte sin gyldne overflade. I fugtige miljøer hydrerer og absorberer CuO kuldioxid og salte til dannelse af blågrønne forbindelser.

For eksempel er Frihedsgudinden dækket af lag af kobbercarbonater (CuCO ₃) kendt som patina. Generelt rustes alle metaller. Afhængigt af stabiliteten af ​​deres oxider beskytter de legeringer i mindre eller større grad mod korrosion og eksterne faktorer.

Struktur

Jern er kun et af alle metaller, der findes i naturen, så strukturer og legeringer af ikke-jernholdige metaller er mere forskellige.

Under normale forhold har de fleste metaller imidlertid tre krystallinske strukturer, der er etableret ved hjælp af deres metalliske bindinger: kompakt hexagonal (hcp), kompakt kubik (ccp) og kropscentreret kubik (bcc).

Kompakt hex (hcp)

Af de tre strukturer er dette den mindst tætte og kompakte, samtidig med at den er med den største volumen mellemrum.

Derfor er det lettere at rumme små molekyler og atomer. På samme måde er hvert atom omgivet af otte naboer i denne terning.

eksempler

- Vanadium (V).

- Niobium (Nb).

- Krom (Cr).

- Alkalimetaller.

- Wolfram (W).

Derudover er der andre strukturer, såsom de enkle kubiske og andre mere komplekse strukturer, der består af mindre tætte eller forvrængede arrangementer af de første tre. Ovennævnte krystalstrukturer gælder imidlertid kun for rene metaller.

Under forhold med urenhed, højt tryk og temperatur forvrænges disse arrangementer, og når de er komponenter i en legering, interagerer de med andre metaller for at generere nye metalliske strukturer.

Faktisk tillader den nøjagtige viden og manipulation af disse arrangementer design og fremstilling af legeringer med ønskede fysiske egenskaber til et specifikt formål.

typer

I meget generelle vendinger kan ikke-jernholdige metaller klassificeres i tre typer: tunge (bly), lette (kobber og aluminium) og ultralette (magnesium). Til gengæld er disse opdelt i to underklasser: dem med mellemstore smeltepunkter og dem med høje smeltepunkter.

Andre typer ikke-jernholdige metaller svarer til ædle metaller. Eksempler på disse er metaller med ccp-strukturer (undtagen aluminium, nikkel og andre).

På lignende måde betragtes sjældne jordartsmetaller som ikke-jernholdige (cerium, samarium, scandium, yttrium, thulium, gadolinium osv.). Til sidst tæller radioaktive metaller også som ikke-jernholdige (polonium, plutonium, radium, francium, astate, radon, etc.).

Egenskaber og egenskaber

Selvom egenskaber og egenskaber ved metaller varierer i deres rene tilstande og i legeringer, præsenterer de generaliteter, der adskiller dem fra jernholdige metaller:

- De er formbare og fremragende elektriske og termiske ledere.

- De påvirkes mindre af varmebehandlinger.

- De har større modstand mod oxidation og korrosion.

- De præsenterer ikke så meget paramagnetisme, som gør det muligt for dem at være materialer, der bruges til elektroniske applikationer.

- Dens fremstillingsprocesser er lettere, herunder støbning, svejsning, smedning og rullning.

- De har mere attraktive farver, så de finder brugen som prydelementer; Derudover er de mindre tætte.

Nogle af dets ulemper sammenlignet med jernholdige metaller er: lav modstand, høje omkostninger, lavere krav og mindre mineralforekomst.

eksempler

I den metallurgiske industri er der mange muligheder inden for fremstilling af ikke-jernholdige metaller og legeringer; de mest almindelige er: kobber, aluminium, zink, magnesium, titan og de nikkelbaserede superlegeringer.

Kobber

Kobber er blevet brugt til en lang række anvendelser på grund af dets fordelagtige egenskaber, såsom dets høje termiske og elektriske ledningsevner.

Den er stærk, formbar og smidig, så der kan fås mange praktiske design fra rør til krukker til mønter. Det er også blevet brugt til at forstærke skibets køl og finder meget brug i den elektriske industri.

Selv i sin rene tilstand, det er meget blød, dets legeringer (mellem disse messing og bronze) er mere modstandsdygtige og er beskyttet af lag af Cu ₂ O (rødlig oxid).

Aluminium

Det er et metal, der betragtes som let på grund af dets lave tæthed; det har høje termiske og elektriske ledningsevner og er modstandsdygtigt over for korrosion takket være Al ₂ O _3- laget, der beskytter dens overflade.

I betragtning af dens egenskaber er det et ideelt metal, især inden for luftfart, bilindustrien og byggebranchen.

Zink og magnesium

Zinklegeringer (såsom KAYEM, med 4% aluminium og 3% kobber i masse) anvendes til fremstilling af komplekse støbegods. Det er beregnet til bygge- og anlægsarbejder.

Når det gælder magnesium, har dets legeringer anvendelser inden for arkitektur såvel som i cykelhuse, i broparapetter og i svejste strukturer.

Det finder også anvendelse i luftfartsindustrien, i højhastighedsmaskiner og i transportudstyr.

Titanium

Titanium danner let letvægtslegeringer. De er superbestandige og er beskyttet mod korrosion med et lag TiO ₂. Dets ekstraktion er dyre og har en bcc krystallinsk struktur over 882 ºC.

Derudover er det biokompatibelt, hvorfor det kan bruges som et materiale til medicinske proteser og implantater. Derudover findes titan og dets legeringer i maskiner, i havet, i jetkomponenter og i kemiske reaktorer.

superlegeringer

Superlegeringer er meget stærke faste faser sammensat af nikkel (som uædle metaller) eller kobolt.

De bruges som skovle i flyturbiner og motorer, i reaktormaterialer, der understøtter aggressive kemiske reaktioner, og i varmevekslerudstyr.

Referencer

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Produktionsteori for ikke-jernholdige metaller og legeringer. Tekniske Universitet i Ostrava.
2. Dr. C. Ergun. Ikke-jernholdige legeringer. Hentet den 21. april 2018 fra: brugere.fs.cvut.cz
3. Adana Videnskab og Teknologi. Ikke-jernholdige metaller. Hentet den 21. april 2018 fra: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Materialeteknologi. Redaktionel Trillas SA (1. udgave, Mexico). Side 282-297.
5. Jernholdige materialer og ikke-jernholdige metaller og legeringer.. Hentet den 21. april 2018 fra: ikbooks.com
6. Forskellen mellem jernholdigt og ikke-jernholdigt metal. (2015, 23. september). Hentet den 21. april 2018 fra: metallupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Hvorfor er statuen af ​​frihed grøn? Hentet den 21. april 2018 fra: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31. maj 2014). Den krystallinske struktur af metaller. Hentet den 21. april 2018 fra: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18. marts, 2009). Kobberbeslag.. Hentet den 22. april 2018 fra: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22. februar 2007). six-pack-papir-vægt. Hentet den 22. april 2018 fra: flickr.com